Name: nucleic acids and genetic information
Uploaded: 2020-11-23T11:47:33.000Z
Duration: 3 min 14 s
Channel: JoVE

- Gli acidi nucleici sono
polimeri dei nucleotidi.

Monomeri composti da zuccheri pentosi,

un gruppo di fosfati e una base azotata.

All&#x27;interno della molecola
di zucchero, i cinque carboni

sono numerati da uno a cinque.

In ogni notazione, viene rivelato

che gruppo si lega a che numero.

Per esempio, il secondo
carbonio pu&#xF2; legarsi

a un atomo di idrogeno per
creare un monosaccaride,

il deossiribosio, come nell&#x27;acido
deossiribonucleico, o DNA.

In quello spazio pu&#xF2; anche
nascere un gruppo ossidrilico,

che forma uno zucchero riboso
(acido ribonucleico o RNA).

Per formare lo scheletro di
zucchero e fosfato alternato,

il quinto carbonio deve
legarsi a un gruppo fosfato.

Questo si lega al terzo carbonio
del nucleotide successivo,

creando una catena a legame fosfodierico.

Questa disposizione decide la direzione,

la sequenza in cui gli acidi
nucleici vengono letti.

Dal quinto al terzo su una sola fila.

Il carbonio meno importante,
il primo, si lega

a una base azotata,

con una di due possibili
strutture ad anello.

Le piramidine, come la
citosina, la timina e l&#x27;uracile,

hanno un singolo anello organico,

mentre le purine, le adenine e le guanine

hanno due anelli.

I legami a idrogeno tra le
basi azotate di due file

separate creano la doppia elica del DNA.

La guanina si lega sempre alla citosina,

l&#x27;adenina sempre alla timina.

L&#x27;RNA contiene uracile
al posto della timina

ed &#xE8; quindi composto da una sola fila.

Travers, Andrew e Georgi Muskhelishvili. "Struttura e funzione del DNA". Il giornale FEBS 282, n. 12 (2015): 2279–95. [<a href="https://doi.org/10.1111/febs.13307" target="__blank">Sorgente</a>]

acidi nucleici

Nucleic Acids

<h4>Panoramica</h4>

Gli acidi nucleici sono lunghe catene di nucleotidi collegati tra loro da legami di fosforo. Ci sono due tipi di acidi nucleici: acido deossiribonucleico, o DNA, e acido ribonucleico, o RNA. I nucleotidi nel DNA e nell&#x27;RNA sono costituiti da uno zucchero, una base di azoto e una molecola di fosfato.

<h4>Gli acidi nucleici sono il materiale genetico della cellula</h4>

Il materiale ereditario di una cellula &#xE8; costituito da acidi nucleici, che consentono agli organismi viventi di trasmettere informazioni genetiche da una generazione all&#x27;altra. Esistono due tipi di acidi nucleici: l&#x27;acido deossiribonucleico (DNA) e l&#x27;acido ribonucleico (RNA). IL DNA e l&#x27;RNA differiscono solo leggermente nella loro composizione chimica, ma svolgono ruoli biologici completamente diversi.

<h4>Gli acidi nucleici sono polimeri di Nucleotidi</h4>

Chimicamente, gli acidi nucleici sono polinucleotidi, catene di nucleotidi. Un nucleotide &#xE8; composto da tre componenti: uno zucchero pentosio, una base di azoto e un gruppo di fosfati. Lo zucchero e la base insieme formano un nucleoside. Quindi, un nucleotide &#xE8; a volte indicato come un monofosfato nucleoside. Ognuno dei tre componenti di un nucleotide svolge un ruolo chiave nell&#x27;assemblaggio complessivo degli acidi nucleici.

Come suggerisce il nome, uno zucchero pentosio ha cinque atomi di carbonio, che sono etichettati 1o, 2o, 3o, 4oe 5o. Lo zucchero pentosio inel RNA &#xE8; il riboso, il che significa che il 2o carbonio trasporta un gruppo di idrossili. Lo zucchero nel DNA &#xE8; il deossiribosio, il che significa che il 2o carbonio &#xE8; attaccato ad un atomo di idrogeno. Lo zucchero &#xE8; attaccato alla base di azoto al 1o carbonio e la molecola di fosfato al 5o carbonio.

