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nicotinammide
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 Inserito il - 26 novembre 2011 : 16:21:46
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ACIDI NUCLEICI DNA - RNA
Come le proteine sono polimeri formati dalla ripetizione di unità monomeriche dette amminoacidi, gli acidi nucleici sono polimeri costituiti dalla ripetizione di unità monomeriche dette NUCLEOTIDI.
NUCLEOTIDE
Immagine:
55,39 KB
Un nucleotide è semplicemente una grossa molecola formata da 3 parti:
Uno zucchero a 5 atomi di carbonio che può essere il DESOSSIRIBOSIO (nel DNA) o il RIBOSIO (nell'RNA). Questo zucchero è sempre legato da una parte ad una molecola detta BASE AZOTATA, colorata in verde, e dall'altra ad una molecola detta GRUPPO FOSFATO, colorato in giallo. Gli zuccheri li ho approfonditi nei post precedenti, ci rimane da vedere cosa sono le basi azotate e il gruppo fosfato.
BASE AZOTATA
Immagine:
57,29 KB
Le basi azotate sono 5 molecole così chiamate perchè hanno proprietà basiche e sono molto ricche di atomi di azoto (N). Sono divise in due grandi famiglie:
PURINE (adenina e guanina) ---> hanno una struttura a due anelli
PIRIMIDINE (citosina, timina e uracile) ---> hanno una struttura a singolo anello.
GRUPPO FOSFATO
Immagine:
9,64 KB
E' un gruppo funzionale di grande importanza formato da un atomo di fosforo (P) centrale legato ad un atomo di O tramite doppio legame covalente, a due gruppi alcolici OH tramite singoli legami covalenti e ad un altro atomo di O che lega qualcos'altro (R). La R sta ad indicare che il gruppo fosfato è legato a qualcos'altro. Nel nostro caso quel qualcos'altro è lo zucchero a 5 atomi di carbonio come potete vedere nella prima figura in alto.
Il gruppo fosfato ha due importantissime proprietà:
- E' ACIDO --> perchè gli idrogeni (H) che vedete in figura tendono ad essere rilasciati in soluzione sotto forma di H+ (il processo generale l'ho già spiegato nei post precedenti). Quindi gli H+ (protoni) in soluzione aumenteranno rendendo acido l'ambiente e il pH si abbasserà.
- E' POLARE --> quando ci sono gruppi OH in una molecola dovete sempre pensare alla polarità, è polare, cioè è solubile in acqua. Questo perchè l'ossigeno attira fortemente a se l'elettrone dell'idrogeno e se lo frega, l'idrogeno verrà quindi rilasciato sotto forma di H+ in soluzione e l'ossigeno avrà una carica negativa in più dal momento che si è fregato l'elettrone dell'idrogeno. Questa carica negativa attrarrà debolmente per mezzo di attrazioni elettrostatiche le molecole d'acqua che sono polari. Anche tutto questo discorso sulla polarità l'ho già trattato. Sappiate dunque che le molecole contenenti gruppi fosfato sono più solubili in acqua.
Ecco un'immagine che mostra le interazioni elettrostatiche tra una molecola d'acqua polare e il gruppo fosfato, ciò è sinonimo di solubilità:
Immagine:
36,42 KB
Dal momento che DNA ed RNA sono costituiti dall'alternarsi di nucleotidi legati tra loro uno dietro l'altro, se ogni nucleotide ha un gruppo fosfato acido e polare ne deriva che l'intero DNA e l'intero RNA saranno molecole acide (infatti si chiamano acido desossiribonucleico e acido ribonucleico) e polari, cioè solubili in acqua.
