Nucleotidi e acidi nucleici

I nucleotidi sono gli elementi costitutivi degli acidi nucleici (DNA e RNA), le macromolecole capaci di conservare l'informazione biologica.

Hanno una funzione importante in quanto molecole in grado di fornire energia per provocare reazioni chimiche energeticamente sfavorevoli, che normalmente sarebbero troppo lente o non potrebbero avvenire.

I nucleotidi sono formati da tre componenti uniti in catena: un composto formato da più atomi di carbonio e azoto, chiamato base azotata, unito a uno zucchero a sua volta legato a uno o piùfosfati (sali di acidi fosforici). I nucleotidi presenti negli acidi nucleici, rispetto a quelli che svolgono altre funzioni, sono sempre legati a un solo fosfato.

Nei due tipi di acidi nucleici, DNA (acido desossiribonucleico) e RNA (acido ribonucleico), sono presenti due diversi zuccheri, rispettivamente il desossiribosio e il ribosio. Le basi azotate sono suddivise in due gruppi, purine e pirimidine, a seconda della loro struttura. Le purine, di cui fanno parte adenina (A) e guanina (G), sono costituite da due anelli appaiati; mentre le pirimidine, di cui fanno parte uracile (U), citosina (C) e timina (T), hanno un solo anello. Gli anelli sono eterociclici, cioè formati da atomi diversi (carbonio, idrogeno e azoto).
 

La combinazione della base con lo zucchero senza il gruppo fosfato viene detta nucleoside. Sono invece nucleotidi i nucleosidi con uno o più gruppi fosfato, che vengono anche indicati con il termine nucleosidi mono-, di- o trifosfati (per esempio, l'adenosintrifosfato o ATP).

I vari nucleotidi svolgono funzioni differenti: alcuni possono trasportare energia chimica, immagazzinata nei legami ad alta energia dei gruppi fosforici; dalla reazione chimica di scissione di tali legami possono cedere energia utilizzabile per processi biosintetici energeticamente sfavorevoli. Altri derivati nucleosidici svolgono la funzione di vettori, cioè trasferiscono particolari gruppi chimici da una molecola all'altra; altri ancora funzionano come coenzimi (per esempio, il coenzima A). Infine possono essere usati come specifiche molecole segnale all'interno della cellula, come nel caso dell'adenosinmonofosfato ciclico (AMPc).