Dna
L'acido desossiribonucleico (Dna) è un polimero i cui monomeri sono i desossiribonucleotidi.
Ogni nucleotide è formato da tre parti: una molecola di desossiribosio (uno zucchero semplice, appartenente ai pentosi ), da uno a tre gruppi fosfato e una base azotata. L'atomo di carbonio in 3’ è legato ad un gruppo OH, quello in 5’ è legato ad un fosfato.
In un filamento di Dna un fosfato collega il carbonio 5' di un nucleotide e quello 3' del successivo. Abbiamo quindi una "spina dorsale" fosfato-zucchero-fosfato... della molecola, mentre agli zuccheri sono legate basi diverse, che determinano la sequenza specifica.
Di solito il Dna è a doppio filamento: ci sono due catene orientate in verso opposto, unite da legami idrogeno tra le basi azotate. Ogni sequenza è determinata dall'altra, in quanto la regola di appaiamento A-T, G-C è imposta dalla dimensione delle basi e da numero e disposizione dei legami idrogeno che esse possono formare. Si dice anche che i due filamenti sono complementari.
I due filamenti sono avvolti l'uno attorno all'altro in una doppia elica, struttura che corrisponde ad un minimo di energia. Quelle di Dna sono le molecole più grandi sulla Terra: un cromosoma umano medio contiene un doppio filamento di Dna lungo 8 centimetri!
La replicazione del Dna è una reazione di polimerizzazione che ha come reagenti i quattro tipi di desossiribonucleotidi trifosfati (dNtp: dAtp, dCtp, dGtp, dTtp). Benché nel filamento venga incorporato solo un fosfato, i nucleotidi di partenza devono essere trifosfati, solo così posseggono infatti l'energia necessaria per la reazione. È necessaria la presenza di un Dna a filamento singolo fungente da stampo, che determina la sequenza del filamento da costruire.
La reazione è catalizzata dalle Dna polimerasi, enzimi capaci di costruire una nuova catena nel verso 5'-3'. Esse non sono in grado di iniziare un filamento ex novo, possono solo allungare un filamento polinucleotidico preesistente. È necessario quindi un innesco. Questo consiste di solito in un breve frammento di Rna appaiato allo stampo, prodotto da una Rna polimerasi detta primasi.
Per iniziare la replicazione, il Dna a doppia elica deve essere parzialmente denaturato da particolari proteine. Sono: le elicasi, enzimi che separano attivamente i due filamenti usando l'energia dell'Atp, e le proteine denaturanti, non enzimatiche, che possono denaturare il Dna legandosi selettivamente alle porzioni a singolo filamento e stabilizzandole. Queste attività producono una forca replicativa, che migra esponendo progressivamente filamenti non appaiati, che possono essere replicati.
Poiché le polimerasi lavorano solo in senso 5'-3', un filamento può essere replicato in modo quasi continuo, man mano che viene esposto, l'altro risulta coperto da brevi filamenti di Dna (i frammenti di Okazaky), ognuno dei quali reca all'inizio l'innesco di Rna. I nuovi filamenti devono essere quindi completati mediante la rimozione degli inneschi da parte di endonucleasi e il riempimento degli spazi rimasti ad opera di polimerasi di riparazione.
Il risultato della replicazione sono due doppie eliche identiche (salvo mutazioni) costituite da un filamento preesistente e uno neoformato: per questa ragione la replicazione si dice semiconservativa.
Nelle molecole di Dna circolari dei Procarioti si ha un solo inizio della replicazione dal quale partono due forche replicative. Quando queste si incontrano dal lato opposto la replicazione è completata.
Negli Eucarioti la replicazione di ogni cromosoma inizia in più punti.
Struttura
Replicazione
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