LA CHIMICA DELLA VITA

( fonte principale: Karttunen et. al. Fundamental Astronomy - Springer)

L'insieme degli elementi chimici veramente importanti è relativamente piccolo; comprende idrogeno (H), ossigeno (O), azoto (N), carbonio (C), zolfo (S) e fosforo (P). Questi elementi possono essere ricordati dal mnemonico SPONCH mnemonico. L'importanza di carbonio è nella sua capacità di creare numerose e differenti molecole molto complesse, che sono essenziali per la vita.
Ci sono tre tipi di molecole di base che funzionano come blocchi, comuni a tutta la vita: i lipidi per le membrane, i nucleotidi e gli amminoacidi. Gli amminoacidi sono costituiti da tre componenti differenti, il carbossile (COOH), il gruppo amminico (NH2) e un lato di catena, che può essere un solo idrogeno o più struttura complessa. Complessivamente ci sono decine di differenti aminoacidi, ma solo 20 di essi sono utilizzati in proteine geneticamente ​​codificate. Gli aminoacidi possono unirsi per formare molecole più complesse, le proteine. Tipicamente sono necessari per una molecola proteica fino a diverse centinaia aminoacidi. Le proteine ​​hanno numerose funzioni: sostengono le strutture, agiscono come catalizzatori in reazioni quasi tutti biologiche, e in quel caso sono chiamati enzimi, portano messaggi come ormoni, e così via.
I nucleotidi sono elementi di base del materiale genetico, il DNA e l' RNA. Un nucleotide ha tre componenti, uno zucchero, un gruppo fosfato e una base. Le parti di fosfato sono sempre le stesse. Tutte le molecole di DNA hanno la stessa parte di zucchero e anche tutte le molecole di RNA hanno la stessa parte di zucchero, che, tuttavia, differisce dallo zucchero delle molecole di DNA dall'avere un atomo di ossigeno supplementare. La base può essere uno dei cinque diversi tipi, adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) o uracile (U). Le molecole di DNA contengono le basi A, G, C e T, e le molecole di RNA contengono le basi A, G, C e U. I nucleotidi si uniscono per formare lunghe catene. L'acido desossiribonucleico o DNA consiste di due catene che sono tenute insieme come due eliche intrecciate. Le basi corrispondenti uniscono mediante legami idrogeno. Le basi si uniscono sempre secondo le coppie AT, TA, CG, o GC.
La spirale è come una vite che può essere sia a sinistrorsa che destrorsa. Tutte le molecole di DNA terrestri hanno la stessa senso di rotazione o chiralità: sono tutte di tipo L, o sinistrorse. La ragione per questa asimmetria non è abbastanza chiara. La molecola di DNA contiene le informazioni relative per produrre proteine. Tre coppie di basi consecutive formano un codice, chiamato codone, che specifica un aminoacido. Di solito ci sono migliaia di tali triplette che insieme contengono istruzioni per costruire una proteina.
Le unità di base dell'eredità sono chiamati geni. Loro sono regioni di DNA i cui prodotti finali sono sia proteine che molecole di RNA. Le cellule umane contengono circa 25000 geni, e il DNA è costituito da 3 × 10 9 coppie di basi. Nelle piante i numeri possono essere molto più elevati, ma il più semplice conosciuto genomi batterico ha solo poche centinaia di geni. È stato stimato che il numero minimo di geni necessari per un essere vivente è di circa 200-300. In realtà, solo una parte del DNA contiene informazioni genetiche. Il resto è chiamato DNA non codificante in quanto non ha nessuna funzione conosciuta. La frazione di DNA non codificante è altamente variabile; in alcuni batteri la quantità è molto piccolo.
Lo scopo del DNA è la memorizzazione del codice genetico, ma la codice non è utilizzabile direttamente dal DNA. Invece è necessario un complesso macchinario molecolare di traduzione per poter eseguire le istruzioni. Innanzitutto, le istruzioni codificate nella sequenza genetica vengono copiate (o trascritte) in un altro tipo di acido nucleico. Questo è l' acido ribonucleico o RNA strumento che ha l'aspetto del DNA, ma ha un aatomo di ossigeno in più nel suo zucchero. Diverse molecole di RNA hanno diversi compiti nel processo di traduzione. L'RNA messaggero (mRNA) porta le informazioni nel DNA ad un organo chiamato ribosoma, composto da diversi RNA e proteine multiple. C'è un altro RNA, l'RNA di trasferimento (tRNA), che porta aminoacidi nel sito di reazione, e ancora altra molecola di RNA, o unRNA ribosomiale (rRNA) che forma i collegamenti (legami peptidici) tra gli amminoacidi adiacenti. Le molecole di RNA devono portare istruzioni per effettuare anche solo una proteina, e quindi sono molto più brevi delle molecole di DNA. Inoltre contengono informazioni simili, e in alcuni semplici forme di vita come i virus possono sono utilizzati per la memorizzazione del codice genetico.