Struttura del DNA: cosa c’è da sapere

Quando è stata scoperta la struttura del DNA? E di preciso, cos’è? In questo articolo lo Staff di Unicusano Reggio Calabria ti accompagnerà in un viaggio che parte proprio dalle origini del DNA per spiegarti tutto quello che c’è da sapere.

La storia del DNA

Negli organismi viventi la struttura del DNA è quasi sempre presente come una coppia di filamenti saldamente associati tra loro. Questa struttura è definita doppia elica. Ma quando è stata scoperta?

La scoperta del DNA è relativamente recente. Già alla fine del XIX secolo Friedrich Miescher individuò una sostanza microscopica nel pus di bende chirurgiche localizzandola nel nucleo.

Ma fu solo all’inizio del XX secolo che si iniziò a comprendere la struttura chimica di questa sostanza. A partire dagli anni ’30, soprattutto grazie alla diffrazione a raggi X, si acquisì qualche conoscenza sulla regolarità della struttura del DNA. Ma fu solo nel 1953 che venne pubblicato un articolo in cui comparve il primo modello accurato della struttura del DNA.

Il ruolo delle donne nella scoperta del DNA

James Watson e Francis Crick presentarono sulla rivista Nature il modello della struttura del DNA ed insieme al loro collegoa Maurice Wilkins vinsero anche il Premio Noble nel 1962.

Alla scoperta della struttura del DNA però fu di fondamentale importanza anche il ruolo di Rosalind Franklin – chimica e fisica inglese – che realizzò le immagini da diffrazione a raggi X del DNA.

Quest’ultima non solo non ricevette il premio, ma non venne neanche citata durante la premiazione.

Purtroppo, tutto ciò nel tempo la rese più famosa per essere il simbolo della scarsa considerazione riservata alla donne scienziate, che per il suo grandissimo apporto alla scoperta.

Altra donna importante, ma sicuramente in misura minore, fu Odile Speed. Pittrice e moglie di Crick, fu lei a disegnare per il gruppo di scienziati il bozzetto della struttura del DNA.

Cos’è il DNA

DNA è la sigla di DeoxyriboNucleic Acid ovvero acido desossiribonucleico. L’acido desossiribonucleico è un acido nucleico, cioè un acido composto da nucleotidi che contengono le informazioni genetiche degli esseri viventi.

Adenina, timina, guanina e citosina sono le basi del DNA e si ripetono varie volte lungo la catena disponendosi in modalità diverse con precisi legami chimici.

DNA e RNA

L’RNA è una molecola a singolo filamento implicata nella codifica, decodifica, regolazione ed espressione dei geni. Con il DNA, le proteine e i carboidrati costituisce le principali macromolecole essenziali per tutte le forme di vita conosciute.

La struttura del DNA

In quasi tutti gli organismi viventi la struttura del DNA si presenta nella forma di una coppia di filamenti associati tra loro che si intrecciano fino a formare una struttura a doppia elica.

La struttura a doppia elica: da cosa è formata

Nella struttura del DNA a doppia elica c’è:

• uno scheletro laterale, formato da un gruppo fosfato e da 2-deossiribosio che ne permette il legame con i nucleotidi adiacenti;
• basi azotate su ogni filamento: adenina, timina, citosina e guanina che creano legami tra di loro per unire i filamenti opposti.

La base azotata legata allo zucchero e poi a uno o più gruppi fosfato genera il nucleotide.

La struttura del DNA è particolarmente lunga e ci sono i codici di ogni parte di un organismo. La lunghezza della struttura del DNA è compresa tra i 22 e i 26 ångström, e cioè circa 2 nanometri. Ogni nucleotide a sua volta misura circa 3,3 ångström, quivalenti a 0,3 nanometri.

Ma i polimeri di DNA possono essere lunghissimi! Pensa che il cromosoma umano 1 contiene circa 250 milioni di paia di basi.

La struttura del DNA: non solo doppia elica

In natura l’acido desossiribonucleico non si presenta solamente con la struttura a doppia elica o per lo meno non sempre come siamo abituati a “vederla”: ne esistono di alternative o di completamente diverse.

Il DNA e i geni

Ora che ti abbiamo spiegato qual è la struttura del DNA, eccoti una breve spiegazione su qual è il rapporto tra il DNA e i geni.

Il DNA è localizzato all’interno del nucleo della cellula oltre che – in quantità minori – nei mitocondri e nei cloroplasti.

È presente all’interno dei cromosomi e la somma di tutti i cromosomi della cellula costituisce il genoma dell’essere vivente.

Nel caso dell’uomo il genoma è contenuto in 46 cromosomi, che al loro interno hanno circa 3 miliardi di paia di basi.

Cosa c’è nei cromosomi

Il DNA in sostanza decodifica tutto ciò che è vivente. In pratica, se siamo come siamo lo dobbiamo esclusivamente al DNA, anche se alcuni studi hanno dimostrato che il nostro patrimonio genetico indica una serie di possibilità, e poi nel completare ciò che siamo influiscono anche i comportamenti e l’ambiente circostante.

Conoscere la sequenza genetica è molto importante per comprendere non solo i segreti che ci sono dietro al generarsi della vita, ma anche per poter intervenire su problemi che possono essere scritti (o previsti) nel nostro genoma.

Come viene usato il DNA

Lo studio della struttura del DNA è molto importante per l’avanzamento della ricerca, per l’ingegneria genetica – che da qualche anno sta facendo enormi passi avanti – e per la medicina forense.

Gli OGM

Gli OGM sono organismi geneticamente modificati: organismi viventi in cui sono stati inseriti segmenti di DNA creati artificialmente.

Gli OGM possono essere utilizzati per varie funzioni, sia per la ricerca che nelle coltivazioni agricole, per esempio.

Le polemiche sugli OGM

Gli OGM hanno sempre creato polemiche. A preoccupare è il fatto che dopo gli animali e le coltivazioni agricole l’ingegneria genetica possa intervenire anche sul genoma umano.

La medicina forense

La scoperta della struttura del DNA e del cosiddetto fingerprinting genetico ha rivoluzionato il modo di procedere nelle indagini di polizia.

Comparando due campioni di DNA – ed in particolare individuando delle sezioni specifiche – è possibile stabilire i rapporti di parentela tra più soggetti.

Ma non solo: è possibile anche individuare in maniera affidabile quale persona abbia lasciato un determinato campione di saliva, di capelli, di sangue o di altri tessuti biologi.

La bioinformatica

La bioinformatica è la disciplina che vuole riuscire a creare le tecniche utili ad immagazzinare intere sequenze di DNA. Per esempio, grazie alla bioinformatica è possibile portare avanti il Progetto Genoma Umano, altra questione eticamente molto dibabttuta.

Storia e antropologia

I geni hanno rivoluzionato il modo di trattare la storia e l’antropologia.

Comparando le diverse sequenze di DNA all’interno di una specie è possibile cercare di individuare la storia dell’evoluzione di ogni essere vivente.

Quali sono le origini del DNA?

Abbiamo capito insieme che la struttura del DNA contiene le informazioni per farci capire da dove veniamo. Ma quali sono le origini del DNA stesso?

Stando ad uno studio dell’Università di Milano in collaborazione con la University of Colorado pare che la vita potrebbe essersi originata in seguito alla lentissima auto organizzazione delle molecole.

Assemblandosi e disfacendosi sono cresciute fino a diventare catene abbastanza lunghe da rappresentare una base chimica per lo sviluppo della vita.

Tutto ciò ti ha incuriosito?

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