Biologia | Gli acidi nucleici: DNA e RNA
Gli acidi nucleici sono polimeri specializzati per custodire, trasmettere e utilizzare l’informazione genetica. Esistono due tipi di acidi nucleici: il DNA (acido desossiribonucleico) e l’ RNA (acido ribonucleico). Il DNA è una molecola che porta codificata l’informazione ereditaria e la trasmette di generazione in generazione. L’informazione presente nel DNA viene utilizzata, con l’aiuto dell’RNA, per dirigere la sintesi delle proteine in modo che la sequenza di amminoacidi di ciascuna catena polipeptidica venga costruita correttamente.
DNA e RNA sono polimeri composti di monomeri chiamati nucleotidi. Un nucleotide consiste di un gruppo fosfato, uno zucchero pentoso (ribosio o desossiribosio) e una base azotata, uniti da legami covalenti.
Le basi azotate si presentano in due diverse forme chimiche: le purine, costituite da due anelli fusi, e le pirimidine, formate da un solo anello.
I nucleotidi del DNA e dell’RNA sono diversi: nel DNA lo zucchero pentoso è il desossiribosio, mentre nell’RNA è il ribosio, che ha un atomo di ossigeno in più; nel DNA le basi azotate sono adenina (A), citosina (C), guanina (G), timina (T), nell’RNA al posto della base timina c’è la base uracile (U) .
I nucleotidi sono tenuti insieme da legami covalenti tra lo zucchero di un nucleotide e il fosfato di quello successivo. I gruppi fosfato connettono il carbonio in posizione 3′ di uno zucchero con il carbonio in posizione 5′ dello zucchero adiacente. Lo scheletro della catena risulta quindi formato da zuccheri e gruppi fosfato alternati.
Il DNA consiste di due filamenti che corrono in direzioni opposte (antiparallele): si forma così una struttura a doppia elica, in cui le due catene polinucleotidiche sono tenute insieme da legami idrogeno fra le rispettive basi azotate.
Le informazioni del DNA sono codificate nella sequenza delle basi azotate e dal loro numero. Un punto fondamentale per capire la struttura e la funzione degli acidi nucleici è il principio di complementarietà delle basi.
Nel DNA a doppio filamento, l’adenina si appaia sempre con la timina (A-T) e la citosina con la guanina (C-G): si formano due legami idrogeno tra ogni coppia A-T e uno tra ogni coppia C-G. L’appaiamento delle basi avviene per complementarietà, che è determinata da tre fattori:
1. il numero di siti di ciascuna base disponibili per formare legami idrogeno;
2. la geometria dell’ossatura zucchero-fosfato, che avvicina le basi contrapposte;
3. le dimensioni molecolari delle basi appaiate.
Per garantire la stabilità e l’omogeneità della molecola a doppio filamento del DNA, una purina, più grossa, si appaia sempre con una pirimidina, più piccola.
L’RNA di solito è a singolo filamento. Nell’RNA, le basi sono legate al ribosio. Nel DNA, le basi sono legate al desossiribosio. I legami a idrogeno tra purine e pirimidine mantengono uniti i due filamenti di DNA.