Nucleotidi: classificazione, funzioni

I nucleotidi sono gli elementi costitutivi degli acidi nucleici come il DNA e l’RNA,  polimeri costituiti da lunghe catene di nucleotidi e sono direttamente o indirettamente coinvolti in tutti i processi che si verificano in natura. Non sorprende quindi che i costituenti dei nucleotidi siano stati alterati chimicamente, ovvero nel residuo della base azotata, nella frazione di zucchero e anche nel gruppo fosfato, spesso allo scopo di scoprire composti utili in medicina.

I nucleotidi sono esteri fosfatici di nucleosidi che contengono uno zucchero legato tramite un legame glicosidico con basi puriniche e pirimidiniche e forniscono energia chimica e partecipano alla segnalazione cellulare e formano un secondo messaggero nei processi cellulari.

Gli acidi nucleici sono, unitamente a carboidrati, proteine e amminoacidi, tra i principali gruppi di biomolecole. Essi  sono coinvolti nella conservazione, replicazione ed espressione delle informazioni ereditarie.

Struttura dei nucleotidi

Proprio come le proteine ​​sono biopolimeri fatti di amminoacidi, gli acidi nucleici sono biopolimeri fatti di nucleotidi , uniti insieme per formare una lunga catena. Un nucleotide è formato da tre subunità: una base azotata, uno zucchero a cinque atomi di carbonio e un gruppo fosfato La componente zuccherina può essere ribosio o desossiribosio .
Il ribosio è il componente zuccherino dei nucleotidi che compongono l’RNA mentre il desossiribosio è la componente zuccherina del DNA. Ciascun gruppo fosfato collega gli zuccheri di due monomeri nucleotidici adiacenti. I gruppi fosfato e le porzioni zuccherine costituiscono la spina dorsale dell’acido nucleico.

I nucleotidi, per la loro composizione chimica, sono definiti esteri fosforici dei nucleosidi.

Nel DNA, l’orientamento dei due filamenti è in direzioni opposte. Questo per consentire l’accoppiamento delle basi secondo il principio di complementarietà. Oltre alla lunga catena degli acidi nucleici, i nucleotidi si trovano anche in forme cicliche. I nucleotidi ciclici si formano quando il gruppo fosfato è legato due volte alla parte zuccherina, in particolare ai due gruppi ossidrile dello zucchero costituente.

Oltre al ruolo dei nucleotidi come subunità degli acidi nucleici, sono anche vettori di energia. Trasportano energia chimica che la cellula utilizza per alimentare varie attività cellulari. L’adenosina trifosfato (ATP) è di gran lunga il più utilizzato. L’ATP è il principale trasportatore di energia dalle reazioni esoergoniche a quelle endoergoniche ed è uno dei più importanti composti che costituisce il collegamento chimico fra catabolismo e anabolismo.

Tale molecola è costituita dalla base azotata adenina, legata allo zucchero ribosio, al quale, a sua volta, sono legati in sequenza tre gruppi fosfato

Classificazione

I nucleotidi fondamentali si dividono in purine e pirimidine in base alla struttura della base azotata. Le basi puriniche includono adenina e guanina mentre quelle  pirimidiniche sono timina e citosina e uracile. Nell’RNA l’uracile sostituisce la timina

Nel DNA, la timina complementare si accoppia con l’adenina mentre nell’RNA l’uracile si abbina con l’adenina.

Il nucleotide è costituito da una base azotata (adenina, citosina, guanina, timina o uracile nel caso dell’RNA), uno zucchero pentoso (a 5 atomi di carbonio detto deossiribosio per il DNA e ribosio per la molecola di RNA) e un gruppo fosfato.

Funzioni

Oltre a fungere da precursori degli acidi nucleici, servono anche come importanti cofattori nella segnalazione e nel metabolismo cellulare.

L’aggiunta di uno o due altri residui fosforici nella catena produce i nucleosidi difosfato e trifosfato, fondamentali nel metabolismo energetico della cellula. Questi cofattori includono il CoA, flavina adenina dinucleotide, flavina mononucleotide, adenosina trifosfato e nicotinammide adenina dinucleotide fosfato.

I più importanti sono ADP e ATP, rispettivamente adenosina difosfato e adenosina trifosfato. I nucleosidi trifosfati, in particolare, trasportano pacchetti di energia chimica che sono utilizzati in molte attività cellulari che richiedono energia, ad esempio sintesi di amminoacidi, sintesi proteica, divisione cellulare, movimenti interni e intercellulari.

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