Cos'è il DNA? Le sue caratteristiche, parti e funzioni

Il DNA è probabilmente la molecola di origine biologica più conosciuta., questo si trova in tutti gli esseri viventi sul pianeta Terra. Ma... Perché il DNA è così importante?

Il DNA (acido desossiribonucleico) contiene le istruzioni necessarie per la vita: all'interno del ns Nel DNA vengono codificate le informazioni necessarie per produrre tutte le proteine ​​del nostro corpo. Le proteine ​​svolgono molti ruoli, determinano la struttura delle cellule e dirigono quasi tutti i processi metabolici del corpo.

Le differenze nel codice genetico sono responsabili di una moltitudine di fenomeni che osserviamo nell'uomo e negli animali: ad esempio, perché alcuni le persone hanno maggiori probabilità di altre di sviluppare determinate malattie, o perché i cani hanno la coda, colori degli occhi diversi o il gruppo sanguigno. Tutti i nostri tratti fisici e mentali sono determinati dalla genetica, sebbene l'ambiente possa quindi influenzare in modo significativo il nostro sviluppo.

Tutti abbiamo sentito parlare del DNA e ne conosciamo il ruolo fondamentale nel nostro corpo come custode dell'informazione genetica, ma... Ci sono altre funzioni?

In questo articolo parliamo in modo approfondito del DNA, della sua struttura e di tutte le sue funzioni.

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Che cos'è esattamente il DNA?

DNA è l'acronimo di acido desossiribonucleico. Possiamo dire che il DNA lo è l'elemento costitutivo di tutti gli esseri viventi, contiene tutti i geni necessari per la fabbricazione delle proteine, molecole essenziali per il funzionamento del nostro organismo.

Il DNA contiene il nostro materiale ereditato, che ci rende quello che siamo, nessuna persona ha lo stesso DNA di un'altra: ogni persona ha un codice univoco contenuto nella lunga molecola di DNA. Le informazioni contenute nel DNA vengono tramandate da genitore a figlio e circa la metà del DNA di un bambino è di origine paterna e l'altra metà è materna.

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struttura del DNA

Il DNA è descritto come un polimero di nucleotidi, cioè una lunga catena formata da piccole molecole.

I nucleotidi sono le unità fondamentali dell'acido desossiribonucleico (DNA). Ciascun nucleotide può essere suddiviso in tre parti: un carboidrato (2-desossiribosio), una base azotata e un gruppo fosfato (derivato dall'acido fosforico).

I nucleotidi si distinguono per la loro base azotata, ed è il nome della base che viene specificato quando si presenta la sequenza del DNA, poiché gli altri due componenti sono sempre gli stessi. Ci sono quattro diverse basi:

• Adenina (A)
• Citosina (C)
• Guanina (G)
• Timina (T)

Il DNA assume la forma di una doppia elica, se visto a livello tridimensionale; È formato da due catene tenute insieme da legami idrogeno., formando una molecola a doppio filamento. Le coppie di basi formano la spirale a forma di scala e la spina dorsale di fosfato di zucchero forma i lati di supporto dell'elica del DNA.

Le basi sono allineate in ordine sequenziale lungo la catena, codificando l'informazione genetica secondo il criterio della complementarità: A-T e G-C. L'adenina e la guanina sono di dimensioni maggiori della timina e della citosina, rendendo necessario questo criterio di complementarità affinché il DNA rimanga uniforme.

In secondo luogo, Il DNA si trova nel nucleo cellulare degli eucarioti, così come nei cloroplasti e nei mitocondri. Negli organismi procarioti, la molecola si trova libera nel citoplasma in un corpo di forma irregolare noto come nucleoide. Infine, va aggiunto che la struttura del DNA differisce tra cellule procariotiche ed eucariotiche. Nelle cellule eucariotiche ha una struttura lineare e le estremità di ciascuna catena sono libere; tuttavia, nelle cellule procariotiche il DNA è contenuto in un lungo doppio filamento circolare.

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A cosa serve il DNA?

Il DNA ha tre funzioni principali nel corpo: immagazzinare informazioni (geni e genoma completo), produrre proteine ​​(trascrizione e traduzione) e duplicare per garantire che le informazioni vengano trasmesse alle cellule figlie durante la divisione cellulare.

Le informazioni necessarie per costruire e mantenere un organismo sono immagazzinate nel DNA, che viene trasmesso da genitore a figlio. Il DNA che trasporta queste informazioni è chiamato DNA genomico e l'insieme delle informazioni genetiche è chiamato genoma. Abbiamo più di due metri di DNA e i nostri nuclei sono molto più piccoli: Il DNA è organizzato in molecole compatte chiamate cromatina, che corrispondono all'associazione di DNA, RNA e proteine. La cromatina si assembla quindi nei cromosomi, strutture altamente organizzate che consentono la divisione cellulare.

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Le categorie e le parti del DNA

Il DNA può essere suddiviso in due grandi categorie: DNA non codificante e DNA codificante. Vediamo le sue funzioni specifiche.

1. Il DNA codificante

Non possiamo parlare di codificare il DNA senza parlare di geni. Un gene è una sezione del DNA che influenza un tratto o una caratteristica di un organismo.come il colore degli occhi o il gruppo sanguigno. I geni hanno regioni codificanti chiamate frame di lettura aperti, nonché sezioni di controllo chiamato potenziatori e promotori che influenzano la regione codificante da essere trascrivere. La quantità totale di informazioni contenute nel genoma di un organismo è chiamata genotipo.