Ritorniamo adesso al nostro nucleotide di partenza:
Immagine:
55,39 KB
Voglio sottolineare una cosa abbastanza importante: un nucleotide deprivato del suo gruppo fosfato si chiama NUCLEOSIDE. In altri termini un nucleoside è semplicemente lo zucchero a 5 atomi di carbonio legato alla base azotata e a nulla più:
Immagine:
67,68 KB
Tutta la parte cerchiata in rosso è un ---> NUCLEOSIDE
Tutta l'intera immagine rappresenta un ---> NUCLEOTIDE
Detto questo torniamo a parlare dei nucleotidi:
la varietà dei nucleotidi presente in natura è minore rispetto alla varietà di amminoacidi che possono esistere. Nei post precedenti abbiamo detto che gli amminoacidi differiscono solo per il tipo di gruppo R al quale sono legati. Siccome in natura esistono 20 gruppi R differenti allora vi saranno 20 amminoacidi differenti. Il concetto è molto simile per i nucleotidi: essi hanno una base chimica strutturale che non varia mai costituita dallo zucchero a 5 atomi di carbonio legato al gruppo fosfato. Ciò che PRINCIPALMENTE varia è invece il tipo di base azotata e siccome abbiamo detto che ne esistono 5 (adenina, timina, guanina, citosina, uracile), è logico pensare che in natura esistono 5 tipi di nucleotidi diversi:
- Adenosina monofosfato
- Timina monofosfato
- Guanosina monofosfato
- Citosina monofosfato
- Uracile monofosfato
Per esempio il nucleotide che ho rappresentato nella prima immagine di questo post ha come base azotata l'adenina--> si chiamerà quindi adenosina monofosfato. Perchè monofosfato? Perchè ovviamente è presente un solo gruppo fosfato.
Altra cosa che può variare è il tipo di zucchero a 5 atomi di carbonio: può essere il desossiribosio (lo si trova nei nucleotidi che formano il DNA) o il ribosio (lo si trova nei nucleotidi che formano l'RNA).
Non mi dilungo a parlare delle differenze tra DNA e RNA perchè saranno cose viste in seguito.
Come ho detto all'inizio i nucleotidi sono i monomeri degli acidi nucleici (DNA ed RNA) ---> questi acidi nucleici sono grosse macromolecole polimeriche formate da un continuo susseguirsi di nucleotidi uno dietro l'altro legati tra loro per mezzo di legami covalenti chiamati LEGAMI FOSFODIESTERICI.
Nell'immagine in basso vediamo come due nucleotidi vicini (uno cerchiato in rosso, l'altro in verde) reagiscono tra loro legandosi stabilmente tramite legame fosfodiesterico:
Immagine:
52,27 KB
Il legame fosfodiesterico si forma grazie ad una reazione di condensazione tra due nucleotidi vicini, ossia una reazione in cui viene persa una molecola d'acqua (un OH lo perde lo zucchero di un nucleotide e un H lo perde il fosfato dell'altro nucleotide vicino quindi in totale è una molecola di H2O perduta) e come conseguenza si forma un legame covalente tra il gruppo fosfato del primo nucleotide e lo zucchero dell'altro nucleotide. Questo legame covalente si chiama LEGAME FOSFODIESTERICO ed è importantissimo perchè la sequenza dei nucleotidi che si susseguono uno dietro l'altro a formare il DNA o l'RNA è una struttura architettonica retta proprio grazie alla presenza di questi legami. In altri termini, i legami fosfodiesterici reggono l'intera impalcatura di DNA e RNA proprio come i legami peptidici reggono l'intera struttura delle proteine e i legami glicosidici reggono l'intera struttura dei polisaccaridi. Quindi sono legami molto forti, molto stabili e miracolosi.
Notate inoltre che quando si formano macromolecole polimeriche a partire da monomeri si hanno sempre reazioni di condensazione:
- Monosaccaridi si legano tra loro tramite legami covalenti glicosidici grazie ad una reazione di condensazione formando disaccaridi e polisaccaridi.
- Amminoacidi si legano tra loro tramite legami covalenti peptidici grazie ad una reazione di condensazione formando catene polipeptidiche.
- Nucleotidi si legano tra loro tramite legami fosfodiesterici grazie ad una reazione di condensazione formando acidi nucleici DNA ed RNA.
Quando Dio ha progettato queste molecole lo ha fatto adottando la stessa logica.
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