Codice Genetico

Struttura chimica degli acidi nucleici

Conosciamo due forme principali di acidi nucleici: l'RNA e il DNA. Tutti e due hanno una composizione che li accomuna, perché sono entrambi fatti di uno zucchero pentoso alla cui estremità 5' è legato un gruppo fosfato che conferisce acidità alla molecola, mentre all'estremità 1' si lega una base azotata.

Differenze tra DNA e RNA

La differenza tra DNA e RNA è nella composizione dello zucchero centrale; il DNA usa un deossiribosio (non ha l'OH in 2'), RNA invece un semplice ribosio (ha l'OH in 2' che conferisce instabilità). I nucleotidi che vengono aggiunti durante la sintesi del DNA hanno tre gruppi fosfato legati in 5', e vengono chiamati dNTPs.

Basi azotate

Le basi azotate possono essere classificate come purine (due anelli) o pirimidine (un anello). Le purine sono Adenina e Guanina, mentre le pirimidine sono Citosina e Timina (A, G, C, T). La timina viene sostituita dall'Uracile nelle strutture RNA.

Regola di Chargaff

Grazie alla Regola di Chargaff, che prevede che la percentuale di A è sempre uguale alla percentuale di T, e la percentuale di C è sempre uguale alla percentuale di G, e dunque vale solo per il DNA, si è infine stabilito che A-T e C-G si legano con molta affinità tra loro, questo non esclude legami unici o fuori dalla norma.

Legami nei polinucleotidi

Spiegata la struttura trivalente (gruppo fosfato, zucchero, base azotata) dei nucleotidi, possiamo concentrarci sui legami all'interno dei polinucleotidi; cioè i legami tra i nucleotidi stessi. Diversi nucleotidi possono creare un filamento singolo grazie al legame fosfodiesterico che si forma tra 5' (del primo nucleotide sotto) e 3' (del secondo nucleotide sopra). Ricordati che lo zucchero sotto ha in posizione 4' un CH₂ che allunga lo zucchero per dargli quel 5', mentre lo zucchero sopra in 3' non ha il CH₂. Dunque è importante ricordarsi che l'acido nucleico cresce da 5' in 3' (5' → 3').

Un altro legame è il legame idrogeno che si forma tra le basi azotate di due stringhe diverse. A e T formano due legami, C e G formano invece tre legami idrogeno. Questo implica la presenza di un solco maggiore e uno minore. Il solco maggiore sarà presente lì dove ci saranno più atomi che possono essere donati.

Strutture alternative del DNA

Spiegati i legami possiamo passare alle strutture alternative del DNA. Esistono tre strutture principali che una elica di DNA può assumere: A, B e Z. Ricordiamoci che il DNA viene curvato per via del Tilt e del Roll (non del Twist) tra i nucleotidi.

Tornando alle forme: la forma B, destra, ritenuta quella più frequente nelle cellule, può essere assunta dal DNA duplex in condizioni di alta umidità; la forma A destra si può trovare in vivo in soluzione poco idratata. Siccome il ribosio ha -OH in posizione 2', l'RNA è instabile e non può assumere la forma B, ma assume la forma A con solchi maggiori stretti e profondi e solchi minori larghi e più accessibili. La forma Z invece è sinistra, è fenotipicamente "lunga e magra" rispetto alla forma B che risulta tarchiata. Anche la forma Z, come la forma A, può essere trovata in natura, specialmente in DNA con alto numero di alterazioni tra purine e pirimidine.

Strutture complesse

Esistono poi strutture a tripla elica e i quartetti G. Le strutture a tripla elica sono praticamente un duplex con 5' legato ad un 3', e il 3' è legato ad un terzo filamento che cresce in 3'. Dunque partendo da destra risulterebbero 3 filamenti con crescita 5' – 3' – 3'. Siccome non sono interamente legati questi filamenti, ma sono legati solo in zone specifiche in modo da formare un "biscotto", ogni intervallo che forma la tripla elica presenterà un solo tipo di basi azotate. In questo caso il 5' ha solo pirimidine (C e T) in quella zona legata, il primo 3' avrà solo purine (G e A), mentre l'ultimo 3' (quello che chiude il biscotto) avrà pirimidine come il 5'.

I quartetti G invece si formano quando i filamenti presentano sullo stesso piano più di 3 di G consecutive. I filamenti possono essere attorcigliati uno intorno all'altro in modi diversi, oppure possono essere paralleli uno all'altro.

Conclusioni

Possiamo concludere citando le ultime forme; le strutture cruciformi e a forcina, che andremo a vedere più a fondo in seguito.