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Cos’è la replicazione del DNA? Per fare questo, le tue cellule si affidano ai nucleotidi che compongono il tuo DNA. I nucleotidi sono composti da un gruppo fosfato, uno zucchero a cinque carboni e una delle quattro basi azotate: adenina, timina, citosina e guanina, spesso abbreviate in A, T, C e G. Queste basi hanno uno specifico schema di legame, dove la A si lega alla T e la C si lega alla G, per formare coppie di nucleotidi. Le coppie di nucleotidi legate formano una struttura a scala attorcigliata chiamata doppia elica, dove ogni piolo della scala è una coppia di nucleotidi legati.
Per replicare il DNA, i legami tra le basi nucleotidiche sono rotti, così che la doppia elica si divide in due. Con l’aiuto di un enzima chiamato DNA polimerasi, ogni base è poi legata ad un nuovo partner – come prima, A con T, e C con G – per formare un nuovo filamento di DNA. Questo specifico schema di legame ha come risultato la creazione di due copie della molecola di DNA dalla versione originale.
In alcune occasioni, la DNA polimerasi farà accidentalmente combaciare le basi sbagliate, come ad esempio legare una A con una C invece di una T. Questo è un problema, poiché questo tipo di errori può portare ad una mutazione, un cambiamento ereditabile nel DNA. Per evitare questo, la DNA polimerasi “proofreads” e smette di replicare se rileva un errore. Una volta che altri enzimi correggono l’errore, la DNA polimerasi può riprendere e continuare fino a quando il processo di replicazione del DNA è completo. Questa attività di correzione è così efficace che, in media, si verifica solo una mutazione ogni 100 milioni di basi.
Perché il DNA si replica?
La replicazione del DNA gioca un ruolo importante nella crescita e nel rinnovamento delle cellule. Gli organismi in crescita creano costantemente nuove cellule mentre si sviluppano in un corpo più grande. E nel tempo, alcune cellule possono danneggiarsi, invecchiare o morire. Per far sì che il tuo corpo funzioni correttamente, è importante che queste cellule vengano rapidamente sostituite con cellule nuove. Le cellule realizzano questo rinnovamento e crescita attraverso il processo di divisione cellulare, in cui una cellula si divide a metà per formare due nuove cellule. Affinché una cellula possa dividersi, deve prima fare una copia del proprio DNA, che è il codice genetico di cui ha bisogno per funzionare correttamente. È molto importante che il tuo DNA sia replicato accuratamente, e che le nuove cellule ricevano una copia esatta della tua sequenza genetica.
Come è stato scoperto il processo di replicazione del DNA?
Per molti anni, gli scienziati non erano sicuri di come una cellula replicasse il suo DNA. Sono state proposte tre teorie concorrenti. La prima teoria, conosciuta come modello conservativo, postulava che la doppia elica del DNA originale rimanesse completamente intatta e che la nuova copia non prendesse in prestito alcuna molecola dall’originale. Il modello semiconservativo suggeriva che il DNA si svolgesse durante la replicazione, con ogni filamento che serviva come modello per una nuova sintesi. Infine, nel modello dispersivo, si credeva che la doppia elica originale fosse rotta in molti piccoli pezzi, con alcuni di questi pezzi che finivano in ogni nuovo filamento.
Il dibattito fu finalmente risolto nel 1958 da due scienziati di nome Matthew e Franklin Stahl. In un esperimento di biologia ormai famoso, fecero crescere dei batteri in una soluzione speciale per etichettare tutto il DNA delle cellule con un marcatore. Hanno poi usato un marcatore diverso per etichettare solo il DNA appena sintetizzato. Hanno scoperto che il DNA replicato conteneva sempre un filamento della molecola di DNA originale e un filamento di nuova formazione. Questo dimostrò che il modello semiconservativo della replicazione del DNA era corretto.