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Struttura chimica degli acidi nucleici

Conosciamo due forme principali di acidi nucleici: l'RNA e il DNA. Entrambi hanno una composizione che li accomuna, perché sono entrambi fatti di uno zucchero pentoso al quale 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'), mentre l'RNA usa 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.

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 in direzione da 5' a 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, mentre 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 destrorsa, ritenuta quella più frequente nelle cellule, può essere assunta dal DNA duplex in condizioni di alta umidità.