Fondamenti di Biologia Molecolare: Struttura e Funzioni di DNA e RNA

Acidi Nucleici: Fondamenti e Struttura

Gli acidi nucleici sono macromolecole responsabili della conservazione, trasmissione ed espressione delle informazioni genetiche. Si distinguono principalmente in DNA e RNA.

I Nucleotidi

Il nucleotide è l'unità fondamentale, formata dall'unione di:

• Base azotata
• Pentoso (zucchero a 5 atomi di carbonio)
• Acido fosforico

Componenti dei Nucleotidi

• Basi azotate:
  • Pirimidiniche: Citosina (C), Timina (T), Uracile (U) - struttura a esagono.
  • Puriniche: Adenina (A), Guanina (G) - struttura a esagono + pentagono.
• Pentosi: Ribosio (nell'RNA) e Desossiribosio (nel DNA).

I nucleosidi sono formati dall'unione di una base azotata e un pentoso tramite un legame N-glicosidico (tra C1 e N1 per le pirimidine, o N9 per le purine). I nucleotidi sono, di fatto, esteri fosforici dei nucleosidi.

Nucleotidi non nucleici e molecole enzimatiche

Esistono nucleotidi liberi nelle cellule con funzioni specifiche:

• Accumulo di energia: Nucleotidi liberi che fungono da riserva energetica.
• Funzione enzimatica: Partecipano alle reazioni di ossidoriduzione (es. Coenzima A, formato da ADP e vitamina B, che trasporta gruppi acilici).
• AMP ciclico: Agisce come secondo messaggero per trasmettere e amplificare i segnali cellulari.

Il DNA: Struttura e Funzione

I nucleotidi sono uniti dal legame fosfodiesterico tra il gruppo fosfato in posizione 5' e il gruppo ossidrile in posizione 3'.

• Struttura primaria: Sequenza di nucleotidi (es. AGTC).
• Struttura secondaria: Il DNA è costituito da due filamenti antiparalleli a doppia elica. Le catene sono unite da ponti a idrogeno: A-T (2 ponti), G-C (3 ponti).
• Forme del DNA:
  • Forma A: Coppie di basi su piani inclinati.
  • Forma Z: Struttura a zig-zag, sinistrorsa, più lunga e ristretta.
• Struttura terziaria: Organizzata tramite l'associazione con proteine specifiche.

Funzione biologica: Memorizzazione delle informazioni genetiche e replicazione (capacità di auto-duplicarsi). Presente in procarioti, eucarioti, mitocondri, cloroplasti e virus.

L'RNA: Sintesi e Tipologie

L'RNA è un polimero ramificato (A, G, C, U). La catena può ripiegarsi formando forcelle o blocchi. La sua funzione principale è l'estrazione dell'informazione dal DNA per dirigere la sintesi proteica.

• mRNA (RNA messaggero): Copia del DNA utilizzata dai ribosomi per creare proteine (processo di trascrizione).
• rRNA (RNA ribosomiale): Costituisce l'80% del totale dell'RNA; è coinvolto nel legame degli amminoacidi.
• tRNA (RNA di trasporto): Trasporta gli amminoacidi dal citoplasma ai ribosomi (processo di traduzione).

La struttura secondaria dell'RNA presenta bracci (doppio filamento) e loop (aree non appaiate). L'RNAn (RNA nucleolare) è associato alle proteine nel nucleolo.