In biologia, "doppia elica" è un termine usato per descrivere la struttura di DNA. Una doppia elica del DNA è costituita da due catene a spirale di acido desossiribonucleico. La forma è simile a quella di una scala a chiocciola. Il DNA è a acido nucleico composto da basi azotate (adenina, citosina, guanina e timina), uno zucchero a cinque atomi di carbonio (desossiribosio) e molecole di fosfato. Le basi nucleotidiche del DNA rappresentano i gradini della scala e le molecole di desossiribosio e fosfato formano i lati della scala.
Key Takeaways
- La doppia elica è il termine biologico che descrive la struttura generale del DNA. La sua doppia elica è costituita da due catene a spirale di DNA. Questa forma a doppia elica è spesso visualizzata come una scala a chiocciola.
- La torsione del DNA è il risultato di interazioni sia idrofile che idrofobiche tra le molecole che comprendono il DNA e l'acqua in una cellula.
- Sia la replicazione del DNA che la sintesi delle proteine nelle nostre cellule dipendono dalla forma a doppia elica del DNA.
- Il dott. James Watson, il dott. Francis Crick, il dott. Rosalind Franklin e il dott. Maurice Wilkins hanno tutti avuto un ruolo chiave nel chiarire la struttura del DNA.
Perché il DNA è contorto?
Il DNA è arrotolato in cromosomi e ben confezionato nel nucleo del nostro cellule. L'aspetto contorto del DNA è il risultato delle interazioni tra le molecole che compongono il DNA e l'acqua. Le basi azotate che comprendono i gradini della scala a chiocciola sono tenute insieme da legami idrogeno. L'adenina è legata con timina (A-T) e coppie di guanina con citosina (G-C). Queste basi azotate sono idrofobiche, nel senso che mancano di affinità per l'acqua. Dal momento che la cella citoplasma e il citosol contiene liquidi a base d'acqua, le basi azotate vogliono evitare il contatto con i fluidi cellulari. Le molecole di zucchero e fosfato che formano la spina dorsale zucchero-fosfato della molecola sono idrofile, il che significa che sono amanti dell'acqua e hanno un'affinità con l'acqua.
Il DNA è disposto in modo tale che il fosfato e la spina dorsale dello zucchero siano all'esterno e a contatto con il fluido, mentre le basi azotate si trovano nella porzione interna della molecola. Al fine di prevenire ulteriormente il contatto con le basi azotate cellula fluido, la molecola si attorciglia per ridurre lo spazio tra le basi azotate e i fili di fosfato e zucchero. Il fatto che i due filamenti di DNA che formano la doppia elica siano anti-parallelo aiuta anche a torcere la molecola. Anti-parallelo significa che i filamenti di DNA corrono in direzioni opposte, assicurando che i filamenti si incastrino strettamente insieme. Ciò riduce la possibilità che il fluido penetri tra le basi.
Replica del DNA e sintesi proteica
La forma a doppia elica consente replicazione del DNA e sintesi proteica verificare. In questi processi, il DNA contorto si svolge e si apre per consentire la creazione di una copia del DNA. Nella replicazione del DNA, la doppia elica si svolge e ogni filo separato viene utilizzato per sintetizzare un nuovo filo. Man mano che si formano i nuovi filamenti, le basi vengono accoppiate insieme fino a formare due molecole di DNA a doppia elica da una singola molecola di DNA a doppia elica. La replicazione del DNA è richiesta per i processi di mitosi e meiosi verificare.
Nella sintesi proteica, la molecola di DNA è trascritto per produrre un RNA versione del codice DNA noto come messenger RNA (mRNA). La molecola di RNA messaggero è quindi tradotto produrre proteine. Affinché avvenga la trascrizione del DNA, la doppia elica del DNA deve svolgersi e consentire a un enzima chiamato RNA polimerasi di trascrivere il DNA. L'RNA è anche un acido nucleico ma contiene l'uracile di base invece della timina. Nella trascrizione, le coppie di guanina con la citosina e le coppie di adenina con l'uracile formano la trascrizione dell'RNA. Dopo la trascrizione, il DNA si chiude e ritorna al suo stato originale.
Scoperta della struttura del DNA
Il merito della scoperta della struttura a doppia elica del DNA è stato dato a James Watson e Francis Crick, assegnato un premio Nobel per il loro lavoro. La determinazione della struttura del DNA si basava in parte sul lavoro di molti altri scienziati, tra cui Rosalind Franklin. Franklin e Maurice Wilkins hanno usato la diffrazione dei raggi X per accertare indizi sulla struttura del DNA. La foto di diffrazione dei raggi X del DNA scattata da Franklin, denominata "fotografia 51", mostrava che i cristalli di DNA formano una forma a X sul film radiografico. Le molecole a forma elicoidale hanno questo tipo di motivo a forma di X. Usando le prove dello studio sulla diffrazione di raggi X di Franklin, Watson e Crick hanno rivisto il loro precedente modello di DNA a tripla elica proposto in un modello a doppia elica per il DNA.
Le prove scoperte dal biochimico Erwin Chargoff hanno aiutato Watson e Crick a scoprire l'accoppiamento di base nel DNA. Chargoff ha dimostrato che le concentrazioni di adenina nel DNA sono uguali a quelle della timina e che le concentrazioni di citosina sono uguali alla guanina. Con queste informazioni, Watson e Crick sono stati in grado di determinare che il legame tra l'adenina e la timina (A-T) e la citosina con la guanina (C-G) formano i gradini della forma a chiocciola del DNA. La spina dorsale zucchero-fosfato costituisce i lati della scala.
fonti
- "La scoperta della struttura molecolare del DNA: la doppia elica". Nobelprize.org, www.nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/readmore.html.