Struttura e Funzione degli Acidi Nucleici: DNA e RNA

Acidi Nucleici: Composizione e Struttura

Nucleosidi

Gli acidi nucleici sono costituiti da nucleosidi, risultati di un'unione tra una base azotata e un pentoso, tramite un legame N-glicosidico tra il C1' del pentoso e una base azotata, con perdita di una molecola d'acqua. Sono denominati aggiungendo al nome della base la desinenza '-osina' se la base è purinica o '-idina' se si tratta di una base pirimidinica. Se il pentoso è il desossiribosio, si aggiunge anche il prefisso 'desossi-'.

Nucleotidi

I nucleotidi sono gli esteri fosforici dei nucleosidi. Si formano dall'associazione di un nucleoside con una molecola di acido fosforico, sotto forma di ioni fosfato, che conferisce un carattere acido al composto. Il legame estere si forma tra il gruppo ossidrilico in posizione 5' del pentoso e l'acido fosforico. Vengono denominati premettendo al nome del nucleoside '5'-fosfato' o 'monofosfato'.

Modello di Watson e Crick

La struttura spaziale del DNA fu scoperta nel 1952 da Watson e Crick. Sapevano già che il DNA era composto da nucleotidi di struttura e dimensioni note, uniti da legami fosfodiestere. Sfruttarono il lavoro di Chargaff, Franklin e Wilkins sul contenuto di basi azotate e sulla diffrazione dei raggi X come base per la scoperta della struttura del DNA:

• La molecola di DNA è lunga, rigida e non piegata.
• Nella molecola si ripetono dettagli strutturali.
• La composizione in basi varia, ma per la stessa specie il contenuto di basi puriniche è uguale a quello delle pirimidiniche.

La doppia elica del DNA ha un diametro di 2 nm ed è composta da due catene polinucleotidiche avvolte attorno a un asse immaginario, con le basi azotate all'interno. I piani dei loro anelli sono paralleli e perpendicolari all'asse della doppia elica.

• L'avvolgimento è destrogiro (in senso orario) e plectonemico, cioè per separare le due catene è necessario svolgerle.
• Ogni coppia di nucleotidi è separata da una distanza di 0,34 nm e ogni giro completo della doppia elica è formato da 10 coppie di nucleotidi, per una lunghezza di 3,40 nm per giro.
• Le due catene polinucleotidiche sono antiparallele, cioè i legami 5'→3' sono orientati in direzioni opposte, e complementari, ovvero esiste una corrispondenza tra le basi azotate.

Importanza Biologica degli Acidi Nucleici

DNA

Il DNA è il deposito dell'informazione genetica e la molecola responsabile della trasmissione alla prole delle istruzioni necessarie per costruire tutte le proteine di un essere vivente. Ha la capacità di fare copie di se stesso attraverso un meccanismo di replicazione, basato sulla complementarietà tra le basi azotate dei due filamenti di DNA. Esiste una corrispondenza tra la complessità di un organismo e la quantità di DNA che contiene. Più un organismo è complesso, più proteine differenti sono necessarie. C'è una notevole differenza nel contenuto di DNA tra virus, batteri, lieviti e organismi pluricellulari.

RNA

L'RNA è formato dall'unione di ribonucleotidi di adenina, guanina, citosina e uracile tramite legami fosfodiestere in direzione 5'→3'. Oltre alle quattro basi canoniche, in molti casi si possono trovare loro derivati metilati. La maggior parte delle molecole di RNA è a singolo filamento, ad eccezione di alcuni virus che hanno un genoma bicatenario. In alcune regioni, le molecole di RNA a singolo filamento possono formare strutture a doppia elica a causa della formazione di legami idrogeno tra basi complementari, dando origine a forcine e anse. In quasi tutti gli organismi viventi, la funzione dell'RNA è la stessa: dirigere la sintesi proteica utilizzando l'informazione ottenuta dal DNA.