Definizione

nome
plurale: acido nucleico
nu-cle-ic ac-id, nuˈkleɪ.ɪk ˈæsɪd
Qualsiasi del gruppo di composti complessi costituiti da catene lineari di nucleotidi monomerici in cui ogni unità monomerica è composta da acido fosforico, zucchero e base azotata, e coinvolti nella conservazione, replicazione ed espressione delle informazioni ereditarie in ogni cellula vivente

Dettagli

Panoramica

Una biomolecola si riferisce a qualsiasi molecola prodotta da organismi viventi. Come tali, la maggior parte di esse sono molecole organiche. I quattro gruppi principali di biomolecole includono aminoacidi e proteine, carboidrati (specialmente polisaccaridi), lipidi e acidi nucleici. Un acido nucleico si riferisce a qualsiasi gruppo di composti complessi costituiti da catene lineari di nucleotidi monomerici. Ogni componente nucleotidico, a sua volta, è costituito da acido fosforico, zucchero e base azotata. Gli acidi nucleici sono coinvolti nella conservazione, replicazione ed espressione delle informazioni ereditarie. Due tipi principali di acidi nucleici sono l’acido desossiribonucleico (DNA) e l’acido ribonucleico (RNA).

Storia e terminologia

La scoperta degli acidi nucleici fu attribuita al medico e biologo svizzero Friedrich Miescher 1844 -1895, nel 1868. Egli fu in grado di isolare una molecola biologica che non era né una proteina, né un carboidrato, né un lipide dai nuclei dei globuli bianchi. Chiamò il composto nucleina in base alla sua provenienza.1 Le proprietà acide del composto furono scoperte dal chimico tedesco Albrecht Kossel 1853-1927. Era anche noto per essere stato il primo a identificare le nucleobasi: adenina, citosina, guanina, timina e uracile. Più tardi, la nucleina fu sostituita con l’acido nucleico; il termine fu coniato nel 1889 dal patologo tedesco Richard Altmann 1852-1900.2 La nucleina scoperta da Miescher fu in seguito identificata come DNA. Il modello a doppia elica del DNA fu attribuito ai biologi molecolari James Watson (americano) e Francis Crick (inglese) nel 1953. Il loro modello a doppia elica del DNA era basato in gran parte sull’immagine di diffrazione dei raggi X (indicata come Foto 51) di Rosalind Franklin 1920 – 1958 e Raymond Gosling nel1952.

Struttura

Un acido nucleico è un biopolimero composto da unità monomeriche di nucleotidi. Ogni nucleotide che compone un acido nucleico è composto da acido fosforico, zucchero (a 5 carboni) e base azotata. Le catene di nucleotidi in un acido nucleico sono collegate da legami fosfodiesteri 3′, 5′. Questo significa che il gruppo 5′-fosforico di un nucleotide è esterificato con il 3′-idrossile del nucleotide adiacente.

Tipi

I due principali tipi di acidi nucleici sono il DNA e l’RNA. Il DNA è un acido nucleico a doppio filamento che contiene l’informazione genetica di un essere vivente. È essenziale per la crescita cellulare, la divisione e la funzione di un organismo. L’RNA è un acido nucleico a singolo filamento ad eccezione di alcuni RNA virali e siRNA che sono a doppio filamento.

	DNA	RNA
Struttura	DNA è composto da due filamenti che si attorcigliano per formare un’elica, formando una struttura a scala. Ogni filo è costituito da un’alternanza di fosfato (PO4) e zucchero pentoso (2-deossiribosio), e attaccato allo zucchero c’è una base azotata, che può essere adenina, timina, guanina o citosina. Nel DNA, l’adenina si accoppia con la timina e la guanina con la citosina. Non tutti i DNA sono a doppio filamento. Per esempio, un gruppo di virus ha un genoma di DNA a singolo filamento.	L’RNA consiste in una lunga catena lineare di nucleotidi. Ogni unità nucleotidica è composta da uno zucchero, un gruppo fosfato e una base azotata. Si differenzia dal DNA per avere come zucchero il ribosio (deossiribosio nel DNA) e le basi sono adenina, guanina, citosina e uracile. Nell’RNA, l’adenina si accoppia con l’uracile e la guanina con la citosina. Gli RNA sono a filamento singolo, ad eccezione di alcuni virus il cui genoma è costituito da RNA a doppio filamento.
Posizione	Negli eucarioti, la maggior parte del DNA si trova nei nucleoli e nei cromosomi nel nucleo. Una piccola frazione del DNA totale è presente nei mitocondri, nei cloroplasti e nel citoplasma. Nei procarioti e nei virus, il DNA si trova nel citoplasma.	Negli eucarioti, l’RNA si trova nel nucleo e nel citoplasma. Nei procarioti e nei virus, si trova nel citoplasma.
Funzione	Il DNA è un lungo polimero di nucleotidi che codifica la sequenza di aminoacidi durante la sintesi proteica. Il DNA porta il “blueprint” genetico poiché contiene le istruzioni o le informazioni (chiamate geni) necessarie per costruire componenti cellulari come proteine e RNA.	In alcuni virus, l’RNA è il materiale genetico. Per la maggior parte degli organismi, gli RNA sono coinvolti in: sintesi proteica (es. mRNA, tRNA, rRNA, ecc.), modifica post-trascrizionale o replicazione del DNA (es. snRNA, snoRNA, ecc.), e regolazione genica (es. miRNA, siRNA, tasiRNA, ecc.).

