Nella molecola del DNA [I30] [E30] [F30] [ES30] [I59] [E59] [F59] [ES59] due catene di nucleotidi [I60] [E60] [F60] [ES60] si avvolgono a spirale formando una doppia elica. Per facilitare la comprensione agli allievi l’insegnante proporrà la seguente analogia: la doppia elica può essere paragonata ad una scala “a pioli” avvolta su se stessa, nella quale le due ringhiere sono costituite dagli acidi fosforici e dagli zuccheri e i pioli da due basi azotate legate tra loro.
Secondo la legge della complementarietà delle basi l’adenina si lega sempre con la timida (A-T) e la citosina alla guanina (C-G).
Potrà essere utile far costruire agli studenti un modello del DNA utilizzando cartoncini di quattro diversi colori, che minano le basi, e cordoncini che mimano la struttura creata dagli zuccheri e dagli acidi fosforici.
L’insegnante dovrà sottolineare che le basi si susseguono in ordine sempre diverso e tipico per ogni individuo; le combinazioni possibili sono molteplici così come i tipi di molecole da esse formate.
Il docente affronterà le funzioni del DNA [I30] [E30] [F30] [ES30] [I59] [E59] [F59] [ES59]: la replicazione, la trascrizione e la traduzione.
La molecola del DNA possiede una capacità che la rende unica tra tutte le molecole organiche: essa è in grado di riprodursi duplicandosi.
Quando una cellula sta per riprodursi, la doppia elica di DNA [I30] [E30] [F30] [ES30] [I59] [E59] [F59] [ES59]si svolge, i legami tra le basi si spezzano dando origine a due catene distinte formate da una sola serie di nucleotidi[I60] [E60] [F60] [ES60] .
Su ognuna delle due catene vanno a legarsi i nucleotidi complementari che si trovano liberi nel nucleo: il nucleotide con adenina si lega con timida e quello con la citosina al nucleotide guanina.
Alla fine della duplicazione su ogni catena vecchia si sarà formata una catena nuova, esattamente uguale a quella originaria. Questo processo prende il nome di replicazione [I67] [E67] [F67] [ES67] ed avviene ogni volta che si ha una riproduzione cellulare, sia di cellule somatiche sia di cellule sessuali.
Oltre a trasmettere le informazioni genetiche, il DNA controlla un’importante funzione, la sintesi delle proteine grazie alla molecola del RNA messagero, acido ribonucleico.
L'RNA [I68] [E68] [F68] [ES68]si forma su uno stampo di DNA attraverso il processo di trascrizione. [I69] [E69] [F69] [ES69] L'RNA differisce dal DNA in quanto è costituito da una sola catena in cui lo zucchero è il ribosio e la base timina è sostituita da un altra base, l'uracile.
L' RNA esce dai pori della membrane e si dirige verso i ribosomi [I70] [E70] [F70] [ES70] , dove avviene la sintesi delle proteine. Questo processo prende il nome di traduzione [I71] [E71] [F71] [ES71] .
Le proteine [I72] [E72] [F72] [ES72] determinano i vari caratteri degli organismi viventi. Sono proteine anche gli enzimi[I73] [E73] [F73] [ES73] , indispensabili per la maggior parte delle reazioni che avvengono in natura.
Le proteine sono costituite dagli amminoacidi[I74] [E74] [F74] [ES74] . I venti amminoacidi esistenti in natura bastano a costruire tutte le proteine: la differenza tra una proteina e l’altra dipende sia dalla sequenza sia dal numero degli amminoacidi utilizzati.
Poiché gli amminoacidi sono venti e le basi del DNA sono solo quattro non vi può essere una corrispondenza del tipo:
1 amminoacido=1 nucleotide
È necessario che ad un amminoacido corrisponda ad una combinazione di più basi. Si è scoperto che la relazione valida è la seguente:
1 amminoacido= 1gruppo di tre basi ( tripletta).
Avendo in precedenza affrontato gli argomenti relativi al calcolo combinatorio [I3] [E3] [F3] [ES3] , gli allievi potranno facilmente concludere che con gruppi di tre basi si possono ottenere 64 diverse istruzioni.
Ad ogni amminoacido corrisponde perciò più di una tripletta, esistono inoltre alcune triplette a cui spetta il compito di indicare l’inizio e la fine della proteina.
L’insieme delle 64 istruzioni contenute nel DNA costituisce il linguaggio particolare attraverso il quale il DNA impartisce le istruzioni per la sintesi delle proteine. Tale linguaggio fatto da quattro lettere e da 64 parole è detto codice genetico[I75] [E75] [F75] [ES75] .
Il codice genetico è universale cioè una tripletta codifica lo stesso amminoacido in tutti i viventi.