Caratteristiche generali dei nucleotidi
I nucleotidi sono le molecole fondamentali che costituiscono gli acidi nucleici DNA e RNA. Questi acidi nucleici sono cruciali per la sopravvivenza di un organismo vivente, e i nucleotidi sono le unità di base che li compongono.
La struttura di base queste molecole è costituita da un gruppo fosfato, uno zucchero pentoso (un zucchero a 5 atomi di carbonio) e una base azotata. Il DNA contiene il desossiribosio come pentosio, mentre l’RNA contiene ribosio. Questa differenza nello zucchero pentoso è una delle principali distinzioni tra i nucleotidi dei due acidi nucleici.
Inoltre, le basi azotate dei nucleotidi del DNA e dell’RNA presentano differenze significative. Sebbene entrambi condividano solo 3 delle 4 basi azotate, queste differenze sono importanti per la funzione unica di ciascun acido nucleico. I nucleotidi sono le molecole organiche che compongono gli acidi nucleici DNA e RNA e possono pertanto essere definiti come i monomeri o le unità molecolari che costituiscono questi acidi nucleici.
Struttura dei nucleotidi
Queste macromolecole hanno una struttura molecolare che consiste di tre componenti principali: un gruppo fosfato, uno zucchero pentoso (uno zucchero a 5 atomi di carbonio) e una base azotata. Questi componenti lavorano insieme per formare la struttura unica di ciascun nucleotide. Il pentosio funge da elemento centrale per il legame del gruppo fosfato e della base azotata. I componenti di ciascuno sono legati tra loro da due tipi di legami chimici: il legame fosfodiesterico che unisce il pentosio e il gruppo fosfato, e il legame N-glicosidico che unisce il pentosio e la base azotata. Questi legami chimici sono essenziali per la stabilità strutturale dei nucleotidi e per la loro funzione nella costituzione degli acidi nucleici DNA e RNA.
Nucleosidi
I nucleotidi e i nucleosidi sono due termini spesso utilizzati in biologia e sono strettamente correlati. Un nucleoside è una molecola che consiste di un pentosio legato a una base azotata, mentre un nucleotide è un nucleoside che ha uno o più gruppi fosfato legati al carbonio 5 del pentoso. La presenza del gruppo fosfato distingue i nucleotidi dai nucleosidi e conferisce loro le proprietà biologiche uniche che sono essenziali per la loro funzione nella costituzione degli acidi nucleici DNA e RNA.
DNA ed RNA: differenze
Le basi azotate sono molecole eterocicliche aromatiche che compongono i nucleotidi. Esse includono adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T) per il DNA, e adenina (A), citosina (C), guanina (G) e uracile (U) per l’RNA. DNA e dell’RNA hanno in comune soltanto tre delle quattro basi azotate: adenina, citosina e guanina. La quarta base azotata, ovvero la timina per il DNA e l’uracile per l’RNA, rappresenta la principale differenza tra queste due tipologie di nucleotidi. Queste differenze tra DNA ed RNA hanno implicazioni importanti per la biologia, poiché la struttura e la funzione dei nucleotidi sono fondamentali per la sopravvivenza dei viventi.
La presenza di timina nel DNA e di uracile nell’RNA determina, ad esempio, le proprietà diverse dei due acidi nucleici, come la stabilità, la replicazione e la trascrizione. Inoltre, la combinazione specifica delle basi azotate nei nucleotidi del DNA determina la sequenza delle informazioni genetiche.
I nucleotidi del DNA sono noti anche come desossiribonucleotidi, a causa della presenza di desossiribosio come zucchero, mentre i nucleotidi dell’RNA sono noti come ribonucleotidi, a causa della presenza di ribosio come zucchero.
Purine e pirimidine
L’adenina e la guanina sono considerate purine poiché hanno una struttura composta da due anelli di atomi di azoto e carbonio. La timina, la citosina e l’uracile sono considerate pirimidine, poiché hanno una struttura composta da un solo anello di atomi di azoto e carbonio. Queste classificazioni sono importanti poiché determinano la conformazione tridimensionale dei nucleotidi e, di conseguenza, la struttura dell’acido nucleico.
L’organizzazione complessa degli acidi nucleici
I nucleotidi si organizzano in lunghe catene per formare un acido nucleico. Ognuna di questa molecola viene legata alla successiva tramite un legame fosfodiesterico tra il carbonio 3 del suo pentoso e il gruppo fosfato del successivo.
I filamenti di nucleotidi che compongono gli acidi nucleici sono organizzati in lunghe catene con due estremità, l’estremità 5′ e l’estremità 3′. L’estremità 5′ rappresenta il capo della catena mentre l’estremità 3′ ne rappresenta la coda. Chimicamente, l’estremità 5′ coincide con il gruppo fosfato del primo nucleotide, mentre l’estremità 3′ coincide con il gruppo ossidrilico sulla fine della catena. Questa organizzazione viene descritta come “P-5’→3′-OH”, dove la lettera “P” rappresenta l’atomo di fosforo nel gruppo fosfato.
Il ruolo biologico degli acidi nucleici
La sequenza di nucleotidi del DNA influisce sull’espressione dei geni. I geni sono porzioni di DNA (composte di nucleotidi), che contengono informazioni vitali per la sintesi delle proteine. Queste macromolecole, composte da aminoacidi, svolgono un ruolo importante nella regolazione dei processi cellulari in un organismo. La sequenza di nucleotidi di un particolare gene determina la sequenza di aminoacidi della proteina associata.
