Spieghiamo qual è la struttura del DNA, quali tipi esistono e come è stato scoperto. Inoltre, la struttura dell'RNA.
Com'è la struttura del DNA?
La struttura molecolare di DNA (o semplicemente la struttura del DNA) è il modo in cui è composto biochimicamente, cioè è la forma specifica di organizzazione del proteina sì biomolecole che costituiscono la molecola del DNA.
Per cominciare ricordiamo che DNA è l'acronimo di DeoxyriboNucleic Acid. Il DNA è un biopolimero nucleotidico, cioè una lunga struttura molecolare composta da segmenti (nucleotidi) composti a loro volta da uno zucchero (ribosio) e da una base azotata.
Le basi azotate del DNA possono essere di quattro tipi: adenina (A), citosina (C), timina (T) o guanina (G), insieme a un gruppo fosfato. Nella sequenza di questo composto, tutte le informazioni genetiche di a essere vivente, essenziale per la sintesi proteica e l'ereditarietà riproduttiva, cioè senza DNA non ci sarebbe trasmissione di caratteri genetico.
Negli esseri viventi procarioti, il DNA è solitamente lineare e circolare. Ma nel eucarioti, la struttura del DNA è a forma di doppia elica. In entrambi i casi si tratta di una biomolecola a doppio filamento, cioè composta da due lunghe catene disposte in modo antiparallelo (che puntano in direzioni opposte): le loro basi azotate sono una di fronte all'altra.
Tra queste due catene ci sono legami idrogeno che le tengono insieme e sotto forma di doppia elica. Tradizionalmente, ci sono tre livelli di questa struttura:
- Struttura primaria. È composto dalla sequenza di nucleotidi concatenati, la cui sequenza specifica e puntuale codifica per Informazioni genetiche di ogni individuo esistente.
- Struttura secondaria. La suddetta doppia elica di catene complementari, in cui le basi azotate sono unite seguendo un ordine rigoroso: adenina con timina, e citosina con guanina. Questa struttura varia a seconda del tipo di DNA.
- Struttura terziaria. Si riferisce al modo in cui il DNA viene immagazzinato all'interno di strutture chiamate cromosomi, dentro il cellula. Queste molecole devono essere piegate e disposte in uno spazio finito, quindi nel caso degli organismi procarioti lo fanno solitamente sotto forma di superelica, mentre nel caso degli eucarioti si effettua una compattazione più complessa, date le maggiori dimensioni del DNA, che richiede l'intervento di altre proteine.
- Struttura quaternaria. Si riferisce alla cromatina presente nel nucleo delle cellule eucariotiche, da cui si formano i cromosomi durante la divisione cellulare.
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Scoperta della struttura del DNA
James Watson (a sinistra) e Francis Crick (a destra)
La forma molecolare specifica del DNA è stata scoperta nel 1950, nonostante l'esistenza di questo tipo di composto biologico fosse nota già dal 1869. La sua scoperta è attribuita principalmente agli scienziati James Watson, degli Stati Uniti, e Francis Crick, di gli inglesi, che proposero il modello a doppia elica della struttura del DNA.
Tuttavia, non erano gli unici a indagare su questo argomento. Il suo lavoro, infatti, si basava su informazioni precedentemente ottenute dalla britannica Rosalind Franklin, esperta in cristallografia a raggi X per determinare la struttura del molecole.
Grazie a un'immagine particolarmente nitida che Franklin ha ottenuto usando questo tecnica (la famosa "Fotografia 51"), Watson e Crick riuscirono a dedurre e formulare un modello tridimensionale per il DNA.
tipi di DNA
Studiando la sua struttura, cioè la sua specifica conformazione tridimensionale, è possibile identificare tre tipi di DNA osservati negli esseri viventi, che sono:
- DNA-B. Questo è il tipo di DNA più abbondante in esseri viventi e l'unico che segue il modello della doppia elica proposto da Watson e Crick. La sua struttura è regolare, poiché ogni coppia di basi ha la stessa dimensione, pur lasciando solchi (successivamente più grandi e più piccoli) con una variazione di 35° rispetto al precedente, per consentire l'accesso alle basi azotate dall'esterno.
- DNA-A. Questo tipo di DNA compare in condizioni di scarso umidità e meno temperatura, come quelli di molti laboratori. Presenta, come il B, solchi ricorrenti anche se di proporzioni diverse (più larghi e meno profondi per il solco minore), oltre ad una struttura più aperta, con le basi azotate più distanti dall'asse della doppia elica, più inclinate rispetto all'orizzontale e più simmetricamente al centro.
- Z-DNA. Differisce dalle precedenti in quanto è una doppia elica con una svolta a sinistra (a sinistra) in uno scheletro a zigzag, ed è comune nelle sequenze di DNA che alternano purine e pirimidine (GCGCGC), quindi richiede una concentrazione di cationi maggiore di quello del B-DNA. È una doppia elica più stretta e più lunga delle precedenti.
struttura dell'RNA
A differenza del DNA, l'RNA (acido ribonucleico) di solito non si presenta come una doppia elica. Piuttosto, la struttura dell'RNA è una singola sequenza di nucleotidi a filamento singolo. Le sue basi azotate sono identiche a quelle del DNA, tranne nel caso della timina (T), sostituita nell'RNA dall'uracile (U).
Questi nucleotidi sono legati tra loro da link fosfodiestere. A volte possono generare pieghe nella catena dell'RNA quando si attraggono, formando così certi tipi di anse, eliche o forcine durante le regioni corte.