Da quando James Watson e Francis Crick hanno rivelato il struttura del DNA, è stato accettato come la molecola dell'ereditarietà. Prima della loro scoperta, la comunità scientifica aveva un certo scetticismo sul fatto che il DNA fosse all'altezza del lavoro, perché il ruolo del DNA è quadruplicato e sembrava una molecola troppo semplice per svolgere quelle quattro funzioni necessarie: replicazione, codifica, gestione cellulare e capacità di... mutare.
La struttura unica del DNA gli consente di svolgere tutte queste funzioni.
I mattoni del DNA
DNA è l'abbreviazione di acido desossiribonucleico. È composto da quattro basi azotate, abbreviato A, C, G e T. Queste basi formano due filamenti e si legano insieme in una formazione a doppia elica.
A si lega sempre con T in un filo, e C si lega sempre con G nell'altro, che si chiama accoppiamento di basi complementari regola.
replica
Uno degli scopi del DNA è quello di replicarsi. Ciò significa che un filamento di DNA fa una copia di se stesso. Succede durante la divisione cellulare ed è il modo in cui il DNA trasmette i tratti ereditati al successivo gruppo di cellule.
Durante replicazione del DNA, la doppia elica si svolge per formare due singoli filamenti. Quando i due filamenti di DNA sono separati e un nuovo filamento viene costruito con successo, utilizzerà il modello del filamento esistente per costruire una copia esatta.
A volte, per una serie di motivi, la replica non produce una copia esatta. Questo è indicato come a mutazione del DNA. Le mutazioni sono fondamentali per l'evoluzione, poiché consentono agli organismi di sviluppare adattamenti che possono aiutarli a sopravvivere in ambienti mutevoli.
Tuttavia, le mutazioni del DNA nell'uomo possono anche portare i genitori a trasmettere inconsapevolmente determinate condizioni genetiche ai loro figli, tra cui la fibrosi cistica, la malattia di Tay-Sachs e l'anemia falciforme.
Codifica
La codifica è un'altra funzione del DNA. Il lavoro di ogni cellula è svolto dalle proteine, quindi uno dei ruoli del DNA è quello di costruire le proteine giuste per ogni cellula. Il DNA svolge questo ruolo contenendo sezioni a tre basi, chiamate codoni, che dirigono la formazione delle proteine.
In un lungo tratto di DNA, ogni codone contiene l'informazione che dirige l'assemblaggio di un amminoacido su una proteina. Diversi codoni corrispondono all'assemblaggio di un altro amminoacido su una proteina, quindi un'intera sezione di DNA con una data sequenza di basi costruirà una proteina specifica.
Gestione cellulare
Negli organismi pluricellulari, una singola cellula fecondata, uno zigote, divide e duplica molte volte per creare un intero essere vivente. Ogni cellula ha esattamente lo stesso materiale genetico, ma cellule diverse si sviluppano in modi diversi.
Cioè, in un processo chiamato differenziazione cellulare alcune cellule costruiscono le proteine giuste per diventare cellule epatiche, altre cellule della pelle, altre cellule dello stomaco. Inoltre, le cellule devono cambiare il modo in cui funzionano al variare delle condizioni. Le cellule dello stomaco, ad esempio, devono produrre più ormoni ed enzimi digestivi quando è presente il cibo.
Il DNA lo fa attraverso segnali che accendono e spengono la produzione di proteine coinvolte nella digestione. La stessa cosa accade quando le cellule si differenziano: i segnali attivano i giusti livelli di produzione di proteine per formare la cellula appropriata.
La capacità di mutare
L'evoluzione è il cambiamento delle caratteristiche man mano che vengono prodotte le generazioni di un organismo. L'evoluzione avviene su piccola scala all'interno di un organismo - come i cambiamenti nel colore della pelle o dei capelli negli esseri umani - e anche su larga scala - come la creazione della vasta gamma di vita sulla Terra da un primo unicellulare organismo.
Ciò può accadere solo se la molecola genetica può cambiare, può mutare. Mentre il DNA si replica per produrre uova e cellule spermatiche, i cambiamenti possono insinuarsi su più livelli.
Un modo è attraverso modifiche a punto singolo che aggiungono, sottraggono o modificano una sequenza esistente. Altri cambiamenti si verificano quando le molecole di DNA si incrociano, cambiando la disposizione dei geni su ciascuno dei due filamenti incrociati di DNA.