4. Il DNA e la determinazione dei caratteri

4 Il DNA e la determinazione dei caratteri Il DNA contiene tutte le informazioni sui caratteri di un organismo: il colore della pelle, dei capelli, degli occhi, la forma del naso, del volto, del corpo ma anche le varie funzioni delle cellule. Oggi si sa che i caratteri degli organismi sono determinati da proteine, le molecole organiche costituenti fondamentali delle cellule. Sono proteine anche gli enzimi, indispensabili per le reazioni chimiche che permettono il funzionamento del corpo. Le cellule producono le specifiche proteine dei vari caratteri usando le informazioni scritte nel DNA. Qual è la relazione che lega il DNA alle proteine?Osserva lo schema che segue. Le proteine sono costituite da lunghe catene di molecole più semplici, gli amminoacidi . In natura esistono 20 amminoacidi che, legandosi tra loro in sequenza e numero variabili, costruiscono tutte le possibili proteine. Il DNA controlla questo processo di costruzione, detto sintesi delle proteine, che avviene nel citoplasma delle cellule e precisamente nei ribosomi. Le informazioni portate dal DNA servono per determinare il tipo e la sequenza di amminoacidi di ogni proteina. Le informazioni sono date dai quattro diversi nucleotidi di cui il DNA è costituito: i nucleotidi, con le quattro diverse basi azotate, sono come le lettere di un codice per identificare un certo amminoacido. Una proteina intera è “codificata” da una sequenza più o meno lunga di nucleotidi; tale sequenza di DNA è detta gene. Ogni gene è dunque incaricato di determinare una precisa proteina che andrà a sua volta a determinare uno specifico carattere dell’organismo. I geni, essendo “parti” di DNA, sono localizzati nei cromosomi. AmminoacidiCostituenti base delle proteine.Amino acidBuilding blocks of proteins. Analizza Che cos’è un “carattere”?Che cos’è una proteina?Che cos’è un gene?Che significato hanno le frecce nello schema? HAI CAPITO CHE... Le informazioni sui caratteri specifici di un individuo (colore dei capelli, della pelle e degli occhi, forma del viso ecc.) sono contenute nel DNA. Il DNA porta queste informazioni nei ribosomi delle cellule dove, attraverso la sintesi delle proteine, si costruiscono le sequenze di amminoacidi che formano le proteine di ogni carattere. Come fanno le quattro basi azotate a codificare i 20 amminoacidi?Le quattro basi dei nucleotidi, adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G), non sono sufficienti per codificare 20 amminoacidi con la corrispondenza 1 nucleotide = 1 amminoacido. Nemmeno la combinazione di due basi è sufficiente, infatti si ottengono solo 16 gruppi (42) e 16 è minore di 20. Se si combinano tre basi (tripletta) si ottengono 64 gruppi (43): perciò a ogni amminoacido corrisponde più di una tripletta e alcune triplette indicano l’inizio e la fine della proteina. L’insieme di queste 64 istruzioni costituisce il codice genetico, cioè l’insieme delle regole secondo cui si trasmettono le informazioni per costruire le diverse proteine. Il codice genetico è universale, cioè una certa tripletta codifica lo stesso amminoacido in tutti i viventi.>> VERSO LE COMPETENZECostruisci il codice geneticoProva anche tu a costruire il codice genetico usando le quattro lettere A, C, G, T delle basi azotate presenti nei nucleotidi. Tieni presente che dovrai ottenere almeno 20 combinazioni possibili, tante quanti sono gli amminoacidi in natura. Completa le tabelle e rispondi alle domande.a. Quante combinazioni di una sola lettera puoi formare?.......................... e cioè: ...............................................................