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-====== DNA ======
+====== DNA e nucleotidi ======
-Il **DNA** (**acido desossiribonucleico**) è una struttura a doppia elica destrogira costituita da una sequenza di amminoacidi che codificano il codice genetico animale. Il legame fosfodiesterico si crea tra gruppo fosfato di un nucleotide e il gruppo ossidrilico del nucleotide successivo, mentre le basi azotate degli amminoacidi di due filamenti antiparalleli (i quali hanno estremità libere 3' e 5' e rispettivamente [[scienze:gruppi_funzionali|gruppo]] libero ossidrilico e fosfato), formano legami intermolecolari a idrogeno, che richiedono pertanto meno energia rispetto ai legami covalenti per essere rotti, consentendo così un'agevole apertura del DNA per effettuarne la duplicazione.
+Il **DNA** (**acido desossiribonucleico**) è una struttura a doppia elica destrogira costituita da una sequenza di amminoacidi che codificano il codice genetico dei viventi. Il legame fosfodiesterico si crea tra gruppo fosfato di un nucleotide e il gruppo ossidrilico del nucleotide successivo, mentre le basi azotate degli amminoacidi di due filamenti antiparalleli (i quali hanno estremità libere 3' e 5' e rispettivamente [[scienze:gruppi_funzionali|gruppo]] libero ossidrilico e fosfato), formano legami intermolecolari a idrogeno, che richiedono pertanto meno energia rispetto ai legami covalenti per essere rotti, consentendo così un'agevole apertura della doppia elica DNA per effettuarne la duplicazione.
+Il processo di replicazione del DNA è definita <<semi-conservativo>>, in quanto a partire da ciascun filamento si ottiene una nuova doppia elica in cui un filamento poli-nucleotidico è quello originale e l'altro è di nuova formazione.
+La duplicazione ha le seguenti fasi:
+  - Inizio dall'origine di duplicazione
+  - Formazione della bolla di duplicazione
+  - Sintesi
+  - Cessazione della duplicazione
+La duplicazione non inizia in un punto qualsiasi del DNA, ma da una specifica sequenza nucleotidica. Il cromosoma batterico, ad esempio, ha un singolo cromosoma circolare e una singola origine di duplicazione. I cromosomi degli eucarioti, che sono lineari, hanno più origine di replicazione. In corrispondenza di una sequenza nucleotidica, in risposta a messaggi chimici, intervengono enzimi (es. elicasi) che facilitano lo svolgimento della doppia elica. In seguito, delle proteine (SSB) stabilizzano i singoli filamenti.
+Lo svolgimento di un tratto dell'elica porta ad avere due filamenti separati con una struttura chiamata "bolla di duplicazione" con una //forcella// di duplicazione. La duplicazione prosegue in modo bidirezionale. La sintesi prosegue solo in direzione 5'3' del nuovo filamento; poiché i due filamenti originali sono antiparalleli, nei due segmenti avviene in modo opposto l'uno rispetto all'altro.
+Per agire, le DNA-polimerasi possono iniziare la duplicazione legando un poli-nucleotide a una sequenza oligo-nucleotidica già esistente chiamata //primer//; la sintesi di questi viene catalizzata dall'enzima primasi che è in realtà un'RNA-polimerasi. I primer, usati per permettere l'avvio della sintesi del DNA, sono pertanto oligo-ribonucleotidi (frammenti di RNA).
+Un'altra importante funzione della DNA-polimerasi è il //proofreading//: rilettura del DNA, rimozione degli errori di trascrizione e sostituzione dei primer con tratti di DNA.
+Nel segmento 3'5', detto <<filamento guida>>, la duplicazione avviene in modo lineare e continuo (il nuovo segmento ha il verso 5'3' concorde al verso di svolgimento dell'elica e dell'apertura della forcella), il filamento 5'3' (ritardato) viene duplicato a tratti, detti //frammenti di Okazaki//, ciascuno dei quali è costruito in direzione 5'3'; complessivamente la replicazione discontinua deve avvenire a mano a mano che l'elica viene svolta in verso 3'5', pertanto i frammenti sintetizzati in verso 5'3' vengono uniti nella fase di proofreading dalla DNA-polimerasi.
