Il segreto delle informazioni genetiche

Per meglio comprendere la funzione del DNA partiamo dalla seguente informazione: “ Il DNA di un dato organismo contiene le informazioni per il lavoro cellulare, in particolare per la produzione delle proteine di quell’organismo. Queste informazioni, denominate informazioni genetiche, vengono trasmesse”.

Cerchiamo di chiarire il concetto di informazione e per far ciò consideriamo ad esempio la parola ALT che ha un significato a tutti noto: non conoscerlo potrebbe cagionare serie conseguenze; quindi, per avere l’informazione “fermarsi”, ci si è serviti di un simbolo che è un codice costituito da tre lettere dell’alfabeto.

La causa della trasmissione delle informazioni genetiche dai genitori ai figli va ricercata nella struttura del DNA.
In tale struttura, infatti, c’è una parte identica per qualsiasi specie vivente, quella costituita dalla sequenza di gruppi fosforici e di molecole di zucchero che formano l’ossatura delle due catene di nucleotidi: c’è poi un’altra parte variabile da organismo a organismo costituita dalla sequenza di basi azotate lungo una qualsiasi delle due catene di nucleotidi (essendo l’altra complementare).

Pertanto solo nella sequenza di basi azotate possono essere codificate le informazioni per la biosintesi di tutte le proteine presenti in un dato organismo. Poiché i tipi di basi azotate presenti nel DNA sono solo 4, mentre i tipi di amminoacidi che possono comporre una proteina sono 20, non è pensabile che il codice per un determinato amminoacido sia costituito da una singola base azotata lungo la sequenza; infatti, se così fosse, si potrebbero specificare solo quattro tipi diversi di amminoacidi, uno per base.

Il codice non può essere costituito neppure dalla successione di due basi lungo la sequenza; infatti se consideriamo il numero di “parole”, ciascuna di due lettere che si possono formare con un alfabeto di quattro lettere, A, C, G o T, vi sono solo 16 possibilità: AA, AC, AG, AT, CA, CC, CT, CG, GA, GC, GG, GT, TA, TC, TG, TT: troppo poche per 20 amminoacidi.

Si è rivelata vera, invece, che il codice per un dato amminoacido fosse rappresentato da una successione  di tre basi azotate, la quale viene chiamata tripletta. Se consideriamo il numero di parole di tre lettere che si possono formare con un alfabeto di quattro lettere, abbiamo 64 possibilità diverse, più che sufficienti per codificare 20 amminoacidi.

Il codice genetico è rappresentato  dall’insieme delle possibili triplette che vengono anche dette codoni. Si è determinato sperimentalmente che ad ogni tripletta corrisponde in genere un amminoacido, e più triplette successive indicano altrettante molecole di amminoacidi che si dispongono in quello stesso ordine nella catena proteica, prodotta in base alle istruzioni fornite da quel determinato tratto di DNA.

Ad esempio, la sequenza ATGCGT contiene due triplette che indicano la successione di amminoacidi tirosina e alanina.
Inoltre, mentre una data tripletta codifica sempre per lo stesso amminoacido, quasi tutti gli amminoacidi sono codificati da più di una tripletta. Certe triplette, in sostanza si comportano come i sinonimi linguistici.
Vi sono poi tre triplette che non codificano per alcun amminoacido, ma hanno, nel messaggio per la biosintesi di una proteina, la stessa funzione che ha il punto di fine, cioè assumono il significato di inizio o termine del messaggio. Infine la tripletta che normalmente codifica per l’amminoacido metionina indica anche, in particolari situazioni, la funzione che ha la lettera maiuscola di inizio frase, cioè indica il punto di inizio del messaggio. Pertanto, lungo una molecola di DNA sono definiti il punto di inizio e quello di fine di ogni messaggio.

Il codice genetico è universale, vale cioè per tutti gli organismi, dal semplice batterio all’elefante, all’uomo: è questo un importante indizio di un’origine comune di tutte le forme di vita sulla Terra. Le varie specie, perciò, non sono distinte dalle singole triplette, ma dalla loro successione, così come non sono le lettere dell’alfabeto a distinguere una lingua dall’altra.
Il tratto di DNA in cui sono codificate le istruzioni per la sintesi di una proteina è un esempio di gene. Ogni molecola di DNA contiene molti geni: ad esempio una delle più piccole molecole di DNA, quella di un batterio, contiene alcune migliaia di geni. Nella cellula, il DNA risiede nel nucleo anche se la biosintesi delle proteine avviene fuori dal nucleo, nel citoplasma.
Pertanto le informazioni contenute nel DNA devono essere trasferite dal nucleo al citoplasma. E’ questo il compito dell’RNA. A tal fine la sequenza dei nucleotidi, che lungo una delle due catene del DNA formano il gene per la sintesi di una data proteina funge da “stampo” per la sintesi della catena di nucleotidi di una molecola di RNA.

La sintesi di una catena di RNA è del tutto simile alla sintesi della catena complementare del DNA, con la sola eccezione dell’accoppiamento uracile-adenina. Il risultato di questo processo, che si svolge con l’intervento di vari enzimi, è una molecola di RNA complementare a quel tratto di DNA; in casi del genere si dice che il DNA è stato trascritto in RNA. La figura mostra schematicamente come un tratto di 12 basi del DNA venga trascritto in un tratto complementare di 12 basi dell’RNA. Come si vede, ogni codone del DNA viene trascritto in un codone dell’RNA; inoltre si nota che l’adenina del DNA ha l’accoppiamento con l’uracile dell’RNA invece che con la timina.

Catena desossiribosio-fosfato DNA
12 basi4 codoni AGA CGT TGA CAA  
 
12 basi4 codoni UCU GCA ACU GUU mRNA

 

Il tipo di RNA che contiene trascritte nella sua molecola le istruzioni per la sintesi di una proteina prende il nome di RNA messaggero (m RNA), poiché una volta formato, porta tali istruzioni dal nucleo al citoplasma: qui mediante un processo che prende il nome di traduzione, in cui intervengono anche altri tipi di RNA, ciascun codone dell’RNA provoca l’aggiunta del corrispondente amminoacido alla catena proteica in via di formazione. Il trasferimento delle informazioni dal DNA fino alla produzione della proteina può essere così schematizzato:

DNA == trascrizione == RNA == traduzione == proteina

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Author: Chimicamo

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