È possibile che un nucleotide da solo codifichi un amminoacido? Perché?b. Quante combinazioni puoi fare con due lettere?c. Quante combinazioni puoi fare con tre lettere?Esistono in natura tanti amminoacidi quante combinazioni hai ottenuto? Perché?Come fa il DNA, rinchiuso nel nucleo, a controllare la sintesi delle proteine che avviene nel citoplasma?Poiché il DNA non può uscire dal nucleo, deve “trascrivere” le istruzioni per la formazione di ogni proteina su un’altra sostanza capace di passare attraverso i pori della membrana nucleare: l’RNA messaggero. Nel nucleo della cellula, prima di una sintesi proteica, si forma, su stampo del DNA, una molecola di RNA, o acido ribonucleico. Esso è identico al DNA, tranne per il fatto di essere costituito da una sola catena di nucleotidi in cui lo zucchero è il ribosio e la base timina (T) è sostituita da un’altra base, l’uracile (U) ( a ). L’RNA, detto messaggero (mRNA), esce dai pori della membrana nucleare e si dirige nel citoplasma, verso i ribosomi ( b ). Qui giungono anche gli amminoacidi, ognuno trasportato da una molecola particolare, l’RNA trasportatore (tRNA), caratterizzato da una particolare tripletta di nucleotidi ( c ). I tRNA con i loro amminoacidi si attaccano alla catena di mRNA seguendo un ordine ben preciso dato dalle basi azotate, adenina con uracile e citosina con guanina: l’mRNA viene “tradotto” in una sequenza di amminoacidi ( d ). I vari amminoacidi allineati si legano tra loro e si staccano dagli tRNA, che restano disponibili nel citoplasma. A questo punto la proteina risulta formata ( e ). Analizza Che cos’è l’RNA messaggero?In che cosa è diverso dal DNA?Dove avviene la trascrizione del DNA in RNA?Come avviene la traduzione dell’RNA messaggero in sequenza di amminoacidi? HAI CAPITO CHE... Per comunicare le istruzioni per la costruzione delle proteine, il DNA le “trascrive” su una molecola di mRNA, che esce dal nucleo e raggiunge i ribosomi, sede della sintesi proteica.
4 Il DNA e la determinazione dei caratteri Il DNA contiene tutte le informazioni sui caratteri di un organismo: il colore della pelle, dei capelli, degli occhi, la forma del naso, del volto, del corpo ma anche le varie funzioni delle cellule. Oggi si sa che i caratteri degli organismi sono determinati da proteine, le molecole organiche costituenti fondamentali delle cellule. Sono proteine anche gli enzimi, indispensabili per le reazioni chimiche che permettono il funzionamento del corpo. Le cellule producono le specifiche proteine dei vari caratteri usando le informazioni scritte nel DNA. Qual è la relazione che lega il DNA alle proteine?Osserva lo schema che segue. Le proteine sono costituite da lunghe catene di molecole più semplici, gli amminoacidi . In natura esistono 20 amminoacidi che, legandosi tra loro in sequenza e numero variabili, costruiscono tutte le possibili proteine. Il DNA controlla questo processo di costruzione, detto sintesi delle proteine, che avviene nel citoplasma delle cellule e precisamente nei ribosomi. Le informazioni portate dal DNA servono per determinare il tipo e la sequenza di amminoacidi di ogni proteina. Le informazioni sono date dai quattro diversi nucleotidi di cui il DNA è costituito: i nucleotidi, con le quattro diverse basi azotate, sono come le lettere di un codice per identificare un certo amminoacido. Una proteina intera è “codificata” da una sequenza più o meno lunga di nucleotidi; tale sequenza di DNA è detta gene. Ogni gene è dunque incaricato di determinare una precisa proteina che andrà a sua volta a determinare uno specifico carattere dell’organismo. I geni, essendo “parti” di DNA, sono localizzati nei cromosomi. AmminoacidiCostituenti base delle proteine.Amino acidBuilding blocks of proteins. Analizza Che cos’è un “carattere”?Che cos’è una proteina?Che