Cos’è l’acido nucleico?

L’acido nucleico è essenziale per tutte le forme di vita, e si trova in tutte le cellule. L’acido nucleico si presenta in due forme naturali chiamate acido desossiribonucleico (DNA) e acido ribonucleico (RNA).

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Gli acidi nucleici sono fatti di biopolimeri, che sono insiemi di monomeri ripetuti in natura (che creano polimeri) che poi creano nucleotidi, che formano gli acidi nucleici.

Per capire la struttura dell’acido nucleico, è importante capire la struttura dei nucleotidi che compongono l’acido nucleico.

La struttura dell’acido nucleico

Un nucleotide è composto da tre parti collegate da legami. Le tre parti sono un gruppo fosfato, uno zucchero a 5 carboni e una base azotata.

Gruppo fosfato

Il gruppo fosfato è costituito da un atomo di fosforo con quattro atomi di ossigeno caricati negativamente attaccati ad esso.

Zucchero a 5 carboni

Lo zucchero a 5 carboni (noto come pentoso) comprende il ribosio e il desossiribosio, che sono presenti nell’acido nucleico. Sia il ribosio che il desossiribosio hanno cinque atomi di carbonio e un atomo di ossigeno. Attaccati agli atomi di carbonio ci sono atomi di idrogeno e gruppi idrossilici.

Nello zucchero ribosio, ci sono gruppi idrossilici attaccati al secondo e terzo atomo di carbonio. Nello zucchero deossiribosio, c’è un gruppo idrossile attaccato al terzo atomo di carbonio, ma solo un atomo di idrogeno è attaccato al secondo atomo di carbonio.

Base di azoto

La molecola di azoto agisce come una base nell’acido nucleico perché può dare elettroni ad altre molecole e creare nuove molecole attraverso questo processo. Può legarsi a molecole di carbonio, idrogeno e ossigeno per creare strutture ad anello.

Le strutture ad anello sono disponibili in anelli singoli (pirimidine) e doppi (purine). Le pirimidine includono timina, citosina e uracile. Le purine includono adenina e guanina. Le purine sono più grandi delle pirimidine, e le loro differenze di dimensioni aiutano a determinare i loro accoppiamenti nei filamenti di DNA.

Legami dell’acido nucleico

I legami che tengono insieme le molecole di fosforo, zucchero e azoto sono chiamati legami glicosidici e legami esteri.

I legami glicosidici sono fatti tra il primo atomo di carbonio in uno zucchero a 5 carati e il nono atomo di azoto in una base azotata.

I legami esteri si formano tra il quinto atomo di carbonio in uno zucchero a 5 carboni e il gruppo fosfato.

Questi legami non solo tengono insieme un singolo nucleotide, ma anche catene di nucleotidi che creano polinucleotidi che formano l’acido desossiribonucleico (DNA) e l’acido ribonucleico (RNA).

Per creare queste catene, il gruppo fosfato che è legato al quinto atomo di carbonio in uno zucchero a 5 carboni si legherà al terzo atomo di carbonio nel successivo zucchero a 5 carboni. Questo si ripeterà per creare una catena tenuta insieme da una spina dorsale di zucchero-fosfato.

Se lo zucchero in questa catena è uno zucchero ribosio, verrà creato un filamento di RNA.

Per creare il DNA, il filamento di RNA si lega ad un polinucleotide che ha una struttura simile ma antiparallela con legami chiamati legami a idrogeno. Questi legami a idrogeno collegano insieme le pirimidine e le purine nelle basi azotate. In un processo chiamato accoppiamento di basi complementari, la guanina si lega alla citosina e l’adenina alla timina. Questo aumenta l’efficienza energetica degli accoppiamenti di basi, e si troveranno sempre in questo schema.

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La funzione dell’acido nucleico

Ogni tipo di acido nucleico svolge una funzione diversa nelle cellule di tutti gli esseri viventi.

DNA

Il DNA è responsabile della conservazione e codifica delle informazioni genetiche nel corpo. La struttura del DNA permette alle informazioni genetiche di essere ereditate dai bambini dai loro genitori.

Poiché i nucleotidi adenina, timina, guanina e citosina nel DNA si accoppiano solo in una certa sequenza (adenina con timina e guanina con citosina), ogni volta che una cellula duplica il filamento di DNA può specificare la sequenza in cui i nucleotidi devono essere copiati. Come tale, copie accurate di DNA possono essere fatte e trasmesse di generazione in generazione.

All’interno del DNA, sono immagazzinate le istruzioni per tutte le proteine che un organismo farà.

RNA

RNA gioca un ruolo importante nella sintesi proteica e regola l’espressione delle informazioni immagazzinate nel DNA per fare queste proteine. È anche il modo in cui l’informazione genetica è trasportata in certi virus.

• Le varie funzioni dell’RNA includono:
• Creare nuove cellule nel corpo
• Tradurre il DNA in proteine
• Agire come un messaggero tra il DNA e i ribosomi
• Aiuta i ribosomi a scegliere gli amminoacidi corretti per creare nuove proteine nel corpo.

Queste funzioni sono svolte dall’RNA con nomi diversi. Questi nomi includono:

• RNA di trasferimento (tRNA)
• RNA ribosomiale (rRNA)
• RNA messaggero (mRNA).

ATP

Tuttavia, non tutti gli acidi nucleici sono coinvolti nell’elaborazione delle informazioni memorizzate nelle cellule. L’acido nucleico adenosina trifosfato (ATP), composto da una base azotata di adenina, uno zucchero ribosio a 5 carboni e tre gruppi fosfato, è coinvolto nella generazione di energia per i processi cellulari.

I legami tra i tre gruppi fosfato sono legami ad alta energia e forniscono energia alla cellula. Tutte le cellule viventi usano l’ATP per l’energia che permette loro di svolgere le loro funzioni.

Per fornire energia, l’ultimo gruppo fosfato della catena viene rimosso, il che libera energia. Questo processo cambia l’ATP in adenosina difosfato (ADP). La rimozione di due gruppi fosfato dall’ATP genera l’energia necessaria per creare l’adenosina monofosfato (AMP).

L’ATP può essere creato nuovamente attraverso un processo di riciclaggio nei mitocondri che ricarica i gruppi fosfato e li aggiunge nuovamente alla catena.

L’ATP è coinvolta nel trasporto di proteine e lipidi dentro e fuori le cellule, noto come endocitosi ed esocitosi rispettivamente. L’ATP è anche importante per mantenere la struttura generale di una cellula, poiché aiuta a costruire le proprietà citoscheletriche della cellula.

In termini di funzioni corporee specifiche, l’ATP è importante nella contrazione muscolare. Questo include le contrazioni fatte dal cuore mentre batte, così come i movimenti fatti da gruppi muscolari più grandi.

Sommario

L’acido nucleico è una parte essenziale di tutti gli esseri viventi ed è il blocco di costruzione sia del DNA che dell’RNA. Si trova in tutte le cellule e anche in alcuni virus. Gli acidi nucleici hanno un insieme molto vario di funzioni, come la creazione di cellule, l’immagazzinamento e l’elaborazione di informazioni genetiche, la costruzione di proteine e la generazione di cellule di energia.

Anche se le loro funzioni possono differire, le strutture del DNA e dell’RNA sono molto simili, con solo alcune differenze fondamentali nella loro composizione molecolare che li differenziano.

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