Il DNA, o acido desossiribonucleico, è il materiale genetico universale che immagazzina e trasmette le informazioni ereditarie essenziali per la vita. È il modello di ogni proteina prodotta dal tuo corpo e il fondamento di tutta la diversità biologica.
Il DNA è un lungo polimero di nucleotidi. Ogni nucleotide contiene uno zucchero a cinque atomi di carbonio (desossiribosio), un gruppo fosfato e una base azotata. Le quattro basi, adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T), sono divise in purine (A, G) con due anelli e pirimidine (C, T) con un anello.
In natura, il DNA esiste come due filamenti complementari che si accoppiano tramite legami idrogeno per formare la classica doppia elica. I due filamenti dell'elica corrono in modo antiparallelo, il che significa che un filamento corre 5'→3' mentre l'altro corre 3'→5'.
L'adenina si accoppia esclusivamente con la timina (A–T) e la citosina si accoppia esclusivamente con la guanina (C–G). Questo accoppiamento uno a uno garantisce che se la sequenza di un filamento è nota, è possibile dedurre la sequenza complementare.
Nei procarioti il DNA è libero nel citoplasma; negli eucarioti risiede all'interno del nucleo, organizzato in 46 cromosomi (23 per ciascun genitore). I cromosomi sono visibili al microscopio e sono numerati da 1 a 22, più i cromosomi sessuali X e Y. I cromosomi corrispondenti di ciascun genitore sono omologhi.
Sia i mitocondri che i cloroplasti contengono il proprio DNA, che riflette la loro ascendenza batterica. Il DNA mitocondriale (mtDNA) viene ereditato esclusivamente dalla madre, poiché è confezionato nella cellula uovo.
Prima della divisione cellulare, ciascuna molecola di DNA viene replicata in modo semiconservativo:la doppia elica si svolge e ciascun filamento funge da modello per un nuovo filamento complementare. Il risultato sono due molecole di DNA identiche, ciascuna contenente un filamento originale e uno appena sintetizzato.
I geni sono composti da esoni (sequenze codificanti) e introni (sequenze non codificanti). Durante la trascrizione, un filamento di RNA messaggero (mRNA) viene sintetizzato dallo stampo di DNA, sostituendo la timina con l'uracile.
Prima della traduzione, il pre‑mRNA viene sottoposto a splicing:gli introni vengono rimossi e gli esoni vengono uniti per produrre un mRNA codificante maturo che può essere tradotto in una proteina.
La trascrizione avviene nel nucleo, dove l'RNA polimerasi si lega ad una regione del promotore e sintetizza un filamento di RNA complementare. L'mRNA maturo esce dal nucleo e si lega a un ribosoma, dove la traduzione converte la sequenza nucleotidica in una catena polipeptidica.
L'iconico modello a doppia elica fu proposto da James Watson e Francis Crick nel 1953, basandosi sui dati chiave di Erwin Chargaff (rapporti delle coppie di basi), Rosalind Franklin (immagini di diffrazione dei raggi X) e numerosi altri ricercatori. La loro sintesi di prove sperimentali e modelli teorici ha illuminato la struttura che sta alla base dell'ereditarietà.
Comprendere la struttura e la funzione del DNA rimane una pietra angolare della genetica, della biotecnologia e della medicina.
