Gli acidi nucleici immagazzinano e trasmettono le informazioni genetiche che ereditiamo dai nostri antenati. Se hai figli, le tue informazioni genetiche nel loro genoma verranno ricombinate e combinate con le informazioni genetiche del tuo partner. Il tuo genoma viene duplicato ogni volta che ogni cellula si divide. Inoltre, gli acidi nucleici contengono alcuni segmenti chiamati geni che sono responsabili della sintesi di tutte le proteine nelle cellule. Le proprietà dei geni controllano le caratteristiche biologiche del tuo corpo.
Informazioni generali
Ci sono due classi di acidi nucleici: acido desossiribonucleico (meglio noto come DNA) e acido ribonucleico (meglio noto come RNA).
Il DNA è una catena di geni filiforme necessaria per la crescita, lo sviluppo, la vita e la riproduzione di tutti gli organismi viventi conosciuti e della maggior parte dei virus.
I cambiamenti nel DNA degli organismi multicellulari porteranno a cambiamenti nelle generazioni successive.
Il DNA è un substrato biogenetico,si trovano in tutti gli esseri viventi esistenti, dai più semplici organismi viventi ai mammiferi altamente organizzati.
Molte particelle virali (virioni) contengono RNA nel nucleo come materiale genetico. Tuttavia, va detto che i virus si trovano al confine tra natura animata e inanimata, poiché senza l'apparato cellulare dell'ospite rimangono inattivi.
Sfondo storico
Nel 1869, Friedrich Miescher isolò i nuclei dai globuli bianchi e scoprì che contenevano una sostanza ricca di fosforo che chiamò nucleina.
Hermann Fischer scoprì basi purine e pirimidiniche negli acidi nucleici nel 1880.
Nel 1884, R. Hertwig suggerì che le nucleine fossero responsabili della trasmissione dei tratti ereditari.
Nel 1899, Richard Altmann coniò il termine "core acid".
E più tardi, negli anni '40 del 20° secolo, gli scienziati Kaspersson e Brachet scoprirono un legame tra gli acidi nucleici e la sintesi proteica.
Nucleotidi
I polinucleotidi sono costituiti da molti nucleotidi - monomeri collegati tra loro in catene.
Nella struttura degli acidi nucleici sono isolati i nucleotidi, ognuno dei quali contiene:
- Base di azoto.
- Zucchero pentoso.
- Gruppo fosfato.
Ogni nucleotide contiene una base aromatica contenente azoto attaccata a un saccaride pentoso (cinque atomi di carbonio), che, a sua volta, è attaccato a un residuo di acido fosforico. Tali monomeri, quando combinati tra loro, formano polimeriCatene. Sono collegati da legami idrogeno covalenti che si verificano tra il residuo di fosforo di una catena e lo zucchero pentoso dell' altra catena. Questi legami sono chiamati legami fosfodiestere. I legami fosfodiestere formano la spina dorsale fosfato-carboidrato (scheletro) sia del DNA che dell'RNA.
Deossiribonucleotide
Consideriamo le proprietà degli acidi nucleici situati nel nucleo. Il DNA costituisce l'apparato cromosomico del nucleo delle nostre cellule. Il DNA contiene le "istruzioni del software" per il normale funzionamento della cellula. Quando una cellula riproduce il proprio tipo, queste istruzioni vengono trasmesse alla nuova cellula durante la mitosi. Il DNA ha l'aspetto di una macromolecola a doppio filamento attorcigliata in un doppio filo elicoidale.
L'acido nucleico contiene uno scheletro fosfato-desossiribosaccaride e quattro basi azotate: adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T). In un'elica a doppio filamento, l'adenina si accoppia con la timina (AT), la guanina si accoppia con la citosina (G-C).
Nel 1953, James D. Watson e Francis H. K. Crick ha proposto una struttura tridimensionale del DNA basata su dati cristallografici a raggi X a bassa risoluzione. Hanno anche fatto riferimento alle scoperte del biologo Erwin Chargaff secondo cui nel DNA la quantità di timina è equivalente alla quantità di adenina e la quantità di guanina è equivalente alla quantità di citosina. Watson e Crick, che hanno vinto il Premio Nobel nel 1962 per i loro contributi alla scienza, hanno ipotizzato che due filamenti di polinucleotidi formino una doppia elica. I fili, sebbene identici, si attorcigliano in direzioni opposte.indicazioni. Le catene fosfato-carbonio si trovano all'esterno dell'elica, mentre le basi giacciono all'interno, dove si legano alle basi dell' altra catena tramite legami covalenti.
