Cos'é il DNA?

Il DNA é un acido deossiribonucleico a doppio filamento.Inoltre é un deposito di informazioni genetiche dell'organismo e si trova all'interno delle cellule di tutti i viventi.

La molecola del DNA ha la forma di una doppia elica; possiamo immaginarla come una scala a pioli in cui i montanti sono formati da gruppi fosfato e zuccheri alternati e ogni scalino corrisponde a una coppia di basi.

Fu inizialmente isolato dal biochimico svizzero Friedrich Miescher che, nel 1869, individuò una sostanza microscopica contenuta nel pus di bende chirurgiche utilizzate. Dal momento che tale molecola aveva la sua localizzazione nel nucleo, egli la chiamò nucleina. Nel 1919 Phoebus Levene individuò la struttura del nucleotide, composta da base azotata, zucchero e fosfato. Levene suggerì che il DNA consistesse di un filamento di nucleotidi legati tra loro attraverso i fosfati. In ogni caso, Levene era convinto che tale filamento fosse corto e che le basi fossero disposte secondo un preciso ordine ripetuto. Nel 1937 William Astbury presentò i primi risultati di alcuni studi di diffrazione a raggi X, che dimostrarono che il DNA ha una struttura estremamente regolare.

Miescher
Astbury

Nel 1928, Frederick Griffith scoprì, che i caratteri della forma smooth, (liscia) di Pneumococcus potevano essere trasferiti alla forma rough (rugosa) miscelando i resti di batteri smooth morti con batteri rough vivi.Questo sistema, pur non fornendo nessuna evidenza su quale fosse la sostanza che determinava il cambiamento, mostrava comunque che qualcosa potesse trasportare l'informazione genetica dai resti dei batteri morti a quelli vivi. Si parlò quindi di un principio trasformante in grado di modificare i batteri vivi. Nel 1943 Oswald Theodore Avery dimostrò, in un celebre esperimento insieme a Colin MacLeod e Maclyn McCarty, che il DNA è il principio trasformante alla base di questo fenomeno. Il ruolo del DNA nell'ereditarietà è stato dimostrato infine nel 1953 da Alfred Hershey e Martha Chase attraverso un altro classico esperimento, che dimostrò che il materiale genetico del fago T2 è effettivamente il DNA.

Il 1953 è anche l'anno in cui, attraverso ulteriori immagini da diffrazione a raggi X realizzate da Rosalind Franklin, chimica-fisica inglese, James Watson e Francis Crick presentarono sulla rivista Nature quello che è oggi accertato come il primo modello accurato della struttura del DNA,quello della doppia elica. A disegnarne il bozzetto fu Odile Speed, pittrice e moglie di Crick. Le evidenze sperimentali a supporto del modello di Watson e Crick furono riportate in una serie di cinque articoli pubblicati sullo stesso numero di Nature. Tra questi figurava l'articolo della Franklin e di Raymond Gosling, che conteneva i dati di diffrazione a raggi X fondamentali per sostenere il modello. Tale numero conteneva anche un articolo sulla struttura del DNA scritto da Maurice Wilkins. Nel 1962, dopo la morte di Rosalind Franklin (a causa di un tumore provocato, probabilmente, dalle alte dosi di raggi X a cui si era esposta nel corso dei suoi esperimenti), Watson, Crick e Wilkins ricevettero congiuntamente il Premio Nobel per la medicina. Dal momento che la scoperta del modello si basò essenzialmente sui dati di Rosalind Franklin, ancora oggi esistono pareri molto eterogenei nella comunità scientifica su chi avrebbe dovuto ricevere tale premio.

In una importante presentazione del 1957, Crick propose il dogma centrale della biologia molecolare, che fissa le relazioni tra DNA, RNA e proteine. La conferma finale del meccanismo di replicazione basato sulla struttura a doppia elica fu fornita nel 1958 dall'esperimento di Meselson-Stahl.Un successivo lavoro di Crick dimostrò come il codice genetico fosse basato su triplette di basi non sovrapposte, permettendo ad Har Gobind Khorana, Robert Holley e Marshall Warren Nirenberg di decifrarlo. Queste scoperte sono alla base della moderna biologia molecolare.

La molecola presenta tre caratteristiche importanti: le due catene sono complementari e antiparallele; legami tra i nucleotidi all’interno di ciascuna catena sono legami covalenti, mentre quelli che uniscono i due filamenti appaiati sono legami a idrogeno;l’elica ha diametro costante e avvolgimento destrogiro.

Ogni catena o filamento del DNA è formata da una sequenza di nucleotidi uniti mediante legami covalenti tra il gruppo fosfato di un nucleotide e il carbonio in posizione 3' del nucleotide precedente. I legami covalenti si formano per condensazione tra un gruppo ossidrile del desossiribosio e uno del gruppo fosforico. Pertanto, ogni nucleotide della catena forma legami con altri due nucleotidi.

Nella molecola di DNA le due catene sono tenute insieme da legami a idrogeno tra le basi, che sono rivolte verso il centro e si appaiano in modo specifico; zuccheri e gruppi fosfato invece sono disposti verso l’esterno e formano l’ossatura verticale della molecola, che è sempre costante.

L’appaiamento delle basi azotate dei due filamenti avviene in accordo con la regola di Chargaff: l’adenina (A) si appaia con la timina (T) formando due legami a idrogeno; la guanina (G) si appaia con la citosina (C) formando tre legami a idrogeno. Ciascuna coppia di basi contiene pertanto una purina (A o G) e una pirimidina (T o C); questo schema di appaiamento prende il nome di complementarietà delle basi.

Oltre a essere complementari, i due filamenti sono anche antiparalleli, cioè sono orientati in direzioni opposte. Possiamo evidenziare il diverso orientamento delle due catene considerando la disposizione dei gruppi terminali liberi (cioè non legati a un altro nucleotide) all’estremità di ciascuna di esse. Ogni catena presenta a un’estremità, detta estremità 5', un gruppo 5' fosfato (–OPO3–) e all’altra estremità, detta estremità 3', un gruppo ossidrile (–OH). In una doppia elica di DNA, l’estremità 5' di un filamento corrisponde all’estremità 3' dell’altro filamento; in altre parole, se per ciascun filamento si traccia una freccia che va da 5' a 3', le due frecce puntano in direzione opposta.

CURIOSITÁ SUL DNA!!

Come tutti abbiamo imparato a lezione di scienze il DNA si trova in ogni cellula di ogni organismo vivente: è una sorta di “libretto di istruzioni” che contiene tutte le informazioni necessarie alla cellula per vivere e riprodursi. Alcuni dati: il nucleo del DNA contiene un filamento lungo quasi 2 metri! Calcolando che il numero di cellule che compongono un essere umano sono 10'000 trilioni, il filamento di DNA di un essere umano è lungo 20 milioni di km. L’azienda di profumi di Beverly Hill “My Dna Fragrance” sostiene di creare fragranze personalizzate e basate sul proprio DNA.Lo sapevate infatti che il DNA dell’uomo coincide con quello della banana per il 50%!

Gaia Panariello,Martina Affinito,Martina D'Alessandro, Dora Manto,Ylenia Postiglione e Raffaella Di Vaio

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