Il DNA o acido desossiribonucleico, è la molecola fondamentale della vita poiché contiene tutte le informazioni ereditarie degli organismi cellulari e dei virus a DNA. Negli eucarioti è presente nel nucleo, organizzato in cromosomi, e in organelli citoplasmatici (mitocondri e cloroplasti), ed ha il compito di dirigere la propria replicazione durante la divisione cellulare e la trascrizione di molecole complementari di RNA.
La struttura del DNA è stata scoperta da James Watson e Francis Crick nel 1953, osservando la struttura di due filamenti polinucleotidici avvolti a spirale uno sull’altro in maniera destrorsa e in senso antiorario formando una doppia elica. In questa struttura il nucleotide rappresenta l’unità fondamentale del DNA, costituito da una base azotata, uno zucchero e un gruppo fosfato.
Le basi azotate possono essere distinte in purine (adenina e guanina) e pirimidine (citosina e timina). Nell’RNA la timina è sostituita dall’uracile.
Lo zucchero presente nei nucleotidi del DNA è un pentoso a 5 atomi di carbonio a forma di anello, un residuo del desossiribosio, mentre per l’RNA è un residuo del ribosio, sempre pentoso.
Il gruppo fosfato è la parte esterna della molecola di DNA e viene indicato come (PO4–). In base al numero dei gruppi fosfato i nucleotidi sono distinti in monofosfato, difosfato e trifosfato. Nel caso del DNA essi prendono il nome di deossiribonucleotidi perché lo zucchero è il deossiribosio o desossiribosio. In assenza del gruppo fosfato si parla di nucleoside, costituito da uno zucchero e una base azotata.
Il DNA è quindi un polimero di unità monomeriche dette nucleotidi, uniti tra loro da legami fosfodiesterici, in cui l’atomo di carbonio in posizione 5’ di un residuo di zucchero si lega mediante un gruppo fosfato all’atomo di carbonio in posizione 3’ del residuo di zucchero successivo, formando la catena polinucleotidica con alternanza tra zuccheri e fosfati. La direzione delle sequenze degli acidi nucleici è sempre 5’ -> 3’.
Watson e Crick hanno anche dimostrato che le basi azotate sono disposte all’interno della doppia elica, mentre le catene zucchero-fosfato sono disposte all’esterno riducendo al minimo le repulsioni tra i gruppi fosfato carichi; che i due filamenti sono antiparalleli, corrono quindi in direzioni opposte, e sono deparati da una distanza regolar di 1 nm rispetto al centro dell’elica; che i piani delle basi sono perpendicolari all’asse longitudinale dell’elica e che ogni base è legata mediante legami idrogeno deboli ad una base del filamento opposto. I legami idrogeno tra le basi sono due tra adenina e timina e tre fra citosina e guanina, stabilendo così una complementarità tra le basi e i due filamenti.
Le regole di Chargaff rispettano la complementarità tra le basi per cui il numero di residui di adenina è uguale a quelli di timina e viceversa, che il numero dei residui di guanina è uguale a quelli di citosina e viceversa, ed infine che la somma dei residui purinici è uguale alla somma dei residui pirimidinici.
L’RNA o acido ribonucleico differisce dal DNA perché è a singolo filamento in direzione 5’ -> 3’ costituito anch’esso da unità monomeriche, o nucleotidi, tenuti insieme da legami fosfodiesterici, ma il cui zucchero è il β-D-Ribosio con presenza del gruppo OH in posizione 2.
Le basi azotate sono adenina, guanina, citosina e uracile che sostituisce la timina. Timina e uracile differiscono tra di loro di un gruppo metilico CH3 in posizione 5 presente nella timina.
Inoltre, l’RNA, rispetto al DNA, è una molecola a breve emivita che viene continuamente sintetizzata grazie alla trascrizione del DNA e distrutta dalla cellula in base alle sue esigenze.
In base al punto di vista funzionale si distinguono tre diversi tipi di RNA:
L’rRNA o RNA ribosomiale che costituisce l’80% dell’RNA totale, viene sintetizzato nel nucleolo e assemblato nel citoplasma con le proteine ribosomiali (sintetizzate a loro volta nel reticolo endoplasmatico rugoso) formando la subunità maggiore e minore dei ribosomi su cui avviene la traduzione o sintesi proteica.- Il tRNA o RNA di trasporto che costituisce il 15% dell’RNA totale, ha il compito di trasferire gli aminoacidi ai ribosomi durante la sintesi proteica. Esiste un tRNA specifico per ogni aminoacido.
- L’mRNA o RNA messaggero che costituisce il 5% dell’RNA totale, regola la sintesi dei polipeptidi sui ribosomi durante la traduzione.
- L’snRNA o piccolo RNA nucleare (small nuclear RNA), che partecipa alla maturazione dell’mRNA.
Fonte: Bioitas – Learn.Genetics