La struttura del DNA: i nucleotidi e le basi azotate

Il DNA, acido desossiribonucleico, come l'RNA (acido ribonucleico), è un acido nucleico. Questi sono polimeri lineari di nucleotidi i cui fosfati uniscono le posizioni 3' e 5' di residui di zuccheri successivi. A pH fisiologici, gli acidi nucleici sono polianioni.
I nucleotidi sono composti: da un gruppo fosfato, da uno zucchero a cinque atomi di carbonio (pentosi, C5) e da una base azotata, legata al C(1) dello zucchero. Nei ribonucleotidi il pentosio è un D-ribosio, mentre nei desossiribonucleotidi, o semplicemente deossinucleotidi, che si trovano nel DNA, il pentosio è il 2-deossi-D-ribosio. I gruppi fosfato si possono legare al C(3) o al C(5) di un pentosio. Se il gruppo fosfato viene a mancare, il composto è definito nucleoside. Dunque, il nucleoside è un composto formato da un pentosio e da una base azotata. Le basi azotate, invece, si legano all'atono C(1) del pentosio mediante un legame N-glicosidico con configurazione β dell'anello furanosidico.
Le basi azotate sono molecole planari, aromatiche ed eterocicliche; per la maggior parte esse derivano dalla purina e dalla pirimidina. I principali componenti purinici degli acidi nucleici sono: adenina e guanina. Mentre i principali componenti pirimidinici sono: la citosina, la timina (presente principalmente nel DNA) e l'uracile (presente principalmente nell'RNA). Le prime formano legami glicosidici col ribosio tramite i loro atomi N(9), mentre le pirimidine le formano tramite i loro atomi N(1).
Comunque, i nucleotidi sono sostante biologicamente ubiquitarie che partecipano a quasi tutti i processi biochimici, infatti:
essi costituiscono le unità monomeriche degli acidi nucleici;
i nucleosidi trifosfati, principalmente l'ATP, sono composti “ricchi di energia” (trasportatori di energia) prodotti dalla maggior parte delle vie di produzione di quell'energia che viene usata per sostenere i processi che richiedono grandi quantitativi di energia libera;
i nucleotidi adeninici sono componenti dei coenzimi NAD+, NADP+, FAD+, e coenzima A;
i nucleotidi come ATP, ADP e AMP regolano la maggior parte delle vie metaboliche e fungono da secondi messaggeri.