+Nel corso dell'evoluzione le estremità dei cromosomi sono diventate sequenze ripetute non codificanti, dette <<telomeri>>: da un punto di vista evolutivo è un vantaggio, in quanto ogni volta sono rimossi piccoli tratti di DNA non codificante. Il processo di invecchiamento è tuttavia legato all'accorciamento dei telomeri. A un certo punto deve essere intaccata una parte di DNA codificante.
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+Il codice genetico è universale: questa universalità è strumentale per poter effettuare tutte le reazioni in ambito di biotecnologia che permettono di modificare il DNA e ottenere dei prodotti tramite ricombinazione in laboratorio. La prima a essere stata prodotta (in batterio) è l'insulina, fondamentale per chi soffre di diabete. Poter far sì che un gene umano si esprima all'interno di una cella di batterio o lievito è reso possibile proprio dall'universalità del codice. Da un punto di vista evolutivo, si ritiene che l'universalità del codice sia una conseguenza della modalità in cui si sono formati i primi viventi: si ritiene che si siano formati da una primitiva cellula, si presume si sia formata nel mare primordiale di 3.5 miliardi di anni fa, e da allora si sia avviato un processo di evoluzione che ha portato alla diversificazione delle cellule, fino alla loro specializzazione e la nascita di cellule procariote fino agli organismi pluricellulari, giungendo all'attuale vasto panorama biologico.
+Anche i mitocondri e cloroplasti contengono un loro genoma (circolare), producono le proprie proteine con i propri ribosomi e sono in grado di riprodursi indipendentemente dalla cellula che li ospitano. Si ritiene che la presenza di queste caratteristiche siano una prova della loro origine come batteri che inizialmente erano indipendenti ed, entrando in endosimbiosi con le cellule, hanno perso la loro autonomia. Il batterio che ha generato il mitocondrio era probabilmente un batterio aerobico capace di sintetizzare ATP, che ha trovato un ambiente protetto e ricco di nutrienti. Il cloroplasto è stato probabilmente originato da un cianobatterio.
+===== Struttura =====
+==== Nucleotidi ====
+I **nucleotidi** sono costituiti ciascuno da un nucleoside e da un gruppo fosfato. Il nucleoside a sua volta presenta uno zucchero pentoso, il desossiribosio, legato a una base azotata che caratterizza lo specifico monomero. La base azotata, che può essere adenina, timina, citosina o guanina, è legata con un legame glucosidico al carbonio 1 del carboidrato, e il gruppo fosfato con un legame fosfodiesterico al carbonio 5.
+All'esterno del DNA, i nucleotidi ricoprono l'importante ruolo di trasporto energetico: l'adenosina tri-fosfato, e di-fosfato (ATP, ADP), ad esempio, sono responsabili della respirazione cellulare. Ad avere funzione energetica vi sono anche il [[scienze:metabolismo#trasporto_di_idrogeno_ed_elettroni|NAD e il FAD]].
+===== Storia =====
+Nel 1098, Sir Archibald Garrod ipotizzò per la prima volta che alcune malattie dovute all'incapacità di svolgere particolari processi chimici siano ereditari. Negli anni '40 venne dimostrato che le reazioni biochimiche dipendono da specifici enzimi e che la specificità degli enzimi dipende a sua volta dalla sequenza lineare degli amminoacidi che li costituiscono.
+G. Beadle formulò l'ipotesi che il diverso colore degli occhi di mutanti di Drosophila fosse il risultato della mutazione di un enzima. Beadle e Tatum nel 1941 dimostrarono tramite un eseperimento con Neusospora che la variazione di un singolo gene determina la variazione di un singolo enzima.