Acidi nucleici (DNA e RNA): struttura, differenze, mRNA e funzioni biologiche
Definizione e ruolo centrale
Gli acidi nucleici (DNA e RNA) sono i polimeri dell'informazione ereditaria: conservano, trasmettono ed esprimono le istruzioni genetiche per la sintesi proteica e la regolazione cellulare.
Chimica del DNA
- Polimero di deossiribonucleotidi (alto peso molecolare, filamentoso).
- Nucleotide = desossiribosio (pentoso) + base azotata + acido fosforico.
- 4 basi: adenina (A), guanina (G), timina (T), citosina (C).
- Struttura secondaria: doppia elica (Watson-Crick, 1953) - basi complementari A-T (2 ponti H), G-C (3 ponti H); antiparallele, destrorsa.
- Localizzazione: nucleo (cromosomi), mitocondri (mtDNA circolare).
Chimica dell'RNA
- Polimero di ribonucleotidi.
- Nucleotide = ribosio (pentoso con -OH in 2') + base + fosfato.
- 4 basi: A, G, uracile (U), C (U sostituisce T).
- Struttura: prevalentemente a singolo filamento; forma strutture secondarie (forcine, pseudonodi) per accoppiamento basi intramolecolare.
- Localizzazione: citoplasma (ribosomi, mRNA, tRNA, rRNA) + nucleo (snRNA, snoRNA, lncRNA) + mitocondri.
Differenze chiave DNA vs RNA
| Caratteristica | DNA | RNA |
|---|
| Zucchero | Desossiribosio | Ribosio |
| Basi | A, G, C, T | A, G, C, U |
| Struttura | Doppia elica stabile | Singolo filamento, strutture complesse |
| Localizzazione principale | Nucleo (cromosomi) | Citoplasma |
| Funzione primaria | Archivio informazione genetica | Espressione genica (mRNA, tRNA, rRNA, regolatori) |
| Stabilità chimica | Alta (no -OH 2') | Bassa (idrolisi alcalina -OH 2') |
RNA messaggero (mRNA)
- Scoperto 1956: Volkin & Astrachan.
- Copia complementare di un gene (trascrizione) → modello per traduzione proteica (ribosomi).
- Rappresenta 5-10% RNA totale cellulare; vita breve (minuti-ore) → turnover rapido = regolazione fine.
- Eucarioti: pre-mRNA → splicing (introni rimossi, esoni uniti) + capping 5' + poliadenilazione 3' → mRNA maturo.
Funzioni biologiche degli acidi nucleici
- Sintesi enzimi/proteine (trascrizione + traduzione).
- Differenziazione cellulare (regolazione espressione genica).
- Ereditarietà: trasmissione caratteri parentali → prole.
- Variabilità genetica (mutazioni, ricombinazione) → motore evoluzione.
- Determinazione sesso (cromosomi X/Y, sistemi Z/W, temperatura, ecc.).
- Regolazione epigenetica (ncRNA: miRNA, siRNA, lncRNA).
- Catalisi (ribozymi: RNA con attività enzimatica).