1. Struttura del Nucleotide
Gli acidi nucleici (DNA e RNA) sono macromolecole polimeriche costituite dalla ripetizione di unità fondamentali chiamate nucleotidi. Ciascun nucleotide è composto da tre parti distinte legate covalentemente tra loro:
- Un gruppo fosfato: Derivante dall'acido fosforico ($\text{H}_3\text{PO}_4$), conferisce alla molecola carattere acido e carica negativa.
- Un monosaccaride a 5 atomi di carbonio (pentoso): Il ribosio (nell'RNA) o il desossiribosio (nel DNA, privo di un atomo di ossigeno sul carbonio 2').
- Una base azotata: Una molecola ciclica contenente azoto, suddivisa in purine (adenina e guanina, a doppio anello) e pirimidine (citosina, timina e uracile, a singolo anello).
2. Differenze tra DNA e RNA
Sebbene entrambi svolgano un ruolo centrale nella conservazione e nell'espressione dell'informazione genetica, presentano differenze chimiche e strutturali fondamentali:
- DNA (Acido Desossiribonucleico): Contiene desossiribosio, le basi azotate Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) e Guanina (G). Si organizza in un doppio filamento a doppia elica stabilizzato da legami a idrogeno complementari ($A-T$ e $G-C$).
- RNA (Acido Ribonucleico): Contiene ribosio, le basi azotate Adenina (A), Uracile (U - che sostituisce la timina), Citosina (C) e Guanina (G). Solitamente è costituito da un singolo filamento e si presenta in varie forme funzionali (mRNA, tRNA, rRNA).
Nel DNA a doppio filamento la quantità di purine è uguale a quella delle pirimidine, e in particolare vale l'uguaglianza: $$[\text{A}] = [\text{T}] \quad \text{e} \quad [\text{G}] = [\text{C}]$$ Le basi si appaiono stabilmente tramite ponti a idrogeno: A si lega a T con 2 legami, mentre G si lega a C con 3 legami.
📝 Esercizio Esempio Guidato
Testo: Data una sequenza di DNA stampo 5' - ATGCGA - 3', determinare la sequenza del filamento complementare e dell'mRNA trascritto.
Risoluzione passo-passo:
- Filamento complementare di DNA: Applicando la complementarietà ($A \leftrightarrow T$, $G \leftrightarrow C$) e tenendo conto della polarità antiparallela ($3' \rightarrow 5'$):
3' - TACGCT - 5'. - Trascrizione in mRNA: Durante la trascrizione, il filamento di RNA viene sintetizzato in direzione $5' \rightarrow 3'$ utilizzando U al posto di T:
5' - UACSGU - 3'(nota: l'uracile si appaia all'adenina).
🎯 Soluzione: Filamento complementare DNA: 3'-TACGCT-5'; mRNA trascritto: 5'-UACGCU-3'.