Citologia 12 - Nucleotidi ed ATP

Citologia 12 - Nucleotidi ed ATP

I nucleotidi sono composti formati da uno zucchero, una base azotata e dei gruppi fosforici.

Zucchero

Lo zucchero che compone i nucleotidi può essere il Ribosio o il Deossiribosio.

Il Deossiribosio è così chiamato perché ha un atomo di ossigeno in meno rispetto al Ribosio in corrispondenza del secondo atomo di carbonio. Il motivo di questa differenza sta nella stabilità del filamento che ne viene generato. Ribonucleosidi fosfati si uniscono a formare l’RNA (Acido Ribonucleico), mentre i Deossinucleosidi fosfato formano il DNA(l’Acido Deossiribonucleico).

Questi due filamenti rappresentano la forma in cui ​l’informazione è racchiusa nella cellula.

I primi organismi possedevano solo l’RNA che ha il difetto di essere un filamento altamente instabile in quanto l’ossigeno sul secondo carbonio può reagire con il gruppo fosforico e formare spontaneamente una struttura ciclica con conseguente rottura del filamento di RNA e perdita della informazione cellulare. Il DNA

rappresenta un’evoluzione di questo filamento che mancando del gruppo 2’-OH non può ciclizzare spontaneamente.

Basi azotate

Le basi azotate sono delle molecole cicliche contenenti azoto. Ne esistono 5 diverse che possono essere presenti sui nucleotidi. In base al numero di anelli contenuti nella loro struttura si classificano in:

● Purine ​: Adenina e Guanina, contengono due anelli aromatici;

● Pirimidine: ​ Citosina Timina e Uracile, contengono un solo anello aromatico ;

Le basi normalmente legate al ribosio sono la Guanina, l’Adenina, la Citosina e l’Uracile.

Le basi normalmente legate al deossiribosio sono le stesse, fatta eccezione per l’Uracile che nel DNA è sostituito dalla Timina.

Gruppi fosforici

L’ultima componente dei nucleotidi è costituita da uno o più gruppi fosforici, ​si tratta di gruppi con un atomo di fosforo al centro e degli ossigeni legati che gli

forniscono una forte carica negativa.

La struttura composta dalle sole basi azotate legate al ribosio prende il nome di ​nucleoside

​ .

Il nucleotide è costituito invece da un nucleoside a cui si legano da uno a tre gruppi fosforici.

I nucleosidi comprendono la Guanosina,la Adenosina, la Citidina e l’Uridina. Dato che la Timina non è normalmente presente nell’RNA, il nucleoside che la contiene viene nominato 5-metiluridina per analogia alla Uridina che ha una struttura molto simile. I deossinucleosidi sono quelli che hanno il deossiribosio come zucchero. Questi sono la Deossiguanosina, la Deossiadenosina, la Deossicitdina e la Timidina. Nell’ultimo caso non si antepone il prefisso “deossi al nome del nucleoside perché la timina lega unicamente il deossiribosio. La Deossiuridina rappresenta in questo caso una eccezione.

Funzioni dei nucleotidi

I nucleotidi svolgono due funzioni:

● Energetica ​: si tratta di molecole che per idrolisi rilasciano una gran quantità di energia . Un esempio di questo tipo è costituito dall’ Adenosina trifosfato e dalla Guanosina trifosfato.

L’Adenosina trifosfato (oppure più semplicemente ATP) costituisce la fonte di energia delle cellule. L’ ATP è un

nucleotide con tre gruppi fosforici (indicati con P ​

-), che presenta l’

adenina come base azotata e il ribosio come zucchero.

È una nucleotide che ha una particolare rilevanza nelle cellule, rappresenta infatti la moneta energetica che la cellula paga per ogni suo processo. I gruppi fosforici

essendo negativi si respingono tra loro, come se ci fosse una molla ad

allontanarli. Il legame molecolare tra questi gruppi li mantiene vicini tenendo questa molla virtuale carica.

Quindi nella molecola ci sono in totale due legami ad alta energia, uno per ogni

legame tra due gruppi fosforici.

La rottura di uno di questi due legami rilascia l’energia che veniva trattenuta tra i due gruppi e può essere spesa dalla cellula per compiere processi faticosi come pompare delle molecole contro gradiente. Il distacco di un gruppo fosforico dall’ATP porta alla formazione di ADP e al rilascio di energia. Lo stesso discorso vale per il passaggio da ADP ad AMP. L’AMP invece non rappresenta più una riserva energetica in quanto il legame tra il gruppo fosforico e il ribosio non è ad alta energia. Quando un processo richiede molta energia si può avere direttamente il passaggio da ATP ad AMP con liberazione di un gruppo pirofosforico che può scindersi nuovamente e liberare ulteriore energia.

Anche la guanosina trifosfato può essere usata in alcune occasioni dalla cellula in modo simile all’ATP.

● Secondi messaggeri ​: Esistono delle forme cicliche della Adenosina monofosfato e

della guanosina monofosfato generati da specifici enzimi chiamati rispettivamente

Adenilato ciclasi e ​Guanilato ciclasi e sono in grado di trasmettere all’interno della

cellula degli stimoli che interagiscono con la membrana cellulare.