cos’è un gene?Che significato hanno le frecce nello schema? HAI CAPITO CHE... Le informazioni sui caratteri specifici di un individuo (colore dei capelli, della pelle e degli occhi, forma del viso ecc.) sono contenute nel DNA. Il DNA porta queste informazioni nei ribosomi delle cellule dove, attraverso la sintesi delle proteine, si costruiscono le sequenze di amminoacidi che formano le proteine di ogni carattere. Come fanno le quattro basi azotate a codificare i 20 amminoacidi?Le quattro basi dei nucleotidi, adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G), non sono sufficienti per codificare 20 amminoacidi con la corrispondenza 1 nucleotide = 1 amminoacido. Nemmeno la combinazione di due basi è sufficiente, infatti si ottengono solo 16 gruppi (42) e 16 è minore di 20. Se si combinano tre basi (tripletta) si ottengono 64 gruppi (43): perciò a ogni amminoacido corrisponde più di una tripletta e alcune triplette indicano l’inizio e la fine della proteina. L’insieme di queste 64 istruzioni costituisce il codice genetico, cioè l’insieme delle regole secondo cui si trasmettono le informazioni per costruire le diverse proteine. Il codice genetico è universale, cioè una certa tripletta codifica lo stesso amminoacido in tutti i viventi.>> VERSO LE COMPETENZECostruisci il codice geneticoProva anche tu a costruire il codice genetico usando le quattro lettere A, C, G, T delle basi azotate presenti nei nucleotidi. Tieni presente che dovrai ottenere almeno 20 combinazioni possibili, tante quanti sono gli amminoacidi in natura. Completa le tabelle e rispondi alle domande.a. Quante combinazioni di una sola lettera puoi formare?.......................... e cioè: ...............................................................È possibile che un nucleotide da solo codifichi un amminoacido? Perché?b. Quante combinazioni puoi fare con due lettere?c. Quante combinazioni puoi fare con tre lettere?Esistono in natura tanti amminoacidi quante combinazioni hai ottenuto? Perché?Come fa il DNA, rinchiuso nel nucleo, a controllare la sintesi delle proteine che avviene nel citoplasma?Poiché il DNA non può uscire dal nucleo, deve “trascrivere” le istruzioni per la formazione di ogni proteina su un’altra sostanza capace di passare attraverso i pori della membrana nucleare: l’RNA messaggero. Nel nucleo della cellula, prima di una sintesi proteica, si forma, su stampo del DNA, una molecola di RNA, o acido ribonucleico. Esso è identico al DNA, tranne per il fatto di essere costituito da una sola catena di nucleotidi in cui lo zucchero è il ribosio e la base timina (T) è sostituita da un’altra base, l’uracile (U) ( a ). L’RNA, detto messaggero (mRNA), esce dai pori della membrana nucleare e si dirige nel citoplasma, verso i ribosomi ( b ). Qui giungono anche gli amminoacidi, ognuno trasportato da una molecola particolare, l’RNA trasportatore (tRNA), caratterizzato da una particolare tripletta di nucleotidi ( c ). I tRNA con i loro amminoacidi si attaccano alla catena di mRNA seguendo un ordine ben preciso dato dalle basi azotate, adenina con uracile e citosina con guanina: l’mRNA viene “tradotto” in una sequenza di amminoacidi ( d ). I vari amminoacidi allineati si legano tra loro e si staccano dagli tRNA, che restano disponibili nel citoplasma. A questo punto la proteina risulta formata ( e ). Analizza Che cos’è l’RNA messaggero?In che cosa è diverso dal DNA?Dove avviene la trascrizione del DNA in RNA?Come avviene la traduzione dell’RNA messaggero in sequenza di amminoacidi? HAI CAPITO CHE... Per comunicare le istruzioni per la costruzione delle proteine, il DNA le “trascrive” su una molecola di mRNA, che esce dal nucleo e raggiunge i ribosomi, sede della sintesi proteica.