Doppia Elica del DNA e Complementarietà

Doppia Elica del DNA

• Il DNA è costituito da due catene elicoidali antiparallele avvolte intorno allo stesso asse per formare una doppia elica destrorsa rigida.
• Lo scheletro (ribosio e acido fosforico) è esterno ed a contatto con l'ambiente, mentre le basi sono impilate all'interno perpendicolarmente all'asse longitudinale.
• La relazione spaziale crea un solco maggiore ed uno minore.
• La doppia elica o duplex viene tenuta unita da legami a idrogeno tra coppie di basi complementari e da interazioni tra basi impilate (forze di van der Waals e dipolo-dipolo).

Complementarietà delle Basi

• La sequenza di basi lungo un filamento determina la sequenza di basi sull'altro filamento: le basi organiche degli acidi nucleici sono "complementari".
• Ad esempio: se la sequenza di basi su un filamento è: ATGC, allora l'altro filamento deve essere: TACG.
• Adenina (A) si lega sempre con Timina (T) mediante due legami ad idrogeno.
• Guanina (G) si lega sempre con Citosina (C) mediante tre legami ad idrogeno.

Catena Polinucleotidica

• Le unità monomeriche (nucleotidi) si legano una all'altra in sequenza lineare, costituendo la catena polinucleotidica.
• Tale sequenza è detta struttura primaria dell'acido nucleico considerato.
• I legami tra i nucleotidi lungo la catena sono legami fosfodiestere e si instaurano tra un residuo di fosfato attaccato all'ossidrile del carbonio 5' di un nucleotide e il gruppo 3' ossidrilico del nucleotide successivo.
• Nel DNA le due catene polinucleotidiche sono appaiate in maniera antiparallela (una in un verso e l'altra in direzione opposta).
• L'impilamento delle basi azotate lungo la stessa catena polinucleotidica è stabilizzato anche dalle forze idrofobiche.

Duplicazione del DNA

• La duplicazione del DNA è semiconservativa: ogni filamento del DNA originale serve come stampo per la creazione di un nuovo filamento complementare.
• La duplicazione del DNA richiede precise condizioni e si svolge in due fasi:
  • Separazione dei due filamenti del DNA stampo: grazie a specifici enzimi (DNA elicasi).
  • Allungamento di ciascun filamento per aggiunta di nucleotidi all'estremità 3': grazie alla DNA polimerasi.

Enzimi coinvolti nella duplicazione del DNA

• DNA Elicasi: apre la doppia elica del DNA davanti alla forcella di replicazione ad una velocità di circa 1000 nucleotidi al secondo.
• Proteine destabilizzatrici dell'elica: mantengono distaccati i due filamenti dopo il taglio dell'elicasi.
• Topoisomerasi I e II: tagliano rispettivamente 1 e 2 volte (su un o entrambi i filamenti) per rimuovere le torsioni (superavvolgimenti) che si creano a seguito del taglio dell'elicasi.

Forcella di replicazione e innesco

• La forcella di replicazione è un tratto di DNA con i due filamenti separati e rilassati (senza superavvolgimenti).
• L'innesco (o primer) è un piccolo frammento di filamento di RNA costituito da una decina di nucleotidi che si lega al filamento di DNA tramite legami a idrogeno.
• L'innesco fornisce un'estremità 3'-OH libera su cui si attaccherà l'enzima DNA polimerasi III.

DNA Polimerasi III

• L'enzima DNA polimerasi III attacca i vari desossiribonucleosidi-trifosfati in modo che la polimerizzazione avvenga sempre in direzione 5'-->3'.
• Assicura la formazione dei legami fosfodiesterici (con perdita del pirofosfato P-P) mano a mano che il filamento nuovo viene ricreato.

RNA Scoperti Di Recente

• snRNA (piccoli RNA nucleari): Si trovano nel nucleo delle cellule eucariotiche e sono coinvolti nei processi di maturazione dell'RNA messaggero (splicing).
• miRNA (micro RNA): piccoli molecole di RNA (20-22 nucleotidi) essenziali nella crescita e nello sviluppo dell'organismo, condizionando l'espressione genica. Possono inibire o stimolare la produzione di proteine.
• siRNA (piccoli RNA interferenti): piccole molecole di RNA (20-22 nucleotidi) che esercitano un notevole controllo sull'espressione genica, rappresentando un meccanismo di protezione. Possono sopprimere l'espressione indesiderata di geni.

Questo quiz esplora la struttura della doppia elica del DNA e il concetto di complementarietà delle basi. Scoprirai come le basi si accoppiano tra loro e come questa relazione è fondamentale per la funzione del DNA. Testa la tua comprensione di questi concetti chiave della biologia molecolare.