<h4>I nucleotidi sono collegati tra loro da legami fosfodiesterici </h4>

La molecola fosfato attaccata al 5o carbonio di un nucleotide pu&#xF2; formare un legame covalente con il gruppo 3oxil di un altro nucleotide, collegando i due nucleotidi insieme. Questo legame covalente &#xE8; chiamato legame fosfodiesterico. Il legame fosfodiesterico tra i nucleotidi crea una spina dorsale alternante di zucchero e fosfato in una catena polinucleotide. Collegare l&#x27;estremit&#xE0; 5o di un nucleotide all&#x27;estremit&#xE0; 3o di un altro impartisce la direzionalit&#xE0; alla catena dei polinucleotidi, che svolge un ruolo chiave nella replicazione del DNA e nella sintesi dell&#x27;RNA. Ad un&#x27;estremit&#xE0; della catena del polinucleotide, chiamata estremit&#xE0; 3o, lo zucchero ha un gruppo gratuito di 3 ossidi.o All&#x27;altra estremit&#xE0;, l&#x27;estremit&#xE0; 5o, lo zucchero ha un gruppo gratuito di 5fofosfati.

<h4>Pirimidine e purine sono le due principali classi di basi di azoto</h4>

Le basi di azoto sono molecole contenenti uno o due anelli costituiti da atomi di carbonio e azoto. Queste molecole sono chiamate &#x22;basi&#x22; perch&#xE9; sono chimicamente basiche e possono legarsi agli ioni di idrogeno. Ci sono due classi di basi di azoto: pirimidine e purine. Le pirimidine hanno una struttura ad anello a sei membri, mentre le purine sono costituite da un anello a sei membri fuso in un anello a cinque membri. Le pirimidine includono citosina (C), timina (T) e uracile (U). Le purine includono adenina (A) e guanina (G).

La citosina, l&#x27;adenina e la guanina sono presenti sia nel DNA che nell&#x27;RNA. Tuttavia, la timina &#xE8; specifica per il DNA, e l&#x27;uracile si trova solo nell&#x27;RNA. Le purine e i pirimidine possono formare legami di idrogeno tra loro in un particolare modello, basato sulla presenza di gruppi chimici complementari che sono analoghi a pezzi di un puzzle. In condizioni cellulari normali, l&#x27;adenina forma legami di idrogeno con timina (nel DNA) o uracile (in RNA), mentre la guanina forma legami di idrogeno con la citosina. Questo abbinamento di basi complementare &#xE8; fondamentale per la struttura e la funzione del DNA.

<h4>Struttura del DNA e dell&#x27;RNA</h4>

Il DNA adotta una struttura a doppia elica all&#x27;interno della cellula. Una doppia elica &#xE8; composta da due catene polinucleotidiche, chiamate fili, che si snodano l&#x27;una intorno all&#x27;altra in modo elicoidale (cio&#xE8; spirale). I due fili sono in orientamenti opposti, o sono &#x22;antiparalleli&#x22; tra loro, il che significa che l&#x27;estremit&#xE0; 5o di un filo &#xE8; vicino alla fine 3o fine di un altro. I due fili sono tenuti insieme attraverso l&#x27;abbinamento di basi complementari (ad esempio, citosina con guanina).

In una doppia elica del DNA, la spina dorsale del fosfato di zucchero &#xE8; presente all&#x27;esterno, mentre le basi legate all&#x27;idrogeno sono all&#x27;interno. L&#x27;RNA si verifica principalmente come una molecola a filamento singolo. Il singolo filamento di RNA pu&#xF2; formare strutture secondarie localizzate attraverso l&#x27;accoppiamento di base complementare intrafilato. Diversi tipi di strutture secondarie dell&#x27;RNA hanno funzioni distinte all&#x27;interno della cellula.

Acidi nucleici

Nucleic acids are the most important macromolecules for the continuity of life. They carry the cell&#x27;s genetic blueprint and carry instructions for its ...

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KEY TERMS AND CONCEPTS

TERMINI E CONCETTI CHIAVE

nucleic acids and genetic information

Nucleic acids carry genetic information in cells. They include DNA and RNA, which are made from nucleotide building blocks. These molecules store, copy, and help use the instructions needed for life.

DNA is the main long-term storage molecule for genetic information. RNA helps carry and use that information in cells. Together, these nucleic acids connect the code in a cell to the proteins it can make.

