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La Doppia Elica

di Vittorio Sossi

dal singolo filamento al doppio filamento

inserita il 20-01-2004
l'appaiamento dei 2 filamenti
il dna

La struttura a singolo filamento, sebbene sia comunque funzionale e presente in alcuni genomi virali è priva di una serie di proprietà guadagnate solo con l'acquisizione di un altro filamento.

  • il doppio filamento è più stabile chimicamente, "più robusto", rispetto al singolo
  • Può essere impacchettato e organizzato in strutture superiori regolari
  • Come vedremo, ad ogni base di un filamento corrisponde sull'altro una ed una sola base. Per cui il doppio filamento rappresenta una doppia copia dell'informazione. Nel caso di danneggiamento dell'informazione su uno dei due filamenti l'informazione può essere recuperata, non sempre, dall'altro conferendo un meccanismo di sicurezza che ci protegge dagli errori nella replicazione del DNA, dalla cellula madre alle cellule figlie

Abbiamo visto precedentemente che il desossiribosio e il gruppo fosfato costruiscono un supporto lungo il quale allineare le diverse basi azotate a formare un polinucleotide. Il loro compito possiamo dire che si esaurisce qui.

Invece il compito delle basi azotate, oltre ad essere quello fondamentale di definire l'informazione genetica che comunque non viene trattata in queste pagine, si esplica nella costruzione della doppia elica.

Le 4 diverse basi azotate hanno:

  • gruppi chimici di natura diversa, che possono interagire con quelli di un'altra base azotata, attraverso dei legami DEBOLI, i legami idrogeno
  • una estensione diversa in quanto le Purine, a doppio anello, sono più larghe delle Pirimidine ad anello singolo

La combinazione di queste 2 caratteristiche fa si che due filamenti di DNA possano interagire fra loro in maniera UNIVOCA attraverso le loro basi azotate. il doppio filamento
Questo vuol dire che quando su un filamento compare nella sequenza una base, questa può essere accoppiata esclusivamente ad una sola base dell'altro filamento. Per cui se noi conosciamo la sequenza di un filamento conosciamo di riflesso anche quella dell'altro

Infatti in base alle caratteristiche riportate sopra, ad una purina può essere accoppiata solo una pirimidina. Altrimenti il lume dell'elica avrebbe un andamento a fisarmonica energeticamente sfavorito. Inoltre sia la Guanina che la Citosina sono in grado di effettuare 3 legami idrogeno complementari. Mentre Adenina e Timina ne possono effettuare solo 2.
Per cui

  • se su un filamento è presente A sull'altro ci sarà necessariamente T
  • se su un filamento è presente T sull'altro ci sarà necessariamente A
  • se su un filamento è presente G sull'altro ci sarà necessariamente C
  • se su un filamento è presente C sull'altro ci sarà necessariamente G
Come è rappresentato in forma stilizzata nella figura sotto

trinucleotide stilizzato
Dalla figura sopra si possono fare altre 2 annotazioni importanti:

  • I due filamenti corrono in direzioni opposte (indicate con 5' -> 3' e 3' -> 5' dalle posizioni dei 2 differenti gruppi -OH di partenza e di fine sullo zucchero)
  • Le basi sono impilate come piatti perpendicolarmente all'asse dell'elica
Senza aggiungere altro entrambe queste caratteristiche sono irrinunciabili per allineare correttamente le basi e conferire stabilità al doppio filamento.

Tutto quello che abbiamo vista finora ci restituisce però una struttura verticale che possiamo assimilare ad una scala a pioli:
i 2 scheletri zucchero-fosfato sono gli assi della scala e le basi i pioli

Questa struttura non è ancora stabile ma raggiunge la massima stabilità se noi immaginiamo di torcere la scala, in senso antiorario, trasformandola da scala a pioli in scala a chiocciola
la doppia elica
Questa è la forma universalmente più comune nella quale si presenta il DNA ed è quella presente nei nostri cromosomi

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Scienzità è stato realizzato da Silvia Sorvillo e Vittorio Sossi