Le molecole informazionali

Le molecole informazionali

Gli acidi nucleici, cioè l'acido desossiribonucleico (DNA) e l'acido ribonucleico (RNA), sono macromolecole costituite da subunità monomeriche dette nucleotidi. DNA e RNA sono quindi polinucleotidi. Mentre il DNA contiene le informazioni genetiche della cellula, l'RNA agisce da intermediario nel convertire tali informazioni in catene amminoacidiche che concorreranno alla formazione di proteine. Un nucleotide è composto da tre parti: uno zucchero a cinque atomi di carbonio (ribosio nell'RNA e desossiribosio nel DNA), una base azotata e uno o più gruppi fosfato (PO43-). Dal punto di vista chimico le basi azotate degli acidi nucleici appartengono a due classi distinte. Le basi puriniche, adenina e guanina, contengono due anelli eterociclici (anelli costituiti da più di un solo tipo di elemento) fusi insieme. Le basi pirimidiniche, timina, citosina e uracile contengono un solo anelo eterociclico a 6 termini. Guanina, adenina e citosina sono presenti sia nel DNA che nell'RNA; la timina si ritrova invece sono le DNA e l'uracile sono nell'RNA. In un nucleotide la base è unita ad uno zucchero (un pentoso) tramite un legame glicosidico tra il carbonio in posizione 1 del pentoso e l'azoto in posizione 1 di una base pirimidinica, o quello in posizione 9 di una base purinica. Il complesso, privo di gruppo fosfato, costituito dalla base azotata legata allo zucchero, viene indicato come nucleoside. I nucleotidi sono quindi nucleosidi contenenti uno o più gruppi fosfato. I nucleotidi, oltre ad essere costituenti degli acidi nucleici, sono anche fonte di energia, basti pensare all'ATP (adenosintrifosfato). La rottura di un legame fosfato libera energia, che sarà a disposizione delle reazioni cellulari che la richiederanno.
Nelle cellule il DNA è presente nella forma a doppio filamento. Ogni cromosoma contiene due filamenti di DNA, ognuno costituito da svariati nucleotidi uniti da legami fosfodiestere. I due filamenti si mantengono appaiati grazie ai legami idrogeno che s'instaurano tra i nucleotidi di un filamento e i nucleotidi complementari dell'altro filamento. Quando basi puriniche si vengono a trovare affacciate a basi pirimidiniche possono originarsi legami idrogeno. Quindi avremo interazioni tra l'adenina e la timina,e tra citosina e guanina. Tutti gli acidi ribonucleici, invece, tranne poche eccezioni, sono molecole a singolo filamento. Tuttavia, le molecole di RNA sono generalmente in grado di ripiegarsi su se stesse in corrispondenza di regioni dove sia possibile un appaiamento tra basi complementari. Il livello strutturale definito dal complesso di tali ripiegamenti viene detto struttura secondaria. Il ruolo dell'RNA nella cellula è triplice:
L'RNA messaggero (mRNA) contiene una copia dell'informazione genetica del DNA, sottoforma di molecola a singolo filamento la cui sequenza di basi è complementare a quella del DNA.
Gli RNA transfer (tRNA) sono invece molecole che funzionano da “adattatori” nel corso della sintesi proteica ossia consentono di convertire l'informazione genetica del “linguaggio dei nucleotidi” al “linguaggio degli amminoacidi”, i costituenti delle proteine.
Gli RNA ribosomiali (rRNA), dei quali sono noti diversi tipi, rappresentano importanti componenti strutturali e catalitici dei ribosomi, cioè del macchinario cellulare deputato alla sintesi proteica.
Gli amminoacidi, come sappiamo, sono le subunità monomeriche delle proteine. La maggior parte di essi contiene solo carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto, ma tra i 21 amminoacidi comunemente presenti nelle cellule due contengono anche zolfo e uno anche selenio. Tali amminoacidi contendono due importanti gruppi funzionali, un gruppo carbossilico (-COOH) e un gruppo amminico (-NH2). Si tratta di due gruppi funzionalmente rilevanti, poiché il legame covalente che si forma (con eliminazione di una molecola d'acqua) tra il carbonio del gruppo carbossilico di un amminoacido e l'azoto del gruppo amminico di un secondo amminoacido costituisce il legame caratteristico delle proteine, detto legame peptidico. Gli amminoacidi hanno una struttura generale, ma differiscono tra loro per il tipo di residuo laterale (indicato di solito con R) legato al carbonio α che conferisce anche le proprietà chimiche.