Gli acidi nucleici sono le grandi molecole biologiche DNA e RNA, la cui presenza e il buon funzionamento, all'interno delle cellule viventi, sono fondamentali per la sopravvivenza di quest'ultime.
Un generico acido nucleico deriva dall'unione, in catene lineari, di un numero elevato di nucleotidi.
Figura: molecola di DNA.
I nucleotidi sono le molecole di piccole dimensioni, alla cui costituzione partecipano tre elementi: un gruppo fosfato, una base azotata e uno zucchero a 5 atomi di carbonio.
Gli acidi nucleici sono vitali per la sopravvivenza di un organismo, in quanto cooperano alla sintesi delle proteine, molecole essenziali per la corretta realizzazione dei meccanismi cellulari.
DNA e RNA differiscono tra di loro sotto alcuni aspetti.
Per esempio, il DNA presenta due catene di nucleotidi antiparallele e ha, come zucchero a 5 atomi di carbonio, il desossiribosio. L'RNA, invece, presenta di solito una catena singola di nucleotidi e possiede, come zucchero a 5 atomi di carbonio, il
Gli acidi nucleici sono le macromolecole biologiche DNA e RNA, la cui presenza, all'interno delle cellule degli esseri viventi, è fondamentale per la sopravvivenza e il corretto sviluppo di quest'ultimi.
Secondo un'altra definizione, gli acidi nucleici sono i biopolimeri risultanti dall'unione, in lunghe catene lineari, di un elevato numero di nucleotidi.
Un biopolimero, o polimero naturale, è un grande composto biologico costituito da unità molecolari tutte uguali, che prendono il nome di monomeri.
Gli acidi nucleici risiedono non solo all'interno delle cellule degli organismi eucarioti e procarioti, ma anche in forme di vita acellulari, come i virus, e in organuli cellulari, quali i mitocondri e i cloroplasti.
Sulle base delle definizioni precedenti, i nucleotidi sono le unità molecolari che compongono gli acidi nucleici DNA e RNA.
Pertanto, rappresenteranno l'argomento principale di questo capitolo, dedicato alla struttura degli acidi nucleici.
Un generico nucleotide è un composto di natura organica, frutto dell'unione di tre elementi:
Il pentoso rappresenta l'elemento centrale dei nucleotidi, in quanto a lui si legano il gruppo fosfato e la base azotata.
Figura: Elementi che costituiscono un generico nucleotide di un acido nucleico. Come si può notare, allo zucchero si legano il gruppo fosfato e la base azotata.
Il legame chimico che tiene uniti il pentoso e il gruppo fosfato è un legame fosfodiesterico, mentre il legame chimico che unisce il pentoso e la base azotata è un legame N-glicosidico.
Premessa: i chimici hanno pensato di numerare i carboni che costituiscono le molecole organiche in maniera tale da semplificarne lo studio e la descrizione. Ecco, quindi, che i 5 carboni di un pentoso diventano: carbonio 1, carbonio 2, carbonio 3, carbonio 4 e carbonio 5.
Il criterio di assegnazione dei numeri è alquanto complesso, di conseguenza riteniamo opportuno tralasciarne la spiegazione.
Dei 5 carboni che formano il pentoso dei nucleotidi, quelli coinvolti nei legami con la base azotata e il gruppo fosfato sono, rispettivamente, il carbonio 1 e il carbonio 5.
Figura: Struttura di un pentoso, numerazione dei suoi carboni costituenti e legami con base azotata e gruppo fosfato.
Nel comporre gli acidi nucleici, i nucleotidi si organizzano in lunghe catene lineari, meglio note con il termine di filamenti.
Ciascun nucleotide formante questi lunghi filamenti si lega al nucleotide successivo, per mezzo di un legame fosfodiesterico tra il carbonio 3 del suo pentoso e il gruppo fosfato del nucleotide immediatamente successivo.
I filamenti di nucleotidi (o filamenti polinucleotidici), che costituiscono gli acidi nucleici, presentano due estremità, conosciutecomeestremità 5' (si legge “estremità cinque primo”) ed estremità 3' (si legge “estremità tre primo”). Per convenzione, biologi e genetisti hanno stabilito che l'estremità 5' rappresenta il capo di un filamento formante un acido nucleico, mentre l'estremità 3' ne rappresenta la coda.
Dal punto di vista chimico, l'estremità 5' degli acidi nucleici coincide con il gruppo fosfato del primo nucleotide della catena, mentre l'estremità 3' degli acidi nucleici coincide con il gruppo ossidrilico (OH) posto sul carbonio 3 dell'ultimo nucleotide.
È in base a questa organizzazione che, nei libri di genetica e biologica molecolare, i filamenti di nucleotidi di un acido nucleico sono così descritti: P-5'→3'-OH.
* Nota Bene: la lettera P indica l'atomo di fosforo del gruppo fosfato.