Reazioni biologiche comuni

La replicazione del DNA è un processo in cui i filamenti originali (genitori) di DNA nella doppia elica sono separati e ciascuno viene copiato per produrre un nuovo filamento (figlia). Questo processo è detto essere semi-conservativo poiché uno di ogni filamento genitore è conservato e rimane intatto dopo che la replicazione ha avuto luogo. Diversi enzimi, per esempio le DNA polimerasi, sono coinvolti nella replicazione del DNA. Uno dei filamenti parentali della molecola di DNA viene replicato tramite l’accoppiamento delle basi in modo che il nuovo filamento sintetizzato sia complementare al filamento originale o parentale. Cioè la nucleobase purina (adenina e guanina) è accoppiata con la nucleobase pirimidina (citosina e timina). In particolare, l’adenina sarà accoppiata con la timina mentre la guanina con la citosina. La replicazione del DNA è necessaria nella divisione cellulare. Nelle prime fasi della mitosi (profase) e della meiosi (profase I), il DNA viene replicato in preparazione delle ultime fasi in cui la cellula si divide per dare origine a due cellule contenenti copie identiche di DNA. Dopo la replicazione, le copie della molecola di DNA sono controllate da meccanismi di correzione. La replicazione del DNA può essere effettuata artificialmente attraverso una tecnica di laboratorio chiamata reazione a catena della polimerasi che può amplificare il frammento di DNA bersaglio dal genoma.

Reazioni biologiche comuni

Il DNA porta l’informazione genetica che codifica per una particolare proteina. Così, durante la traduzione delle proteine, il codice genetico per una proteina è prima copiato nell’RNA (in particolare, mRNA). Questo processo di creazione di una copia del DNA in mRNA attraverso l’aiuto dell’enzima RNA polimerasi è chiamato trascrizione. Anche se la RNA polimerasi attraversa il filamento di DNA modello da 3′ → 5′, il filamento codificante (non modello) è solitamente usato come punto di riferimento. Quindi, il processo procede in direzione 5′ → 3′, come nella replicazione del DNA. Tuttavia, a differenza della replicazione del DNA, la trascrizione non ha bisogno di un primer per iniziare e utilizza l’accoppiamento di base per creare una copia di RNA contenente uracile invece di timina.
Nei procarioti la trascrizione avviene nel citoplasma mentre negli eucarioti avviene principalmente nel nucleo prima che l’mRNA venga trasportato nel citoplasma per la traduzione o per la sintesi proteica.

Reazioni biologiche comuni

La degradazione degli acidi nucleici produce purine, pirimidine, acido fosforico e un pentoso, D-ribosio o D-deossiribosio.

Importanza biologica

Gli acidi nucleici contengono l’informazione genetica fondamentale per tutte le funzioni cellulari e l’ereditarietà. Mutazioni nel codice genetico possono portare a disturbi e malattie metaboliche. Molti di questi disturbi sono dovuti a una proteina presumibilmente funzionale che apparentemente è prodotta in modo insufficiente o è diventata disfunzionale a causa di una mutazione nel gene o nei geni che la codificano. Molti disturbi e malattie metaboliche sono ereditabili, poiché i geni si trasmettono di generazione in generazione. D’altra parte, le mutazioni sono anche necessarie, evolutivamente parlando. Aumentano la variabilità degli esseri viventi, permettendo loro di adattarsi meglio all’ambiente che cambia in modo simile.

Supplemento

Termine/i derivato/i

• acido desossiribonucleico
• acido ribonucleico
• Minus-filamento dell’acido nucleico
• Acido nucleico di sequenze ripetitive
• Ibridazione dell’acido nucleico in situ

Ulteriori letture

Vedi anche

• biomolecola
• nucleotide
• nucleoside
• nucleobase
• gene
• cromosoma
• nucleoproteina