Gli acidi nucleici
Gli acidi nucleici sono composti formati da molecole di grandi dimensioni e complessità, così detti perché presenti nel nucleo cellulare di tutti gli organismi viventi. Rivestono straordinaria importanza biologica in quanto sono depositari dell'informazione genetica e della sua trasmissione di generazione in generazione, nonché responsabili della direzione e del controllo della sintesi delle proteine (sintesi proteica) necessarie alla vita degli organismi.
Vi sono due tipi di acidi nucleici: l'acido desossiribonucleico o DNA e l'acido ribonucleico o RNA. Sono entrambi polimeri di elevata massa molecolare, formati dalla combinazione di unità più semplici (monomeri) detti nucleotidi.
I nucleotidi sono a loro volta formati da tre componenti:
un radicale fosforico (o gruppo fosfato);
uno zucchero monosaccaride pentoso;
una base azoto.
I nucleotidi del DNA e dell'RNA si distinguono per lo zucchero (desossiribosio nel DNA; ribosio nell'RNA) e per una delle quattro basi azotate che possono contenere (adenina, A, guanina, G, citosina, C e timina, T nel DNA; le prime tre più l'uracile, U, al posto della timina, nell'RNA).
Il radicale fosforico unisce tra di loro i vari nucleotidi formando l'impalcatura delle macromolecole degli acidi nucleici.
Il DNA
La molecola del DNA è costituita da due filamenti di nucleotidi collegati da legami a idrogeno e avvolti in una doppia spirale (doppia elica). Il collegamento avviene tra le basi azotate dei due filamenti, che si abbinano a coppie esclusive ``adenina A - timina T (A-T)'' e ``citosina C- guanina G (C-G)''.
Questa particolare struttura permette al DNA di replicarsi (cioè duplicarsi) con relativa semplicità: le due eliche si separano gradualmente e su ciascuna può crescere un'altra elica, con la formazione infine di due doppie eliche uguali.
Le informazioni sono memorizzate secondo un ``linguaggio'' chimico, basato sull'ordine con cui si susseguono nella molecola del DNA le quattro diverse basi azotate (codice genetico).
Le informazioni sono trasmesse, tramite l'RNA, nei siti della cellula dove avviene la sintesi proteica, in modo che gli amminoacidi si uniscano tra di loro secondo un ordine ben determinato, tale da produrre una specifica proteina.
Il RNA
La molecola di RNA è formata da un solo filamento avvolto a elica. Esistono vari tipi di RNA con funzioni specifiche; i due principali sono l'RNA-messaggero (m-RNA) e l'RNA di trasporto (t-RNA). Sull'm-RNA vengono trascritte le informazioni del DNA, mentre il t-RNA deve tradurre le informazioni dell'm-RNA nella sintesi corretta delle proteine attraverso l'unione di amminoacidi nella giusta successione.
Legami 3’-5’
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.
Carbonio 1 del pentoso → legame N-glicosidico → base azotata
Carbonio 5 del pentoso → legame fosfodiesterico → 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, che costituiscono gli acidi nucleici, presentano due estremità, conosciutecome estremità 5' ed estremità 3'. 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.
Applicando i concetti di estremità 5' ed estremità 3' a un singolo nucleotide, l'estremità 5' di quest'ultimo è il gruppo fosfato legato al carbonio 5, mentre la sua estremità 3' è il gruppo ossidrilico unito al carbonio 3.
In entrambi i casi, s'invita il lettore a porre attenzione alla ricorrenza numerica: estremità 5' – gruppo fosfato sul carbonio 5 ed estremità 3' – gruppo ossidrilico sul carbonio 3.
