La doppia elica di Watson, Crick e Franklin

Watson e Crick, “rubando” il lavoro della ricercatrice Rosalind Franklin, pubblicarono su Nature il loro lavoro sulla struttura del DNA. La doppia elica di Watson e Crick fu una scoperta importantissima perché permise di chiarire la struttura della molecola centrale della vita.

L’acido desossiribonucleico contiene le informazioni genetiche necessarie alla biosintesi di RNA e proteine, che permettono lo svolgimento delle funzioni metaboliche. Dal punto di vista chimico, il DNA è un polimero organico a doppia catena i cui monomeri sono i nucleotidi. 

Negli eucarioti il DNA si compatta nel nucleo in strutture dette cromosomi, formate da acidi nucleici e proteine. Nei procarioti il materiale genetico è invece libero nel citoplasma oppure forma una struttura detta nucleoide.

Struttura esemplificativa del DNA
Fonte: wikipedia

Caratteristiche della doppia elica

  • La molecola di DNA consiste di due catene polinucleotidiche avvolte una intorno all’altra a formare una doppia elica destrorsa.
  • Le due catene sono antiparallele, cioè i due filamenti hanno polarità opposta. Uno è 5’-3’ e l’altro è 3’-5’. Nell’estremità 5’ troviamo un gruppo fosfato libero, nell’estremità 3’ troviamo un gruppo OH libero.
  • Il DNA è sempre sintetizzato dal 5’al 3’.
  • All’esterno della doppia elica troviamo gli zuccheri e i fosfati che sono polari, mentre le basi azotate sono orientate verso l’asse centrale. Le basi sono apolari ed hanno una struttura piatta disposta perpendicolarmente all’asse dell’elica.
  • Le basi dei due filamenti appaiati sono complementari, ad ogni adenina corrisponde una timina e ad ogni guanina corrisponde una citosina. Le coppie di basi sono quindi sempre formate da una purina e da una pirimidina: due purine o due pirimidine non potrebbero stare insieme perché destabilizzerebbero l’elica, un legame A-G sarebbe infatti troppo grande mentre un legame C-T sarebbe troppo piccolo.
    A e T sono legate tramite due legami a idrogeno, mentre C e G sono legate tramite tre legami a idrogeno. L’appaiamento delle basi conferisce grande stabilità alla molecola di DNA, in cui sono rarissime sia le tautomerie cheto-enoliche sia le tautomerie ammino-immina.
  • Le coppie di basi hanno una distanza pari a 3,4 A (0,34nm).
  • Un giro completo richiede 34 A (3,4nm).
  • La rotazione media per ogni coppia di basi è di 36°, quindi per ogni giro completo dell’elica ci sono 10 coppie di nucleotidi.
  • Il diametro dell’elica e di 20 A (2nm).
  • L’avvolgimento porta alla formazione di spazi diversi per ogni giro d’elica, detti solco maggiore e solco minore. I solchi sono siti di interazione con le proteine.

Leggi anche: basi azotate e nucleotidi.

Appaiamento delle basi complementari

L’adenina si lega alla timina con 2 legami a idrogeno che si stabiliscono tra:

  • NH in posizione 1 della timina e N in posizione 1 dell’adenina.
  • Gruppo carbossilico in posizione 6 della timina e NH2 in posizione 6 dell’adenina.

Appaiamento tra adenina e timina

La citosina si lega alla guanina con 3 legami a idrogeno che si stabiliscono tra:

  • NH in posizione 1 della guanina e N in posizione 1 della citosina.
  • NH2 in posizione 2 della guanina e gruppo carbossilico in posizione 2 della citosina.
  • Gruppo carbossilico in posizione 6 della guanina e NH2 in posizione 6 della citosina.

Appaiamento tra guanina e citosina

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Autore dell'articolo: Admin

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