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Cosa mostra il filmato La duplicazione del DNA è stata studiata inizialmente nei batteri, ma poi si è scoperto che gli stessi processi avvengono anche negli eucarioti. Nel ciclo della vita cellulare, la duplicazione precede la condensazione dei cromosomi e la mitosi. Protagonisti assoluti della duplicazione del DNA sono gli enzimi specializzati nell’eseguire le varie fasi del processo. Sul doppio filamento di DNA, gli enzimi chiamati elicàsi tagliano i legami deboli tra le basi azotate (senza rompere lo scheletro del DNA) e, spostandosi nelle due direzioni opposte a partire dall'origine, aprono una "bolla di duplicazione", originando due filamenti singoli. L’effetto è simile a quello dell’apertura di una cerniera-lampo nella sua parte centrale. Poiché la molecola di DNA è molto lunga, su uno stesso filamento vengono aperte simultaneamente molte bolle di duplicazione. Il primer o innesco è una catena di pochi nucleotidi: esso costituisce il primo segmento della nuova catena di DNA, a cui si legano i successivi nucleotidi. L’enzima DNA polimeràsi assembla i singoli nucleotidi che trova già pronti nel nucleo (monomeri che nella sequenza animata sono rappresentati dalle microstrutture che entrano da sinistra) per formare il polimero che costituisce il nuovo filamento, che sarà complementare al filamento usato come stampo. Quando i nuovi nucleotidi si appaiano a quelli del filamento stampo, la molecola di DNA si riavvolge a doppia elica. Su ogni forcella sono al lavoro due DNA polimerasi, perciò la duplicazione procede nelle due direzioni, a partire dal punto d'origine, e la bolla di duplicazione si allarga. Ma il nucleotide non è una molecola simmetrica: il suo gruppo fosfato è sempre legato al carbonio 5' dello zucchero. E sui due filamenti complementari di una doppia elica i nucleotidi sono orientati in modo opposto. Le DNA polimerasi però possono costruire una nuova catena complementare soltanto aggiungendo nucleotidi nella direzione 5’–3’. Le due DNA polimerasi che lavorano sui due filamenti devono dunque spostarsi in versi opposti. Ma mentre un enzima si muove verso la forcella di duplicazione, e quindi avanza continuamente verso la molecola di DNA che si apre, l'altro si allontana dalla forcella di duplicazione, perciò deve continuamente interrompersi e tornare indietro. Questo secondo enzima costruisce quindi, in modo discontinuo, brevi frammenti di DNA complementare. Questi cosiddetti frammenti di Okazaki sono poi legati dall’enzima ligàsi in modo da formare un filamento continuo di DNA. Il filmato mostra la duplicazione di un solo filamento, ma le stesse azioni riguardano simultaneamente anche l'altro filamento del DNA di partenza. Alla fine del processo, al posto della doppia elica originaria ve ne sono due, identiche a essa. Ciascuna delle nuove molecole di DNA è formata da un filamento "vecchio" (lo stampo) e da un filamento complementare "nuovo". |