Il DNA possiede le informazioni per la fabbricazione delle proteine, che sono chiamate le operaie dell'organismo, e che svolgono una moltitudine di funzioni; alcune proteine ​​sono strutturali, come le proteine ​​dei capelli o della cartilagine, mentre altre sono funzionali, come gli enzimi.

Il corpo utilizza 20 diversi aminoacidi per produrre circa 30.000 diverse proteine.. La molecola del DNA deve dire alla cellula l'ordine in cui gli amminoacidi devono essere uniti.

L'ereditarietà determina quali proteine ​​verranno prodotte, utilizzando il DNA come modello per costruirle. A volte i cambiamenti nel codice del DNA (mutazioni) fanno sì che le proteine ​​non funzionino correttamente, causando malattie. Altre volte, tuttavia, le modifiche al codice causeranno alterazioni benefiche negli individui, che saranno quindi in grado di adattarsi meglio al loro ambiente.

Un gene ha un DNA che viene letto e convertito in una sostanza di RNA messaggero. Questo RNA trasmette informazioni tra il DNA del gene e il macchinario responsabile della produzione delle proteine.. L'RNA funge da modello per i macchinari di produzione in modo che gli amminoacidi siano disposti e collegati nell'ordine corretto per formare una proteina.

Sebbene la trascrizione alle proteine ​​sia il ruolo fondamentale del DNA. È stato dimostrato che il dogma centrale della biologia DNA → RNA → proteina è sbagliato, e infatti esistono molteplici processi che influenzano e trasferiscono le informazioni. Alcuni virus utilizzano l'RNA come materiale originale (virus a RNA) e il processo di informazione che scorre dall'RNA al DNA è noto come trascrizione inversa o trascrizione inversa del DNA. Esistono anche sequenze di RNA non codificanti che vengono create trasferendo sequenze di DNA all'RNA e queste possono avere una funzione senza essere trasformate in proteine.

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2. DNA non codificante

Circa il 90% del genoma di una persona non codifica per le proteine.. Questa parte del DNA è chiamata DNA non codificante. Il DNA può essere concettualmente suddiviso in due categorie, geni codificanti proteine ​​e non geni. In molte specie, solo una piccola parte del DNA codifica per le proteine ​​- gli esoni - e costituiscono solo circa l'1,5% del genoma umano.

Il DNA non codificante, noto anche come DNA spazzatura, è DNA che non codifica per una proteina: sequenze come introni, ricombinazioni di virus, ecc. Fino a poco tempo, si pensava che questo DNA fosse inutile fino a quando studi recenti hanno dimostrato che non è così. Queste sequenze possono regolare l'espressione genica poiché hanno un'affinità per le proteine ​​che possono legarsi al DNA e sono chiamate sequenze regolatorie.

Gli scienziati hanno identificato solo una piccola percentuale di tutte le sequenze normative esistenti. Il motivo della presenza di grandi quantità di DNA non codificante nei genomi eucariotici e Le differenze nella dimensione del genoma tra le diverse specie rimangono un enigma nella scienza. regalo. Anche se stanno diventando note sempre più funzioni del DNA non codificante, come ad esempio:

2.1. gli elementi ripetitivi

Gli elementi ripetitivi in ​​un genoma sono anche parti funzionali di un genoma, costituiscono più della metà di tutti i nucleotidi. Un gruppo di scienziati della Yale University ha recentemente trovato una sequenza di DNA non codificante che presumibilmente ha un ruolo nel consentire agli esseri umani di sviluppare la capacità di utilizzare Strumenti.

2.2. Telomeri e Centromeri

Inoltre, alcune sequenze di DNA sono responsabili della struttura dei cromosomi. Telomeri e centromeri contengono pochi o nessun gene codificante, ma sono fondamentali per tenere insieme la struttura del cromosoma.

23. Da DNA a RNA

Alcuni geni non codificano per proteine, ma vengono trascritti in molecole di RNA: RNA ribosomiale, RNA di trasferimento e RNA interferente (RNAi).

2.4. giunzione alternativa

La disposizione di introni ed esoni in alcune sequenze geniche è importante perché consente lo splicing alternativo dell'RNA pre-messaggero, creando proteine ​​diverse dallo stesso gene. Senza questa capacità, il sistema immunitario non esisterebbe.

2.5. Pseudogene

Da cui provengono alcune sequenze di DNA non codificanti geni che sono andati perduti nel corso dell'evoluzione. Questi pseudogeni possono essere utili perché possono dare origine a nuovi geni con nuove funzioni.

2.6. piccole sezioni di DNA

Altre sequenze di DNA non codificanti provengono dalla replicazione di piccole sezioni di DNA, che È anche utile perché il monitoraggio di queste sezioni ripetitive di DNA può aiutare con gli studi di filogenesi.

conclusione

Il DNA è la molecola che contiene informazioni ereditarie nell'uomo; Questa informazione, contenuta nel DNA, permette alla cellula di conoscere l'ordine in cui devono essere uniti gli amminoacidi che compongono le proteine. Le proteine ​​sono responsabili della maggior parte delle funzioni dell'organismo e un problema nella loro produzione può avere grandi conseguenze sulla nostra salute. Tuttavia, quando si parla di DNA → RNA → proteine, ci si riferisce al grande dogma della biologia e dei geni, dimenticando il 90% del DNA. Fino a poco tempo il ruolo del DNA, che non codifica per una proteina, era considerato inutile, ma studio Recentemente, sempre più funzioni di queste sequenze non codificanti sono state chiamate regolamentare.