La PCR di Mullis

Nel 1986 il biochimico appassionato dal surf e dalle idee un po' strambe Kary Mullis mise a punto un metodo per produrre copie di frammenti di DNA. Mediante questa tecnica detta reazione a catena della polimerasi si è in grado di produrre grosse quantità di copie di un frammento di DNA. Il campione di DNA viene posto in una soluzione che contiene molecole di DNA-polimerasi, nucleotidi, primer. Il processo si divide in tre fasi:
1) la soluzione viene scaldata affinché i due filamenti di DNA si separino (denaturazione);
2)la soluzione viene raffreddata per permetter ai primer di attaccarsi alla sequenza complementare;
3) le molecole di DNA-polimerasi cominciano ad aggiungere sequenze di nucleotidi una volta riconosciute le sequenze di innesco.

( In una famosa intervista Mullis si domandò retoricamente se avrebbe mai scoperto la PCR se non avesse assunto LSD, concludendo che ne dubitava seriamente, in quanto poteva letteralmente veder lavorare i singoli polimeri e ammettendo di avere imparato parecchio grazie a tale esperienza. Che tipo.)

Il "proofreading"

Un aspetto importante della duplicazione del DNA è che alcuni enzimi di DNA-polimerasi hanno anche la funzione di correggere alcuni errori che si verificano durante il processo, come l'aggiunta nel filamento di un nucleotide non complementare a quello del filamento stampo. Questi enzimi, dunque, invertono la loro direzione di marcia rimuovendo i nucleotidi fino ad appaiarli correttamente. Esistono diversi modi di correzione ad esempio correggendo il nucleotide non appaiato correttamente o addirittura tagliare e rimuovere parte del filamento non corretto. Ciò è molto efficace per garantire una corretta duplicazione e sviluppo. Però!

La duplicazione del DNA

 Il processo di duplicazione del DNA è definito semiconservativo poiché le due nuove doppie eliche di DNA sono formate ambedue da uno dei vecchi filamenti e da un nuovo filamento complementare. La replicazione prende avvio quando, in un punto preciso di inizio detto origine della duplicazione, l'enzima DNA-elicasi rompe i legami a idrogeno tra le basi azotate e un breve tratto della doppia elica di DNA si despiralizza. In questo modo sporgono le basi azotate del DNA originario, che servono da "modello" per la formazione del nuovo DNA. Un altro enzima, la DNA-polimerasi, si sposta lungo ciascun filamento di DNA, dall'estremità 3' all'estremità 5', per riconoscere le basi esposte del filamento "modello" e legare a esse i nucleotidi liberi con le basi complementari. Si forma così un nuovo filamento di DNA complementare al DNA che fa da "stampo". La DNA Polimerasi agisce su entrambi i filamenti, ma in quello 5'-3' va all'indietro, dato che la DNA Polimerasi avviene  
solo in direzione 5'-3'; questo filamento è chiamato filamento guida e viene sintetizzato in modo non continuo con dei segmenti chiamati "frammenti di Okazaki".
Infine, grazie all'azione della DNA ligasi, i frammenti di Okazaki vengono uniti tramite un legame covalente e tra i nucleotidi di DNA vicini.

Gli enzimi

Gli enzimi

Gli enzimi sono particolari proteine che hanno la caratteristica di essere catalizzatori biologici.

Gli enzimi aumentano la cinetica di reazioni termodinamicamente possibili e, a differenza dei catalizzatori, sono, chi più chi meno, specifici: possiedono quindi specificità di substrato.
Quando si parla di enzimi non è corretto parlare di reazioni di equilibrio, si parla, invece, di stato stazionario (stato in cui un certo metabolita si forma e si consuma continuamente, mantenendo la sua concentrazione pressoché costante nel tempo). Il prodotto di una reazione catalizzata da un enzima è, solitamente, a sua volta reagente per una reazione successiva, catalizzata da un altro enzima, e così via.
I processi catalizzati da enzimi sono, di solito, costituiti da successioni di reazioni.

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A questo punto vi inserisco anche il link di un sito, con il quale potete "divertirvi" con il DNA e la sua struttura. (Qui)

I geni

Il gene è l'unità ereditaria
fondamentale degli organismi viventi.
I geni corrispondono a porzioni di codice genetico localizzate in precise posizioni all’interno della sequenza del DNA e contengono tutte le informazioni necessarie per la produzione di una proteina. Essi sono contenuti ed organizzati all’interno dei cromosomi, presenti in tutte le cellule di un organismo.
Una definizione più concisa di gene, che tenga conto delle varie sfaccettature citate fino ad ora, è stata proposta da Mark Gerstein: un gene è l'unione di sequenze genomiche che codificano per un set coerente di prodotti funzionali  potenzialmente sovrapponibili.

I cromosomi

I cromosomi sono la forma in cui si presenta il DNA all'interno della cellula.

L'uomo possiede 23 coppie di cromosomi in ogni cellula, a formare un totale di 46 cromosomi per cellula. I componenti di ciascuna coppia cromosomica contengono gli stessi geni e ciascun componente della coppia viene chiamato omologo. Un omologo è ereditato da ciascun genitore. L'ultima coppia determina il nostro sesso, a seconda che sia XX (femmine) o XY (maschi).
Il totale dei 46 cromosomi (e quindi l'intero patrimonio genetico di una cellula) viene chiamato genoma. I cromosomi non vagano liberamente nella cellula, ma sono racchiusi in un compartimento specifico: il nucleo.
Il numero totale di cromosomi varia da specie a specie. L'aspetto sorprendente di questa variabilità è che essa, al contrario di quello che potremmo aspettarci, non è legata alla complessità dell'organismo. Per esempio, il moscerino della frutta possiede 8 cromosomi, il topo 40, il cane 78, il gamberetto addirittura 254.

Dentro il DNA: nucleotidi

Dopo aver trattato la storia degli studiosi che studiarono il DNA, è giunto il momento di approfondire la struttura dell'acido desossiribonucleico. Iniziamo dai nucleotidi.
I nucleotidi sono le unità che compongono una molecola di DNA.  Ogni nucleotide è composto da una molecola di acido fosforico, una di desossiribosio (uno zucchero) e una base azotata; le basi azotate sono quattro: adenina (A), timina, (T), guanina (G) e citosina (C). I nucleotidi possono legarsi perchè è possibile formare un legame tra le loro basi azotate. In particolare la guanina può legarsi solo alla citosina e la timina solo alla adenina.