Acidi nucleici

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Gli acidi nucleici sono macromolecole aperiodiche a debole reazione acida deputate alla conservazione e al trasporto dell'informazione genetica delle entità biologiche, virus e cellule. Nella cellula eucariota, sono presenti in strutture a maggior densità nel nucleo, ma sono ugualmente presenti nel citoplasma. Sono deputati alla conservazione e trasmissione dell'informazione biologica negli esseri viventi.

Dal punto di vista chimico, gli acidi nucleici sono macromolecole polimeriche lineari le cui unità ripetitive sono i nucleotidi.[1] Questi ultimi sono formati da uno zucchero, una base azotata e alcuni gruppi fosfato. Gli acidi nucleici vengono prodotti a partire dai nucleotidi per disidratazione (cioè attraverso polimerizzazione per condensazione).

I legami tra i tre gruppi che formano un nucleotide sono un legame fosfoestereo tra il carbonio 3' e il gruppo fosfato, un legame tra il gruppo fosfato e il carbonio 5' del nucleotide seguente. La base azotata è esterna allo scheletro formato dagli altri due gruppi e si dice che "si affacci" all'interno della catena. La catena ha forma di elica per i legami difosfato che si formano nella sua struttura secondaria.

Cenni storici[modifica | modifica wikitesto]

La ricerca sulla struttura degli acidi nucleici ebbe inizi più lenti di quella sulle proteine, soprattutto perché gli acidi nucleici non si trovano, come invece alcune proteine fibrose, in uno stato relativamente puro. Il loro nome li definisce come contenuti nel nucleo delle cellule. Furono trovati abbondanti dapprima nel lievito e poi nel timo, ghiandola endocrina attiva fino all'adolescenza. L'associazione tra il periodo dell'adolescenza e la formazione di proteine fu messa in evidenza nel lavoro di T. Casperssen negli anni 30.[senza fonte] Il fatto che assorbivano luce ultravioletta e assumevano certi colori rivelò la loro presenza in vaste quantità nei cromosomi, già noti per essere associati alle trasformazioni genetiche e alla riproduzione. Chimicamente, sono polimeri di unità di base dette nucleotidi, formati da una base azotate (purinica o pirimidinica) legata a uno zucchero pentoso (ribosio nell'acido ribonucleico, RNA, desossiribosio, nell'acido desossiribonucleico, DNA) e a un gruppo fosfato che fa da ponte tra i pentosi di due nucleotidi successivi. Il loro difficile studio strutturale fu iniziato nel 1932 da W. T. Astbury, dopo che erano stati isolati e dopo che si era trovato che potevano essere dissolti in un liquido glutinoso, che poteva essere ridotto in filamenti rivelando una struttura polimerica fibrosa. Astbury dimostrò che - i quattro nucleotidi, le purine, adenina e guanina, e le pirimidine, citosina e timina (uracile nel RNA), si disponevano come monete ad angolo retto rispetto all'asse del filo. S. Furberg dimostrò che il cerchio delle molecole di zucchero era sistemato ad angolo retto in modo da poter essere raggiunto attraverso gli zuccheri dai fosfati per formare un polimero. Quando le analisi chimiche di E. Chargaff dimostrarono che il numero di purine e pirimidine era esattamente equilibrato. F. H. C. Crick e Watson enunciarono la loro famosa ipotesi secondo la quale l'organizzazione non è a elica singola ma doppia, dato che la purina di una catena si unisce con la piramidina in un unico avvolgimento con essa. Wilkins e Rosalind Franklin fecero in seguito una verifica analizzando le con i raggi X. Sebbene anche gli acidi nuclei contengano tutti e quattro i nucleotidi, il loro ordine preciso è quello che costituisce la caratteristica di ogni specifico acido nucleico ed è trasmesso quasi automaticamente quando una nuova ma identica molecola di acido nucleico viene deposta sull'elica della vecchia. Il panorama di questa struttura molecolare degli acidi nucleici contiene tutto quanto è necessario, in linea di principio, per permettere che un nastro, il quale porti e trasmetta informazioni, possa essere costruito nella parte più interna di ogni cellula o particella virale.

DNA e RNA[modifica | modifica wikitesto]

Negli organismi viventi si trovano due tipi di acidi nucleici:

  • DNA (acido desossiribonucleico o deossiribonucleico)
  • RNA (acido ribonucleico).

Tutti gli organismi contengono acidi nucleici sotto forma di DNA e RNA.
Il DNA è il depositario dell'informazione genetica che viene trascritta – ossia copiata – in molecole di RNA. L'RNA contiene il codice per sintetizzare specifiche proteine.

Lo zucchero dell'RNA è il ribosio; quello del DNA è il deossiribosio. In entrambe le sostanze vi sono due tipi di basi azotate:

  • puriniche (anello doppio): adenina e guanina
  • pirimidiniche (anello semplice): timina, citosina e uracile (derivanti rispettivamente dalla purina e dalla pirimidina).

Le basi azotate che costituiscono il DNA sono adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T). Le basi azotate che costituiscono l'RNA sono adenina (A), guanina (G), citosina (C) e uracile (U). La doppia elica di DNA accoppia una pirimidina e una purina, l'adenina si accoppia con la timina e la citosina con la guanina. L'RNA (anche se singola catena) accoppia durante le trasmissioni e le traduzioni l'adenina all'uracile (la timina non è presente nell'RNA) e la citosina alla guanina.

Nei batteri e nelle cellule di organismi superiori, sono presenti entrambi; alcuni virus possiedono solo l'RNA (ad esempio quello della poliomielite o quello dell'AIDS); altri solo il DNA. Negli eucarioti, il DNA si trova nel nucleo e nel mitocondrio, mentre l'RNA si trova nel nucleo, ma soprattutto nel citoplasma. Al DNA spetta il mantenimento dei caratteri ereditari, mentre all'RNA spettano altre mansioni, quale la trasmissione delle informazioni contenute nel DNA verso i siti di sintesi proteica.

RNA e DNA sono molecole molto complesse: è quindi probabile che risultino dall'evoluzione di molecole esistenti precedentemente. Sebbene i loro antenati siano scomparsi dalle attuali forme viventi, sono stati creati in laboratorio diversi acidi nucleici sintetici che possiedono, ad esempio, altri zuccheri come scheletro della molecola. Un acido nucleico particolarmente interessante per queste ipotesi è il TNA (acido treofuranosilnucleico).[2]

Formazione[modifica | modifica wikitesto]

Annealing[modifica | modifica wikitesto]

Con il termine annealing (appaiamento), si intende la formazione di un acido nucleico a doppio filamento partendo da due molecole a singola elica. Il termine è entrato nel gergo tecnico di laboratorio per indicare l'appaiamento di un primer o di una sonda di DNA ad una catena a singola elica di DNA durante una reazione a catena della polimerasi.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ (EN) IUPAC Gold Book, "nucleic acids"
  2. ^ (EN) Schoning K, Scholz P, Guntha S, Wu X, Krishnamurthy R, Eschenmoser A. Chemical etiology of nucleic acid structure: the alpha-threofuranosyl-(3'-->2') oligonucleotide system. Science. 2000 Nov 17;290(5495): 1347-51. PMID 11082060 Full text

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