Il DNA è forse la molecola biologica più famosa; è presente in tutte le forme di vita sulla Terra. Ma cos’è il DNA, o acido desossiribonucleico? Qui, esploreremo le basi di questa fondamentale molecola.
Praticamente ogni cellula del tuo corpo contiene DNA, il codice genetico che ti rende unico. Il DNA custodisce le istruzioni per lo sviluppo, la crescita, la riproduzione e il funzionamento di tutti gli organismi viventi.
Le variazioni nel codice genetico spiegano perché qualcuno ha gli occhi blu piuttosto che marroni, perché alcune persone sono predisposte a malattie specifiche, perché gli uccelli hanno solo due ali e perché le giraffe hanno colli lunghi.
Sorprendentemente, se tutto il DNA presente nel corpo umano fosse disteso, potrebbe raggiungere il Sole e tornare più di 300 volte.
In questo articolo, approfondiremo le basi del DNA, la sua composizione e il suo funzionamento.
Cos’è il DNA?
In breve, il DNA è una lunga molecola che contiene il codice genetico unico di ogni individuo. Custodisce le istruzioni necessarie per costruire le proteine, fondamentali per il corretto funzionamento del nostro corpo.
Queste istruzioni vengono trasmesse da genitore a figlio, con circa la metà del DNA di un bambino che proviene dal padre e l’altra metà dalla madre.
Struttura
Il DNA è una molecola a doppio filamento che appare avvolta a spirale, conferendole una forma distintiva conosciuta come doppia elica.
Ciascuno dei due filamenti è composto da una lunga sequenza di nucleotidi, ovvero singole unità formate da:
- una molecola di fosfato,
- una molecola di zucchero chiamata deossiribosio, contenente cinque atomi di carbonio,
- una regione contenente azoto.
Esistono quattro tipi di basi azotate:
- adenina (A),
- citosina (C),
- guanina (G),
- timina (T).
L’ordine di queste quattro basi costituisce il codice genetico, ovvero le istruzioni per la vita.
Le basi dei due filamenti di DNA si uniscono per creare una struttura simile a una scala. All’interno della scala, A si lega sempre a T e G si lega sempre a C, formando i «pioli». La lunghezza della scala è formata dai gruppi di zucchero e fosfato.
DNA impaccante: cromatina e cromosomi
La maggior parte del DNA si trova nei nuclei delle cellule, mentre una piccola parte è presente nei mitocondri, che fungevano da centrali energetiche cellulari.
Poiché abbiamo una grande quantità di DNA (circa 2 metri in ogni cellula) e i nuclei sono relativamente piccoli, il DNA deve essere impacchettato in modo estremamente efficiente.
I filamenti di DNA sono avvolti, arrotolati e avvolti attorno a proteine chiamate istoni. In questo stato arrotolato, si parla di cromatina.
La cromatina viene ulteriormente condensata tramite un processo detto superavvolgimento, e infine organizzata in strutture chiamate cromosomi. Questi cromosomi assumono la tipica forma a «X», come mostrato nell’immagine sopra.
Ogni cromosoma contiene una molecola di DNA. Gli esseri umani possiedono 23 coppie di cromosomi, per un totale di 46. È interessante notare che le mosche della frutta hanno solo 8 cromosomi, mentre i piccioni ne hanno 80.
Il cromosoma 1 è il più grande e contiene circa 8000 geni, mentre il più piccolo è il cromosoma 21, con circa 3.000 geni.
Cos’è un gene?
Ogni segmento di DNA che codifica per una specifica proteina è chiamato gene. Ad esempio, un gene è responsabile della produzione dell’insulina, l’ormone che regola i livelli di zucchero nel sangue. Gli esseri umani possiedono circa 20.000-30.000 geni, anche se le stime variano.
I nostri geni rappresentano solo circa il 3% del nostro DNA, mentre il restante 97% è meno compreso. Si ritiene che questa parte non codificante del DNA svolga ruoli cruciali nella regolazione della trascrizione e della traduzione.
In che modo il DNA crea proteine?
Per i geni per produrre una proteina, ci sono due passaggi principali:
Trascrizione: il codice del DNA viene copiato per generare l’RNA messaggero (mRNA). L’RNA è una copia del DNA, ma solitamente è a filamento singolo. Un’altra differenza è che l’RNA non contiene la timina (T), che viene sostituita dall’uracile (U).
Traduzione: L’mRNA è tradotto in amminoacidi tramite il trasferimento di RNA (tRNA).
L’mRNA viene letto in sezioni di tre lettere chiamate codoni. Ogni codone corrisponde a un amminoacido specifico, che è il mattoncino fondamentale di una proteina. Ad esempio, il codone GUG codifica per l’amminoacido valina.
Esistono 20 possibili amminoacidi.
Cos’è un telomero?
I telomeri sono regioni di nucleotidi ripetuti che si trovano alle estremità dei cromosomi.
Essi proteggono le estremità del cromosoma da danni o fusioni con altri cromosomi.
I telomeri possono essere paragonati alle punte di plastica sui lacci delle scarpe, che impediscono loro di sfilacciarsi.
Con l’invecchiamento, questa regione protettiva tende a ridursi gradualmente. Ogni volta che una cellula si divide e il DNA viene replicato, il telomero si accorcia.
Ultime Ricerche sul DNA nel 2024
Negli ultimi anni, la ricerca sul DNA ha fatto passi da gigante, portando a scoperte che potrebbero rivoluzionare la medicina. Recenti studi hanno dimostrato che la manipolazione dei telomeri potrebbe avere effetti significativi sull’invecchiamento cellulare e sulla longevità. Alcuni esperimenti stanno esaminando come allungare i telomeri possa migliorare la salute e il benessere generale.
Inoltre, la tecnologia CRISPR ha reso possibile modificare il DNA con una precisione mai vista prima. Questo strumento ha il potenziale di correggere mutazioni genetiche responsabili di malattie ereditarie, aprendo la strada a nuove terapie geniche. Altri studi stanno esplorando la relazione tra epigenetica e malattie croniche, suggerendo che fattori ambientali e stili di vita possono influenzare l’espressione dei geni.
Con l’aumento della nostra comprensione del DNA e della sua funzione, ci troviamo all’inizio di un’era in cui la medicina personalizzata potrebbe diventare la norma, permettendo trattamenti su misura in base al profilo genetico di ciascun individuo.
In poche parole
I cromosomi sono filamenti di DNA strettamente arrotolati. I geni sono sezioni di DNA che codificano per singole proteine.
In altre parole, il DNA è il piano principale per la vita sulla Terra e la fonte della straordinaria varietà che osserviamo intorno a noi.
