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DNA (Acido Desossiribonucleico): cos’è, come funziona, cosa fa, struttura, gene e codice genetico

DNA: cos’è e a cosa serve. Il materiale contenente le informazioni che si trasmettono da una generazione all’altra è costituito, in tutti gli organismi viventi (animali, piante ei batteri), dagli “acidi nucleici” denominati “acido desossiribonucleico” (DNA) e “acido ribonucleico” (RNA). Nella maggior parte dei casi è il DNA a rappresentare l’impronta genetica che identifica ciascuna persona. Ssolo in alcuni organismi (ad esempio certi virus) le informazioni sono contenute nell’RNA.

Organizzato in cromosomi, il DNA serve alla generazione delle proteine, le quali giocano un ruolo fondamentale nel regolare tutti i meccanismi cellulari di un organismo.

Cos’è il DNA

Viene definito come il “libro della vita“. Il DNA contiene le informazioni necessarie per definire le nostre caratteristiche più evidenti (struttura del nostro corpo, colore degli occhi, capelli, ecc.), per la produzione delle proteine (molecole formate dagli aminoacidi, che costituiscono tutti gli organismi), per le precise indicazioni su come far lavorare (in ogni momento della nostra esistenza) le nostre cellule, e per tramandare le informazioni di generazione in generazione (da genitori a figli).

Poiché il DNA rappresenta l’impronta genetica di ciascuno di noi, lo studio del DNA estratto da sangue, saliva, capelli o altri tessuti è utilizzato per l’identificazione certa di ciascun individuo.

Com’è fatta la struttura del DNA

Il DNA appartiene alla categoria degli acidi nucleici: grandi molecole biologiche (o “macromolecole”) formate da unità molecolari più piccole che prendono il nome di “nucleotidi“. Un “nucleotide” che forma il DNA comprende 3 elementi: un gruppo fosfato, lo zucchero desossiribosio e una base azotata.

Il DNA è composto da 2 filamenti a forma di elica, uniti l’uno all’altro da 4 elementi (chiamati “basi azotate”): “adenina” (A), “citosina” (C), “guanina” (G) e “timina” (T). Questi 4 elementi costituiscono l’alfabeto con cui è “scritto” il DNA. Quindi, l’alfabeto che utilizziamo noi va dall’A alla Z, invece l’alfabeto usato dal DNA comprende solo 4 lettere: A-C-T-G. L'”adenina” e la “guanina” appartengono alla classe delle “purine” (composti eterociclici a doppio anello). La “citosina” e la “timina” rientrano nella categoria delle “pirimidine” (composti eterociclici ad anello singolo).

Ciascuna “base azotata” insieme a uno o più “atomi di carbonio” e ad uno “zucchero” costituisce un “nucleotide“. Cambiando l’ordine delle “basi azotate” è possibile scrivere messaggi diversi che porteranno alla formazione degli “aminoacidi” (in tutto 20) necessari per formare le proteine. Ciascuna sequenza di 3 basi identifica un “aminoacido” e una sequenza di “aminoacidi” costituisce una “proteina“.

Il codice genetico (così chiamato) è disposto in sequenze di diversa lunghezza e organizzato in diverse combinazioni. Su ogni filamento di DNA (lunghi anche milioni di nucleotidi) le 4 basi azotate si succedono le una alle altre a costituire un precisissimo codice a cui corrispondono specifiche informazioni che regolano tutti ciò che accade dentro la cellula.

Cos’è il gene

I libri definiscono il DNA con l’espressione “patrimonio genetico“, in quanto è la sede dei geni. Il gene è la porzione di DNA che contiene specifiche sequenze di A-C-G-T che forniscono le indicazioni per creare un preciso prodotto cellulare (come ad esempio una proteina). Quindi, se il DNA è il “libro“, il “gene” è il “paragrafo” che contiene tutte le indicazioni per far svolgere un particolare processo ad un essere vivente. L’informazione contenuta nei geni verrà, poi, trasformata in “azioni concrete” da cosiddetti “operai specializzati” che, a partire dalle istruzioni impartite, realizzeranno un prodotto finito e funzionante.

Nelle cellule, la maggior parte del DNA si trova dentro a una specifica parte chiamata “nucleo“. Nelle cellule umane, il DNA è diviso in 46 strutture che si chiamano “cromosomi“. Nelle cellule sessuali (cellula “uovo” e “spermatozoo”), i “cromosomi” sono 23 (torneranno a essere 46 dopo la fecondazione).

Ogni cellula con 46 “cromosomi” può contare su 6 miliardi di “basi azotate“. Quindi, ogni cellula contiene al suo interno circa 2 metri di DNA racchiusi in uno spazio microscopico. Se mettessimo in fila il DNA contenuto in tutte le cellule dell’organismo di un uomo, questo filamento sarebbe lungo 3 miliardi di miliardi di metri.

Il “Progetto Genoma Umano” ha stimato che il DNA dell’essere umano comprende tra i 20.000 e i 25.000 geni.

La scoperta del DNA

Le prime importanti ricerche iniziarono verso la fine degli ’20 del ‘900 ad opera dell’ufficiale medico inglese Frederick Griffith (esperimento di trasformazione di Griffith). Griffith definì quello oggi chiamiamo DNA con il termine di “principio trasformante” (e pensava fosse una proteina). Tra il 1930 e il 1940 il biologo americano Oswald Avery proseguì gli esperimenti di Griffith. Avery dimostrò che il “principio trasformante” di Griffith non era una “proteina“, ma un “acido nucleico“.

Poi, il 28 febbraio del 1953, James Watson e Francis Crick proposero il cosiddetto “modello della doppia elica“, per spiegare la disposizione dei nucleotidi all’interno dell'”acido desossiribonucleico“. La scoperta dell’esatta struttura del DNA rese possibile lo studio e la comprensione dei processi biologici in cui è coinvolto l'”acido desossiribonucleico“. Come descritto da Watson e Crick, il DNA ha una struttura tridimensionale formata da 2 eliche avvolte una sull’altra: l’esterno della struttura è costituito da “zuccheri” e “fosfati“, mentre le basi appaiate (l’adenina con la timina e la guanina con la citosina) sono collocate all’interno.

Fondamentali, infine, per la descrizione del modello di Watson e Crick, furono alcuni studi condotti da Rosaling Franklin, Maurice Wilkins ed Erwin Chargaff.

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