Nucleic Acids and Genetic Information

the periodic table and organismal elements

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Element Groups in Living Things

Living things are built from elements found on the periodic table. This page focuses on the elements that make up organisms and how they are grouped in biology. These organismal elements are usually divided into major, minor, and trace categories. Major elements make up most of the mass of living matter. Minor elements are needed in smaller amounts. Trace elements are present in very small amounts but still play important roles. The periodic table helps show where these elements fit and how...

functional groups

Functional Groups in Organic Molecules

Functional groups are the parts of organic molecules that give them specific chemical behavior. They help determine how a compound reacts and what properties it has. In organic chemistry, these groups are used to classify molecules in a clear way. Hydrocarbons are one common class of organic compounds. They contain only carbon and hydrogen. Alcohols, aldehydes, and ketones are other classes that are identified by their functional groups. These groups make each class behave differently from the...

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Polymer Structures and Uses

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what are lipids?

Lipids in Cells: Fats and Membranes

Lipids are a group of biomolecules found in living things. They are known for their role in energy storage and in building cell membranes. This makes them important in many parts of biology. Fats are one common type of lipid. Other lipids include phospholipids and steroids. Each group has a different structure and a different job in the body. Phospholipids are especially important because they help form cell membranes. Steroids also belong to the lipid group, and they have their own distinct...

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Types of Lipids and Their Structure

Lipids are a major group of biological molecules, and their structure helps explain their different forms. Many lipids are built from fatty acids, which are long hydrocarbon chains with a carboxyl group. The carbon chain is hydrophobic, meaning it does not mix well with water, while the carboxyl group is the acidic end. Triglycerides are one common lipid type. They consist of a glycerol molecule joined to three fatty acid chains. Saturated triglycerides have fatty acids with only single...

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Carbohydrate Structures and Types

Carbohydrates are biomolecules built from carbon, hydrogen, and oxygen. Their chemistry helps explain how simple sugars join together and how larger carbohydrate molecules form. The smallest carbohydrates are monosaccharides, or single sugar units. These can link to make disaccharides, which contain two sugar units, and polysaccharides, which are long chains of many sugar units. Carbohydrates play an important role in biology because they are part of the structures and processes found in...

nucleic acids

Nucleic acids carry genetic information in cells. They include DNA and RNA, which are made from nucleotide building blocks. These molecules store, copy, and help use the instructions needed for life. DNA is the main long-term storage molecule for genetic information. RNA helps carry and use that information in cells. Together, these nucleic acids connect the code in a cell to the proteins it can make.

intermolecular forces

Forces Between Molecules

Forces between molecules help explain why matter behaves the way it does. These intermolecular attractions act between separate molecules, not within a single molecule. They are often much weaker than the bonds that hold atoms together inside a molecule, but they still affect many properties of liquids and solids. Several common types of intermolecular forces are covered in this topic. These include dipole-dipole forces, hydrogen bonding, ion-dipole forces, and van der Waals forces. Van der...

noncovalent attractions in biomolecules

How Biomolecules Hold Their Shape

Biomolecules hold their shape through noncovalent attractions. These interactions occur within and between molecules and help control the structure and stability of complexes. They are different from covalent bonds because they do not involve sharing electrons. Four main noncovalent interactions are important in biology: hydrogen bonds, van der Waals forces, ionic bonds, and hydrophobic interactions. Hydrogen bonds form when a hydrogen atom is covalently bonded to a strongly electronegative...

pH Scale and Acid-Base Balance

pH measures how acidic or basic an aqueous solution is. It is a key way to describe the balance between acids and bases in water-based solutions. The pH scale shows this balance with low values for acidic solutions and high values for basic solutions. Neutral solutions fall in the middle of the scale. Understanding pH helps explain how different substances behave in water. It also helps compare solutions that are more acidic, more basic, or neutral.

hydrolysis of atp

ATP Hydrolysis and Energy Release

ATP hydrolysis is a key chemical reaction in cells that releases energy. ATP, or adenosine triphosphate, is the molecule cells use to store and transfer energy for many processes. During hydrolysis, water breaks the bond in ATP’s terminal phosphate group. This reaction converts ATP into ADP, or adenosine diphosphate, and inorganic phosphate. The released energy can then be used to drive cellular work. High school biology students often see ATP hydrolysis as part of energy transfer in living...

key terms and concepts

Learn how DNA and RNA store, copy, and use genetic information in cells. Explore the role of nucleic acids in high school biology.

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Le video animazioni di JoVE Core Molecular Biology, organizzate in video lezioni, illustrano i processi molecolari cellulari in maniera chiara e concisa. Inoltre, nei video di "scienziati in azione", i concetti scientifici vengono applicati e dimostrati da ricercatori attraverso esperimenti in laboratorio.

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