La replicazione del DNA e la trascrizione dell'RNA

Il Meccanismo Semiconservativo della Replicazione del DNA

La replicazione del DNA è un processo vitale che assicura la trasmissione fedele dell'informazione genetica da una cellula madre a quelle figlie. Il modello semiconservativo di replicazione, proposto da Watson e Crick nel 1953, prevede che ciascuna delle due molecole di DNA figlie sia composta da un filamento vecchio, derivante dal DNA parentale, e uno nuovo, sintetizzato de novo. Questo modello è stato dimostrato dall'esperimento di Meselson e Stahl nel 1958 e si applica sia ai procarioti che agli eucarioti. Nelle cellule eucariote, la replicazione inizia durante la fase S del ciclo cellulare e prende avvio in specifici punti chiamati origini di replicazione (Ori). Qui, enzimi come l'elicasi separano i due filamenti di DNA, mentre altre proteine stabilizzano i filamenti singoli. La DNA polimerasi, che aggiunge nucleotidi complementari al filamento stampo, opera in direzione 5’ → 3’, sintetizzando il filamento guida in modo continuo e il filamento ritardato in modo discontinuo, attraverso i frammenti di Okazaki. Questi ultimi sono poi connessi dalla DNA ligasi per formare un filamento continuo. Il risultato è la creazione di due molecole di DNA identiche a quella originale, garantendo la stabilità del materiale genetico attraverso le generazioni.

La Struttura e le Funzioni dell'RNA

L'RNA, o acido ribonucleico, è un polimero a singolo filamento che si distingue dal DNA per la presenza dello zucchero ribosio e della base azotata uracile al posto della timina. Nonostante la sua struttura lineare, l'RNA può formare complesse strutture secondarie, come stem-loop e forcine, grazie a legami idrogeno tra basi complementari. Queste strutture tridimensionali sono fondamentali per le molteplici funzioni biologiche dell'RNA. Esso può fungere da messaggero (mRNA) per trasferire le istruzioni genetiche dal DNA ai ribosomi, dove avviene la sintesi proteica; come componente strutturale dei ribosomi stessi (rRNA); come trasportatore di amminoacidi specifici (tRNA) durante la traduzione; come catalizzatore di reazioni chimiche (ribozimi); e come regolatore dell'espressione genica (small RNA e microRNA). Questa versatilità rende l'RNA un elemento cruciale nei processi cellulari.

La Trascrizione del DNA in RNA

La trascrizione è il processo mediante il quale l'informazione genetica contenuta in un segmento di DNA viene copiata in un filamento complementare di RNA. Questo processo è catalizzato dall'enzima RNA polimerasi DNA-dipendente, che costruisce un filamento di RNA utilizzando ribonucleotidi trifosfato come substrati. La trascrizione è specifica per i geni, che possono essere codificanti, dando origine a mRNA, o non codificanti. Il processo inizia con il legame di fattori di trascrizione specifici al promotore del gene, seguito dall'assemblaggio del complesso di inizio trascrizione e dall'attivazione della RNA polimerasi. Durante l'allungamento, l'enzima procede lungo il filamento stampo in direzione 5’ → 3’, sintetizzando l'RNA. La trascrizione termina quando la RNA polimerasi incontra un segnale di terminazione. Il trascritto primario, o pre-mRNA negli eucarioti, può subire modificazioni post-trascrizionali come lo splicing, il capping e la poliadenilazione, diventando un mRNA maturo pronto per la traduzione in proteina.