Il DNA, contenitore delle nostre informazioni genetiche: cos’è e a cosa serve

Il DNA, acronimo inglese che sta per DeoxyriboNucleic Acid, o Acido Desossiribonucleico in italiano, è la molecola biologica composta da nucleotidi che contiene tutte le informazioni genetiche necessarie per la costruzione, la sopravvivenza e la riproduzione di un vivente, sia che si tratti di un piccolo organismo unicellulare o dell’essere umano.

Per comprendere cos’è e come funziona dobbiamo necessariamente introdurre un altro grande gruppo di molecole: le proteine. Proteine e DNA sono legati indissolubilmente, così come lo sono un dolce e la sua ricetta.

Cosa sono le proteine

Il nostro corpo è un armonioso insieme di organi (stomaco, intestino, polmoni ecc.) che collaborano per svolgere moltissime funzioni, come digerire il cibo che mangiamo o estrarre ossigeno dall’aria che respiriamo. Gli organi sono formati da tessuti, e i tessuti da cellule. Le cellule, le più piccole unità viventi del nostro organismo, sono composte a loro volta da 4 tipologie diverse di macromolecole, ovvero molecole complesse e di grandi dimensioni: zuccheri, grassi, acidi nucleici e proteine.

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Le proteine sono pertanto uno dei mattoni essenziali di tutte le nostre cellule. Esistono decine di migliaia di proteine diverse, ognuna con la sua forma e la sua funzione, come l'emoglobina che lega l'ossigeno nei globuli rossi, o gli anticorpi, che ci proteggono dai patogeni. Ciascuna proteina è in grado di svolgere un compito preciso grazie alla sua forma e alla sua composizione chimica. Protremmo considerarle come delle catene, dove i singoli anelli (o unità) vengono chiamati amminoacidi. Esistono almeno 20 tipi diverse di amminoacidi, ognuno con proprietà chimiche differenti. Combinando amminoacidi diversi è possibile generare proteine molto diverse. Ma, in che modo ciascuna proteina viene assemblata? In altre parole, dove stanno le istruzioni di montaggio?

Cos’è il DNA

Il DNA è il libretto di istruzioni per costruire le proteine degli organismi viventi, la ricetta su come combinare tra di loro gli amminoacidi e, insieme all’RNA di cui parleremo tra pochissimo, fa parte della categoria di macromolecole dette acidi nucleici.

Com'è fatto il DNA

Esattamente come le proteine, anche il DNA è una lunga catena a doppia elica formata da tante unità: nello specifico il DNA è una catena di nucleotidi. Per usare la terminologia corretta, si parla di polimero per indicare la catena mentre monomero per indicare ogni singolo anello.

Il nucleotide, ovvero l'unità del DNA, a sua volta è formato da 3 componenti: un gruppo fosfato, una molecola di zucchero desossiribosio e una di quattro basi azotate: Adenina, Timina, Citosina e Guanina. Queste basi azotate hanno una particolare struttura chimica che le permette di “appaiarsi” a due a due, con l'Adenina che si lega sempre alla Timina (A-T) e la Citosina alla Guanina (C-G).

Una molecola di DNA, come è possibile vedere dall'immagine qui sotto, è composta da due catene complementari di nucleotidi dove le basi azotate si legano con fanno i dentini di una cerniera. Questa cerniera si avvolge poi attorno ad un asse centrale, formando la celebre struttura detta a “doppia elica”, scoperta negli anni '50 da Rosalind Franklin, Wilkins, Watson e Crick.

Ogni cellula del nostro corpo umano contiene il DNA all'interno del nucleo e in particolare si trova sotto forma di cromosomi: strutture compatte formate da DNA e proteine.

Trascrizione e Traduzione

Se le proteine sono il prodotto da realizzare e il DNA è il loro ricettario, in che modo le istruzioni vengono lette e messe in pratica? È arrivato il momento di introdurre il terzo protagonista della nostra storia, ovvero l’RNA.

Per passare da DNA a proteina, la cellula ricopia la sequenza di basi azotate del DNA (Adenina, Timina, Citosina, Guanina) su una molecola di RNA, che funziona come una sorta di post-it sul quale viene trascritta la ricetta. L’RNA è sempre composto da una catena di nucleotidi, ma al posto della Timina c’è l’Uracile, una base azotata diversa, ma comunque in grado di appaiarsi all’Adenina; inoltre, l’RNA, a differenza del DNA, è una molecola a singolo filamento e i suoi nucleotidi contengono lo zucchero ribosio, diverso dal deossiribosio del DNA. Il post it-RNA viene poi portato al ribosoma, un organello cellulare che, come se fosse un cuoco, legge l’RNA e, traducendolo, combina una precisa sequenza di amminoacidi per confezionare la proteina.

La replicazione del DNA

Gli organismi viventi, così come ciascuna singola (e a volte unica) cellula del loro corpo, si riproducono. Per una cellula è essenziale trasmettere alle cellule figlie il proprio DNA, ovvero il libretto di istruzioni per produrre le proteine. Questo implica che il DNA possa replicarsi, ovvero fare una copia di se stesso da passare alla cellula figlia. Prima che la cellula madre si divida in due cellule figlie, la lunga catena di DNA viene dapprima srotolata. Poi, come in una cerniera che si apre, i due filamenti vengono separati così che ciascuno possa servire da stampo per una seconda catena complementare di nucleotidi. Ancora una volta ognuno di questi passaggi viene finemente regolato da un equipe ben fornita di proteine specializzate nella replicazione del DNA che si assicurino che il tutto avvenga senza errori.