D N A LA MOLECOLA DELLA VITA

D desossiribo N nucleic A acid

Nel 1953 Watson e Crick determinarono la struttura della molecola del DNA e suggerirono il meccanismo della sua duplicazione. Nel DNA sono contenute tutte le informazioni strutturali e funzionali della cellula, che vengono trasmesse alle cellule “figlie”

Il DNA è una grossa molecola formata da tante subunità dette NUCLEOTIDI Ogni nucleotide è formato da: Un gruppo fosfato (che è uno ione dell’acido fosforico) Una molecola di desossiribosio (che è uno zucchero a 5 atomi di Carbonio) Una base azotata (cioè una molecola organica contenente azoto) che può essere ADENINA, CITOSINA, GUANINA, TIMINA

I nucleotidi si uniscono formando una catena Il DNA è formato da due catene di nucleotidi avvolte ad elica attorno ad un asse centrale, e orientate in direzione opposta

Le due catene di nucleotidi sono unite da legami ad idrogeno che si formano fra le basi puriniche (ADENINA e GUANINA) e pirimidiniche (CITOSINA e TIMINA) Le basi azotate si legano in maniera complementare: l’ADENINA è accoppiata alla TIMINA e la GUANINA alla CITOSINA

Nelle sequenze nucleotidiche il gruppo FOSFATO assume la posizione più esterna, il DESOSSIRIBOSIO intermedia, la BASE AZOTATA interna Il gruppo fosfato e il desossiribosio restano immutati in tutta la molecola, invece le quattro basi azotate variano ed è proprio nell’ordine con cui esse si susseguono che risiede la chiave delle istruzioni contenute nella molecola di DNA, infatti le informazioni genetiche sono determinate dalla sequenza delle basi azotate

DUPLICAZIONE DEL DNA La duplicazione del DNA è di tipo semiconservativo Perché ciascun filamento della doppia elica fa da stampo ad un nuovo filamento Ogni nuova molecola di DNA risulta quindi formata da un filamento nuovo e da un filamento vecchio Il meccanismo per la replicazione è detto modello a cerniera

Al momento della duplicazione la doppia elica del DNA viene srotolata Alcuni enzimi rompono i legami ad idrogeno che tengono uniti i due filamenti I nucleotidi presenti nel pool cellulare si appaiano alle basi azotate complementari esposte

Ogni molecola figlia alla fine è costituita da un filamento originale e da un filamento neosintetizzato

SINTESI PROTEICA Il DNA contiene tutte le istruzioni per fabbricare PROTEINE, ma queste istruzioni sono contenute in codice, espresso attraverso la successione delle quattro basi azotate che compongono le sue eliche

IN CHE MODO SI ARRIVA ALLA SINTESI DI UNA PROTEINA A PARTIRE DAL MESSAGGIO IN CODICE? Per attuare le istruzioni codificate nel DNA occorrono due operazioni: TRASCRIZIONE che avviene nel nucleo TRADUZIONE che avviene nel citoplasma

TRASCRIZIONE Durante questa prima fase un filamento di RNA viene sintetizzato sullo stampo di quel tratto di uno dei due filamenti del DNA che contiene le informazioni relative alla sintesi di una specifica proteina

La maggior parte dei geni eucarioti contiene introni cioè sequenze di basi che non codificano alcuna informazione e che vengono rimossi Gli introni si trovano in mezzo agli esoni cioè sequenze codificanti che, eliminati gli introni,vengono saldati per formare l’RNA maturo Negli eucarioti la molecola di RNA neoformata non è ancora finita: il “trascritto primario” deve essere modificato

TRADUZIONE La molecola di RNAm contiene una sequenza di nucleotidi che, letti tre alla volta, permetteranno la formazione di una proteina attraverso l’unione ordinata degli aminoacidi che la compongono

La traduzione degli RNAm in catena polipeptidica avviene nel citoplasma, sui ribosomi La costruzione delle catene polipeptidiche è operata dalle molecolecole di RNAt che trasportano gli aminoacidi sull’RNAm

Le molecole di RNAt hanno forma a “trifoglio” e contengono due triplette particolari, il codone che lega l’aa e l’anticodone che si lega in modo complementare al corrispondente codone dell’RNAm

La traduzione avviene attraverso tre fasi: INIZIO ALLUNGAMENTO TERMINE

FASE DI INIZIO L’RNAm si lega alla subunità minore del ribosoma, quindi viene aggiunta la subunità maggiore Un RNAt particolare, detto iniziatore, si lega al ribosoma nel sito P Il primo aa di una proteina è sempre la METIONINA (l’anticodone UAC dell’RNAt si lega al codone AUG del ribosoma)

FASE DI ALLUNGAMENTO Un nuovo RNAt che lega l’aa corrispondente al secondo codone dell’RNAm si lega al sito A del ribosoma Si forma un legame peptidico tra i due aa Il primo RNAt lascia il sito P e il dipeptide si sposta da A in P L’RNAm si sposta di tre nucleotidi in modo da esporre nel sito A un nuovo codone

FASE DI TERMINE Nel sito A viene esposto un codone particolare che funge da segnale di FINE (UAA oppure UGA oppure UAG) Particolari fattori di rilascio si legano al ribosoma e provocano il distacco dell’RNAm e della catena polipeptidica neoformata dal ribosoma