Margherita Ruoppolo » 25.Struttura del DNA. Struttura del RNA.

Struttura del DNA

Il DNA è costituito da due catene elicoidali avvolte intorno ad un unico asse per formare la doppia elica destrorsa.
Lo scheletro covalente, costituito dall’alternanza di gruppi fosforici e deossiribosio, è in contatto con il microambiente circostante.
Le basi azotate si dispongono all’interno dell’elica.
L’avvolgimento della doppia elica determina la formazione di due scanalature: scanalatura maggiore e scanalatura minore.
La struttura del DNA è descritta dettagliatamente nel video.

Struttura del DNA

L’avvolgimento della doppia elica determina la formazione di due scanalature di differenti dimensioni.

Parametri e modelli che descrivono la struttura degli acidi nucleici

Struttura del DNA

Modello della struttura del DNA

Il modello di Watson e Crick della doppia elica e le regole di Chargaff, secondo cui A + G = T + C, suggeriscono che una A è sempre accoppiata ad una T ed una G ad una C
Le basi interagiscono tra loro mediante legami idrogeno:
- G e C formano tre legami idrogeno
- A e T formano due legami idrogeno
Ogni giro della doppia elica contiene 10,5 coppie di basi ed una periodicità di 36 Å
Le due catene che costituiscono la doppia elica hanno diversa composizione; in particolare si definiscono:
- Complementari, ad ogni A su un catena corrisponde una T sull’altra catena
- Antiparallele, i legami fosfodiesterei 5′ 3′ corrono in direzioni opposte

Strutture tridimensionali del DNA

La struttura tridimensionale del DNA descritta da Watson e Crick è definita forma B del DNA. Sono state trovate altre possibili strutture che il DNA può assumere: la forma A e la forma Z (in figura).
La forma A è favorita in soluzione povere di acqua. Il DNA si organizza in una doppia elica destrorsa più larga, che contiene 11 residui per ogni giro.
La forma Z è una doppia elica sinistrorsa che consta di 12 residui per ogni giro d’elica.

Strutture tridimensionali del DNA

Il confronto tra le strutture tridimensionali del DNA mostra che la forma A è più larga mentre la forma Z più stretta rispetto alla forma B.

Strutture tridimensionali del DNA

Sequenze palindromiche

Una sequenza palindromica è una regione della struttura primaria del DNA costituita da due successioni di basi ripetute ed invertite (in figura).
Sono sequenze auto-complementari lungo una catena e pertanto sono in grado dare appaiamenti intracatena formando strutture a forcina.

Struttura a forcina

Le sequenze di DNA (o di RNA) palindromiche possono formare strutture alternative con appaiamento intracatena tra le basi. Quando è coinvolta una sola catena la struttura è definita a forcina. Quando sono coinvolte entrambe le catene la struttura è detta a croce.

Struttura a forcina

Gli RNA

Gli acidi ribonucleici sono:
- RNA transfer (tRNA): sono deputati al trasporto degli amminoacidi durante la sintesi proteica e al riconoscimento della tripletta nucleotidica che codifica l’amminoacido trasportato
- RNA messaggeri (mRNA): trasferiscono l’informazione genetica dal DNA ai ribosomi, dove avviene la sintesi proteica
- RNA ribosomiali (rRNA): sono legati alle proteine e costituiscono gli elementi strutturali del ribosoma
Gli RNA sono descritti nel video.

Parametri e modelli che descrivono la struttura degli acidi nucleici

Denaturazione e rinaturazione degli acidi nucleici

Il calore e il pH estremi determinano la denaturazione delle molecole di DNA a doppia elica.
Il processo si realizza mediante la rottura dei legami a idrogeno tra le basi azotate.
Quando la temperatira e il pH sono riportati a valori fisiologici i singoli filamenti si riassociano in un processo di rinaturazione definito “annealing”.
Per ogni molecola di DNA è possibile definire una temperatura di denaturazione (t_m), che assume valori tanto maggiori quanto maggiore è il numero di coppie GC.

Denaturazione del DNA

In figura sono mostrate le curve di denaturazione di due molecole diverse di DNA. Le due molecole hanno valori di tm diversi. Il valore tm dipende infatti dalle dimensioni e dalla composizione in basi azotate.