Tanyajoy/Getty Images
I nucleotidi sono le unità fondamentali che compongono sia l'acido ribonucleico (RNA) che l'acido desossiribonucleico (DNA). Sono, a loro volta, gli elementi costitutivi essenziali di ogni organismo vivente sulla Terra. Il DNA trasporta le informazioni ereditarie che passano da una generazione a quella successiva, funzionando come un preciso progetto biologico. La sua iconica configurazione a doppia elica rimane uno dei simboli più riconoscibili nella scienza.
Sebbene l’RNA riceva spesso meno attenzione da parte del pubblico, non è meno critico. L'RNA interpreta le istruzioni genetiche immagazzinate nel DNA e le consegna ai ribosomi, le fabbriche cellulari che sintetizzano le proteine. A differenza del DNA a doppio filamento, l'RNA è a filamento singolo e generalmente più corto, ma condivide la stessa struttura monomerica sottostante.
Sia il DNA che l'RNA sono polimeri:lunghe catene di monomeri ripetitivi. In questi acidi nucleici, i monomeri sono nucleotidi, ciascuno comprendente tre parti distinte:una base azotata, uno zucchero pentoso e un gruppo fosfato. Di seguito analizziamo ciascun componente e spieghiamo come lavorano insieme per codificare le informazioni della vita.
sasirin pamai/Shutterstock
Le basi azotate sono composti eterociclici costituiti da anelli fusi di azoto e carbonio. Le basi con due anelli sono classificate come purine, mentre le strutture ad anello singolo sono pirimidine. Purine e pirimidine si accoppiano naturalmente tramite legami idrogeno, simili a pezzi complementari di un puzzle, formando i pioli della struttura a “scala” del DNA. Nell'RNA a filamento singolo, queste basi rimangono spaiate ma codificano comunque messaggi genetici.
Ci sono due purine, l'adenina (A) e la guanina (G), presenti sia nel DNA che nell'RNA. Le pirimidine includono citosina (C), timina (T) (solo DNA) e uracile (U) (solo RNA). Queste basi sono l'alfabeto del codice genetico; ogni serie di tre basi, o codone, specifica un particolare amminoacido durante la sintesi proteica. Ad esempio, i codoni CAA e CAG codificano entrambi per l'amminoacido glutammina.
Nuova Africa/Shutterstock
Gli zuccheri pentosi formano i “binari” della spina dorsale dei filamenti di acido nucleico. Sono monosaccaridi con cinque atomi di carbonio, che legano le basi azotate al gruppo fosfato. I due pentosi critici sono il ribosio nell'RNA e il desossiribosio nel DNA. La distinzione sta in un singolo atomo di ossigeno:il ribosio porta un gruppo ossidrile sul suo secondo atomo di carbonio, mentre il desossiribosio ha un atomo di idrogeno in quella posizione. Le loro formule chimiche sono C₅H₁₀O₅ (ribosio) e C₅H₁₀O₄ (desossiribosio).
Nuova Africa/Shutterstock
Il gruppo fosfato, composto da un atomo di fosforo legato a quattro atomi di ossigeno, crea lo scheletro zucchero-fosfato che tiene insieme i nucleotidi. Un nucleotide può contenere uno (monofosfato), due (difosfato) o tre gruppi fosfato (trifosfato). Quando i nucleotidi si collegano per formare un filamento di acido nucleico, rimane attaccato solo un singolo fosfato, collegando lo zucchero di un nucleotide alla base successiva tramite legami fosfodiesteri.
Pensa ai gruppi fosfato come agli accoppiamenti che legano un treno di nucleotidi in un filamento coeso di DNA o RNA. Questo collegamento è essenziale per la stabilità e l'integrità funzionale del materiale genetico.
