​​I geni, il DNA e l'RNA

I geni

La genetica è la scienza che studia i caratteri ereditari e i meccanismi con cui i caratteri ereditari, cioè le caratteristiche trasmissibili, passano da una generazione all'altra, consentendo le somiglianze tra genitori e figli.

La genetica deve il proprio nome ai geni, cioè le unità costituite da un tratto di DNA che complessivamente formano il patrimonio genetico di un individuo, detto genoma.

La trasmissione dei geni avviene grazie ai cromosomi, molecole di DNA attorcigliate attorno a proteine che si trovano nei nuclei dei gameti della madre e del padre, i quali si fondono, al momento della fecondazione, facendo in modo che lo zigote contenga sia i geni paterni che quelli materni.

I geni determinano le caratteristiche fisiche di un individuo (fenotipo) indirettamente mediante il controllo della produzione di proteine che sono responsabili delle caratteristiche fisiche.

Ad esempio, il gruppo sanguigno di una persona viene determinato dalla presenza o dall'assenza di particolari proteine nei globuli rossi.

Come viene prodotta una proteina?

Partendo dal gene, ovvero il tratto di DNA presente nel cromosoma, dopo una fase chiamata trascrizione, viene prodotta una molecola che prende il nome di RNA che riporta la sequenza del DNA di partenza in una molecola che può uscire dal nucelo e spostarsi nella cellula. Questa molecola di RNA viene utilizzata per produrre la proteina corrispondente al gene di partenza mediante un'ulteriore processo chiamato traduzione.

Il DNA

Il DNA (acido deossiribonucleico) rappresenta la molecola che compone i geni.

Ciascuna molecola è composta da due filamenti avvolti l'uno sull'altro formando una doppia elica e costituiti da una catena di nucleotidi uniti tra loro mediante legami fosfodiesterici in cui il gruppo fosfato di uno si lega al carbonio $$3'$$ dello zucchero di quello successivo.

Ciascun nucleotide è composto da una molecola di deossiribosio (uno zucchero), un gruppo fosfato composto da un atomo di fosforo e quattro di ossigeno e una base azotata, una molecola che può essere adenina (indicata con la lettera $$A$$), citosina ($$C$$), guanina ($$G$$) e timina ($$T$$) e che distingue tra loro i nucleotidi.

Considerando che una sequenza di DNA è composta da milioni di nucleotidi, esistono un'infinità di combinazioni in cui possono trovarsi le sequenze.

I due filamenti sono uniti da legami deboli che si instaurano tra le basi azotate, ma a condizione che l'adenina si leghi alla timina e la citosina alla guanina. Si parla di basi azotate complementari.

1.Base azotata; 2.Deossiribosio; 3.Gruppo fosfato

1.Basi azotate complementari; 2.Adenina; 3.Timina; 4.Citosina; 5.Guanina

La duplicazione del DNA (o replicazione)

La duplicazione (o replicazione) consiste nella sintesi di una molecola di DNA identica alla molecola di DNA di partenza.

La duplicazione inizia con la separazione dei due filamenti i quali si aprono progressivamente come una cerniera; in questo modo si generano due filamenti singoli che fungeranno da stampo per la sintesi di un nuovo filamento. Infatti, per ciascuno di essi viene costruito a fianco un filamento singolo seguendo il concetto di complementarità esposto in precedenza, cioè adenina con timina e citosina con guanina.

Ricorda: ogni passaggio avviene grazie ad enzimi specifici.

L'RNA

L'RNA (acido ribonucleico) gioca un ruolo fondamentale nella produzione delle proteine, detta anche sintesi proteica.

La struttura di questa molecola è simile a quella del DNA e si differenzia dal DNA in tre punti: l'RNA è un filamento singolo, lo zucchero che lo costituisce è il ribosio e al posto della timina è presente una base azotata chiamata uracile (indicata con la lettera $$U$$).

Le tipologie di RNA

Nella sintesi proteica intervengono tre diverse tipologie di RNA, ciascuna con la propria funzione:

• RNA messaggero (mRNA): ha il compito di portare l'informazione genetica contenuta nel DNA dal nucleo ai ribosomi, dove avviene la produzione delle proteine;
  
• RNA di trasporto (tRNA): serve per trasportare gli amminoacidi, indispensabili per la sintesi proteica, dal citoplasma ai ribosomi;
• RNA ribosomiale (rRNA): costituente dei ribosomi (insieme a proteine specifiche).

Trascrizione 

La trascrizione è il processo mediante cui le informazioni del DNA vengono trascritte in una molecola complementare di RNA, la quale permette in seguito la sintesi proteica.

Il processo di trascrizione avviene nel nucleo ed inizia con l'apertura della doppia elica per proseguire con la costruzione di un filamento di RNA.

La sintesi dell'RNA avviene grazie a degli enzimi che aggiungono i nucleotidi uno alla volta in modo che siano complementari a quelli presenti sul DNA e ricordando che al posto della timina vi è l'uracile.

Nota bene: se nel DNA vi è citosina nell'RNA vi sarà guanina, mentre se nel DNA vi è adenina nell'RNA vi sarà uracile.

1.Ribosio; 2.Base azotata; 3.Gruppo fosfato