Polinucleotidi
I polinucleotidi sono sostanze la cui struttura deriva dalla combinazione di un numero variabile di nucleotidi uniti da legami covalenti.
I nucleotidi sono costituiti dalla reazione di condensazione di tre componenti: una base azotata che può essere purinica o pirimidinica, uno zucchero pentoso come ribosio e desossiribosio e un gruppo fosfato
Tra i nucleotidi più comuni ricordiamo l’acido ribonucleico (RNA) , l’acido desossiribonucleico (DNA) e l’adenosina trifosfato (ATP) .
Polinucleotidi
I polinucleotidi sono un biopolimeri costituiti dalla polimerizzazione del monomero nucleotide catalizzata da enzimi appartenenti alla classe delle polimerasi.
Dalla condensazione di due nucleotidi si forma un dinucleotide che presenta un legame fosfodiesterico. In esso un atomo di fosforo è collegato a altre due molecole tramite due legami esterei.
I polinucleotidi ottenuti dalla polimerizzazione di nucleotidi si trovano in tutti gli organismi viventi. Presentano uno scheletro costituito da una sequenza di residui fosforici e zucchero da cui si diramano le basi azotate. Nell’acido ribonucleico le basi azotate sono adenina, citosina, guanina e uracile mentre nell’acido desossiribonucleico le basi adenina, citosina, guanina e timina.
Basi azotate
Una catena polinucleotidica è caratterizzata dalla sequenza delle sue basi, cioè dalla sequenza nucleotidica che costituisce la struttura primaria. Nella struttura primaria del DNA è immagazzinata l’informazione genetica. Un gene è infatti una particolare sequenza di DNA che codifica l’informazione per la costruzione di una proteina.
Le quantità relative di basi azotate variavano da un organismo all’altro, ma in ogni caso, le moli di adenina sono uguali a quelle di timina e le moli di citosina sono uguali a quelle di guanina. La spiegazione di questo fenomeno va ricercata nella struttura secondaria del DNA che è formata da due catene dalla forma di elica. Le catene corrono in direzioni opposte e ognuno dei due filamenti è il calco dell’altro. Ogni base di timina si lega a una di adenina, ogni citosina si lega a una guanina. Ciò spiega il motivo per il quale le moli di adenina sono uguali a quelle di timina e le moli di citosina sono uguali a quelle di guanina.
Struttura del DNA
La struttura del DNA è stata spesso paragonata a quella di una scala a pioli avvolta su se stessa a spirale. I montanti di tale scala sono costituiti dalle sequenze alternate dei gruppi fosforici e di molecole di zucchero, che formano l’ossatura delle due catene di nucleotidi mentre i pioli sono costituiti dalle coppie di basi azotate.
Gli accoppiamenti delle basi azotate non sono casuali, ma condizionati da due fattori: le dimensioni relative delle basi azotate e il numero dei legami a idrogeno che si possono formare tra esse. Infatti l’adenina e la guanina, le due basi puriniche del DNA hanno all’incirca le stesse dimensioni. Sono più grandi delle basi pirimidiniche la timina e la citosina. Pertanto l’accoppiamento sistematico di una base purinica con una base pirimidinica mantiene costante la distanza tra le due catene. Di conseguenza, le due catene che costituiscono il DNA risultano “parallele” tra loro.
Inoltre il massimo numero di legami a idrogeno tra le basi puriniche di una catena e le basi pirimidiniche dell’altra si ottiene quando si verificano gli accoppiamenti:
- adenina-timina ( 2 legami a idrogeno)
- guanina-citosina ( 3 legami a idrogeno)
La costanza della distanza tra le due catene e il massimo numero possibile di legami a idrogeno fanno sì che ad una adenina di una catena corrisponda sempre una timina dell’altra e viceversa; e che a una guanina di una catena corrisponda sempre una citosina dell’altra e viceversa.
I legami di ogni catena sono covalenti e ciò rende particolarmente stabili le singole catene. Le due catene, però, in determinate condizioni possono separarsi tra loro stante la presenza di soli legami a idrogeno che, per scomporsi, richiedono poca energia rispetto ai legami covalenti. Questo fattore è determinante per le funzioni che svolge il DNA nelle cellule e più in generale negli organismi.