La struttura del DNA e dell'RNA

Il DNA e l'RNA sono due tipi di acidi nucleici formati da subunità chiamate nucleotidi: sono pertanto dei polinucleotidi (il DNA è formato da due catene o filamenti di polinucleotidi avvolte a doppia elica; l'RNA è fomato da una singola catena polinucleotidica). Ogni nucleotide è costituito da tre componenti:

1. un gruppo fosfato;
2. uno zucchero a 5 atomi di carbonio;
3. una base azotata.

Nel DNA lo zucchero è il desossiribosio, che può essere legato a quattro basi azotate differenti: adenina (A); timina (T); guanina (G); citosina (C) (fig. 5.1 a). Nell'RNA lo zucchero è il ribosio e, come nel DNA, può essere legato a quattro basi azotate differenti: tre sono comuni al DNA (adenina, guanina e citosina); la quarta è differente e prende il nome di uracile (U) (v. fig. 5.1 b).

Delle 5 basi azotate, l'adenina e la guanina sono dette puriniche, in quanto derivano dalla purina, un composto eterociclico azotato (formato da un anello pentaatomico condensato con un anello esaatomico). La citosina, la timina e l'uracile sono dette pirimidiniche, derivando dalla pirimidina, un altro composto eterociclico azotato (formato da un anello esaatomico). Il gruppo fosfato di ogni nucleotide si lega allo zucchero del nucleotide seguente per mezzo di un legame covalente e in tal modo si forma una lunga catena che può essere paragonata a un pettine: i "denti" che sporgono corrispondono alle basi azotate, che sono legate a un'impalcatura formata da molecole di zucchero alternate a gruppi fosfato (nella figura 5.2 è mostrato un frammento di catena singola polinucleotidica del DNA).

Il DNA è presente nel nucleo di tutte le cellule, di cui porta il codice genetico. L'RNA si trova sia nel nucleo sia nel citoplasma delle cellule e partecipa direttamente alla sintesi delle proteine.

  La molecola del DNA

Grazie agli studi compiuti nel 1953 da due scienziati, l'inglese Francis Crick (1916) e l'americano James Watson (1928), sappiamo che la molecola del DNA è formata da due catene orientate in direzioni opposte: in una i nucleotidi sono disposti nella sequenza 3'-5' (i numeri si riferiscono agli atomi di carbonio del desossiribosio), nell'altra nella sequenza 5'-3' (v. fig. 5.3). Le due catene sono avvolte su se stesse in modo da formare una doppia elica, paragonabile a una scala a chiocciola: le due "ringhiere" sono date dall'alternanza dello zucchero e del gruppo fosfato, mentre i "gradini" dalle coppie di basi azotate, unite tra loro da deboli legami a idrogeno (v. fig. 5.4). Per la regola dell'appaiamento delle basi, una base purinica può appaiarsi solo con una base pirimidinica: più precisamente, l'adenina (A) può accoppiarsi solo con la timina (T) e la guanina (G) solo con la citosina (C). In questo modo tutti i "gradini" sono della stessa lunghezza e le due "ringhiere" restano perfettamente parallele. L'alternanza del desossiribosio e del gruppo fosfato è uguale in tutte le specie viventi; è invece variabile e caratteristico l'ordine con cui si dispongono le due coppie di basi azotate (A-T e C-G).

  I tre tipi di RNA

Esistono tre tipi diversi di RNA (v. tab. 5.1):

• RNA messaggero, o m-RNA;
• RNA di trasporto, o t-RNA;
• RNA ribosomiale, o r-RNA.

I tre tipi di RNA sono preposti ognuno a una funzione specifica nella sintesi delle proteine. Le molecole di RNA hanno dimensioni e peso molecolare differenti, ma la struttura si mantiene costante.

L'RNA messaggero è una copia a filamento singolo complementare di un tratto di DNA e "trascrive" le istruzioni per la corretta sequenza nella quale gli amminoacidi devono unirsi tra loro per formare una proteina. Ogni gruppo di 3 nucleotidi in sequenza sull'm-RNA è detto codone e porta le informazioni necessarie alla sintesi di un particolare amminoacido.

L'RNA di trasporto (t-RNA) riconosce le informazioni dell'm-RNA e interviene nella sintesi degli amminoacidi. In alcuni tratti dell'RNA di trasporto le basi si appaiano per complementarietà. Si ha così un avvicendarsi di tratti appaiati e di "occhielli" a basi disaccoppiate che conferiscono alla molecola una particolare forma a "trifoglio". Un'estremità del t-RNA si lega a uno specifico amminoacido; dalla parte opposta, una particolare sequenza di 3 basi azotate (anticodone) si appaia a un codone di m-RNA.

L'RNA ribosomiale si lega ad alcune proteine per formare i ribosomi, organuli composti da due subunità di dimensioni diverse sui quali avviene la sintesi proteica .