Ribonucleotidi
La molecola di RNA esiste come un filo a spirale a filamento singolo. La struttura dell'RNA contiene uno scheletro di carboidrati fosfato-ribosio e basi di nitrati: adenina, guanina, citosina e uracile (U). Quando l'RNA viene creato sul modello di DNA durante la trascrizione, la guanina si accoppia con la citosina (G-C) e l'adenina con l'uracile (A-U).
I frammenti di RNA vengono utilizzati per riprodurre le proteine all'interno di tutte le cellule viventi, assicurandone la continua crescita e divisione.
Ci sono due funzioni principali degli acidi nucleici. In primo luogo, aiutano il DNA fungendo da intermediari che trasmettono le informazioni ereditarie necessarie agli innumerevoli ribosomi nel nostro corpo. L' altra funzione principale dell'RNA è quella di fornire l'amminoacido corretto di cui ogni ribosoma ha bisogno per produrre una nuova proteina. Esistono diverse classi di RNA.
Messaging RNA (mRNA, o mRNA - template) è una copia della sequenza di base di un segmento di DNA ottenuto come risultato della trascrizione. L'RNA messaggero funge da intermediario tra il DNA e i ribosomi - organelli cellulari che accettano gli amminoacidi dall'RNA di trasferimento e li usano per costruire una catena polipeptidica.
Transfer RNA (tRNA) attiva la lettura dei dati ereditari dall'RNA messaggero, con conseguente processo di traduzioneacido ribonucleico - sintesi proteica. Trasporta anche gli amminoacidi giusti dove vengono sintetizzate le proteine.
L'RNA ribosomiale (rRNA) è l'elemento costitutivo principale dei ribosomi. Lega lo stampo ribonucleotide in un determinato luogo dove è possibile leggere le sue informazioni, avviando così il processo di traduzione.
I MiRNA sono piccole molecole di RNA che agiscono come regolatori di molti geni.
Le funzioni degli acidi nucleici sono estremamente importanti per la vita in generale e per ogni cellula in particolare. Quasi tutte le funzioni che una cellula svolge sono regolate da proteine sintetizzate usando RNA e DNA. Enzimi, prodotti proteici, catalizzano tutti i processi vitali: respirazione, digestione, tutti i tipi di metabolismo.
Differenze tra la struttura degli acidi nucleici
| Dezoskiribonucleotide | Ribonucleotide | |
| Funzione | Memorizzazione e trasmissione a lungo termine di dati ereditari | Trasformazione delle informazioni immagazzinate nel DNA in proteine; trasporto di amminoacidi. Memorizzazione dei dati ereditari di alcuni virus. |
| Monosaccaride | Deossiribosio | Ribosio |
| Struttura | A spirale a doppio filamento | Forma elicoidale a filo singolo |
| Basi nitrati | T, C, A, G | U, C, G, A |
Proprietà distintive delle basi degli acidi nucleici
Adenina e guanina dile loro proprietà sono le purine. Ciò significa che la loro struttura molecolare include due anelli benzenici fusi. La citosina e la timina, a loro volta, appartengono alle pirimidine e hanno un anello benzenico. I monomeri di RNA costruiscono le loro catene usando basi di adenina, guanina e citosina e al posto della timina aggiungono uracile (U). Ciascuna delle basi pirimidiniche e puriniche ha la propria struttura e proprietà uniche, il proprio insieme di gruppi funzionali legati all'anello benzenico.
In biologia molecolare, per indicare le basi azotate vengono utilizzate speciali abbreviazioni di una lettera: A, T, G, C o U.
Zucchero pentoso
Oltre a un diverso insieme di basi azotate, i monomeri di DNA e RNA differiscono per il loro zucchero pentoso. Il carboidrato a cinque atomi nel DNA è il desossiribosio, mentre nell'RNA è il ribosio. Sono quasi identici nella struttura, con una sola differenza: il ribosio aggiunge un gruppo ossidrile, mentre nel desossiribosio è sostituito da un atomo di idrogeno.
Conclusioni
Nell'evoluzione delle specie biologiche e nella continuità della vita, il ruolo degli acidi nucleici non può essere sopravvalutato. In quanto parte integrante di tutti i nuclei delle cellule viventi, sono responsabili dell'attivazione di tutti i processi vitali che avvengono nelle cellule.
