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La doppia elica del DNA

La composizione chimica dell'acido desossiribonucleico, il DNA, è semplice: un tipo di zucchero (il desossiribosio), un gruppo fosfato, una base azotata.

Le basi azotate sono molecole che possono essere di quattro possibili forme, denominate: adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T). Osservando che le basi azotate nel DNA di specie diverse erano presenti in quantità differenti, si ipotizzò che proprio nella sequenza delle basi venisse trasportata l'informazione genetica.

Restava da definire la struttura del DNA, e come una sequenza di basi nel DNA potesse rappresentare la sequenza di aminoacidi di una proteina: si trattava cioè di decifrare il codice contenuto nel DNA.

Una delle tecniche che furono più utili per la comprensione della struttura del DNA fu l'analisi di diffrazione ai raggi X attraverso la quale i ricercatori attribuirono al DNA una forma a elica regolare. Altri dati suggerivano la presenza di due catene polinucleotidiche, implicate nella formazione dell'elica, e inoltre vennero messi in luce i rapporti costanti delle basi a due a due: G con C, T con A.

Interpretando ed elaborando tutto questo, il biologo statunitense John B. Watson e il suo collega britannico Francis Crick proposero nel 1953 il loro famoso modello della doppia elica. Per spiegare questo modello è utile descrivere prima le unità più semplici, in grado di formare una intera catena di DNA: i nucleotidi. Quando una base si lega a uno zucchero, si dice che forma un nucleoside; se lo zucchero del nucleoside si lega ancora a un gruppo fosfato, si dice che si è formato un nucleotide. L'unione di tanti nucleotidi costituisce una catena polinucleotidica, dove i gruppi fosfato e gli zuccheri formano una sorta di "scheletro" da cui sporgono le basi azotate. Il nucleotide è dunque l'unità fondamentale del DNA.

Nel modello a doppia elica due catene polinucleotidiche sono legate tra loro attraverso le basi, e sono avvolte su se stesse a formare una doppia elica. Più in dettaglio, le basi che sporgono da una catena si appaiano con quelle di un'altra catena, secondo uno schema ben preciso: una base più ingombrante, come l'adenina, si accoppia con una base meno ingombrante, come la timina. Lo stesso avviene con guanina e citosina. Le due basi adenina e guanina fanno parte entrambe della categoria ingombrante, il cui nome chimico è purine, mentre timina e citosina, meno ingombranti, sono chiamate pirimidine. L'appaiamento però avviene, sempre ed esclusivamente, tra A e T e tra G e C. La complementarietà è assolutamente specifica.

Se vogliamo immaginare la struttura tridimensionale del DNA, ci può aiutare l'immagine di una scala a pioli ritorta a spirale, dove i pioli sono rappresentati dalle basi appaiate e il resto della scala è costituito dall'alternarsi degli zuccheri e dei fosfati. In realtà la struttura è più complessa e, per chi la studia, molto più affascinante di una scala.

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