Acidi nucleici
Gli acidi
nucleici sono macromolecole aperiodiche a debole reazione acida deputate alla conservazione e al trasporto
dell'informazione genetica. Gli acidi nucleici sono macromolecole polimeriche lineari le cui unità
ripetitive sono i nucleotidi. Questi ultimi sono formati da uno zucchero, una base azotata e alcuni gruppi fosfati. 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.
DNA e RNA:
Negli
organismi viventi si trovano due tipi di acidi nucleici:
- DNA (acido desossiribonucleico)
- 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 decodifica le
informazioni presenti nel DNA e con queste ultime vengono utilizzate per sintetizzare le specifiche proteine.
Lo zucchero
dell'RNA è il ribosio; quello del DNA è il deossiribosio o desossiribosio, che si
differenziano in quanto il desossiribosio ha un atomo di ossigeno in meno
rispetto al ribosio.
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).
Formazione:
Annealing
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.