Struttura molecolare e ruolo biologico dei nucleotidi
Quando si parla di nucleotidi ci si riferisce alle unità strutturali che vanno a comporre sia il DNA che l’RNA. Si tratta di composti chimici organici che comprendono una base azotata, una molecola di zucchero e una di acido fosforico. Dato che esistono in tutto cinque basi azotate ci sono altrettante tipologie di nucleotidi, escludendo quelli modificati da reazioni enzimatiche.
La disposizione di questi composti determina le informazioni genetiche di una cellula animale o vegetale, ma hanno anche altre funzionalità a livello biologico. Sono coinvolti in diverse reazioni del metabolismo in quanto contribuiscono a formare molecole che immagazzinano energia o la trasferiscono.
La struttura dei nucleotidi
A livello chimico ognuno di questi monomeri si compone di tre elementi legati fra di loro. Vediamoli uno per uno:
- Uno zucchero pentoso, ovvero che contiene cinque atomi di carbonio. Quello che troviamo nei monomeri del DNA è il desossiribosio (da cui acido debossiribonucleico) mentre nella struttura dell’RNA abbiamo il ribosio. Il primo ha formula bruta pari a C5H10O4, mentre il secondo C5H10O5. A livello di massa molecolare dunque il ribosio è più pesante del desossiribosio.
- Una base azotata, che definisce uno dei cinque tipi possibili di nucleotidi. Può trattarsi di una purina (adenina o guanina), formata da due anelli eterociclici azotati, o di una pirimidina (citosina, timina o uracile) che invece ha un solo anello. L’uracile è presente solo nei monomeri dell’RNA, così come la timina solo in quelli del DNA.
- Una molecola di acido fosforico. Si tratta di un acido ternario con formula è H3PO4– ed è la sua presenza che conferisce la natura acida al DNA e all’RNA. A temperatura ambiente non risulta molto reattivo, ma può formare legami estere oltre che sali monoacidi o biacidi.
Le funzioni biologiche delle unità degli acidi nucleici
Il ruolo principale che si associa a questi composti organici è quello di formare i codoni e di conseguenza i geni che poi i ribosomi traducono in proteine.
I nucleotidi del DNA conservano il codice che conserva la composizione delle proteine, mentre quelli dell’RNA trasportano queste informazioni dal nucleo al citoplasma.
Questi però sono solo i composti monofosfati, che legano una sola molecola di acido fosforico. Oltre a comporre gli acidi nucleici agiscono come coenzimi per alcune funzioni cellulari, Un esempio è l’NADH, un acronimo che sta per nicotinammide adenina dinucleotide. Come sappiamo ha il compito di trasferire gli elettroni nella fosforilazione ossidativa.
Un altro esempio di coenzima ottenuto dalla modificazione di uno di questi composti è il CoA che interviene nel ciclo di Krebs, ossia il 3‘fosfoadenosina trifosfato. Ma non possiamo dimenticarci dei nucleotidi trifosfatici, ovvero l’ATP (adenosina trifosfato). Si ricavano dai monofosfatici a cui si aggiungono altri residui fosfatici.
Negli organismi l’ATP svolge il ruolo di valuta energetica per le cellule dato che è sotto forma di questa molecola che si accumula l’energia le reazioni metaboliche del catabolismo. Questa si libera quando si scinde il legame con il terzo gruppo fosfato e l’ATP diventa ADP. In alcune reazioni perde anche il secondo gruppo fosfato diventando AMP.
