Un nucleotide è una molecola organica composta da una base nucleica (o base azotata ), da un ose con cinque atomi di carbonio, chiamato pentoso , la cui associazione forma un nucleoside , e infine da uno a tre gruppi fosfato .
L' adenosina trifosfato , cosiddetto ATP , è un nucleotide di cui l' idrolisi sotto forma di ADP e fosfato rilascia una quantità di energia impiegata nell'attività della cellula animale ; più in generale, sotto forma di dNTP ( ATP , GTP , CTP , UTP ), i nucleotidi giocano un ruolo centrale nel metabolismo . I nucleotidi sono anche coinvolti nella segnalazione cellulare . Alcuni sono cofattori o coenzimi di reazioni biochimiche .
I nucleotidi sono l'elemento costitutivo di un acido nucleico come il DNA o l' RNA .
Un nucleotide è composto da tre parti:
Sono chiamati ribonucleotidi se lo zucchero è ribosio, o desossiribonucleotidi se lo zucchero è desossiribosio.
In vivo, i nucleotidi possono essere sintetizzati de novo o riciclati mediante percorsi di riciclaggio. I nucleotidi subiscono degradazione in modo che le parti utili possano essere riutilizzate in reazioni sintetiche per creare nuovi nucleotidi. Il fegato è l'organo principale per la sintesi de novo dei quattro nucleotidi.
I componenti utilizzati nella sintesi dei nucleotidi de novo derivano da precursori biosintetici del metabolismo dei carboidrati e degli amminoacidi , nonché dall'ammoniaca e dall'anidride carbonica . La sintesi de novo di pirimidine e purine segue due percorsi differenti.
Per riferimento, le sintesi dei nucleotidi purinici e pirimidinici vengono effettuate da diversi enzimi nel citoplasma della cellula e non all'interno di uno specifico organello.
I nucleotidi sono gli elementi costitutivi di un acido nucleico come il DNA o l' RNA . Questi due tipi sono costituiti rispettivamente in modo uniforme da desossiribosio e ribosio , la base azotata essendo comunque variabile.
Lo zucchero (o ose , più precisamente qui un pentoso ) presente nel DNA è il β- D -2'-desossiribosio . Il prefisso "desossi" significa che c'è un gruppo idrossile (-OH) in meno. Infatti, alla posizione 2 di tutti gli zuccheri componenti del DNA, l'idrossile viene sostituito con un atomo di idrogeno (H). Al contrario, l'idrossile rimane presente nell'RNA, dove il ose è ribosio .
I nucleotidi sono collegati tra loro da legami fosfodiestere . L'enzima legante è la DNA polimerasi nel caso del DNA, che duplica un filamento di DNA esistente, e l' RNA polimerasi per l'RNA, che crea un filamento di RNA da un modello di DNA.
Poiché i fosfati e gli zuccheri sono sempre gli stessi in un dato acido nucleico, la natura del nucleotide è determinata dalla base nucleica che contiene. La sequenza di un filamento di DNA o RNA può quindi essere riassunta come la successione delle basi nucleiche presenti. I cinque nucleotidi principali sono denominati in base alla loro base nucleica.
Ci sono quattro basi nucleiche trovate nell'RNA: adenina, guanina, citosina e uracile. Il DNA è costituito da quattro diversi desossiribonucleotidi corrispondenti a quattro diverse basi nucleiche:
Hanno la particolarità di unire a due a due per complementarità :
L'RNA è costituito da quattro diversi ribonucleotidi corrispondenti a quattro diverse basi nucleiche:
L'UMP si accoppia con l' adenosina monofosfato (AMP).
La biologia sintetica crea nucleotidi artificiali che formano coppie di basi innaturali originariamente un codice genetico espanso (in) .
L'adenosina trifosfato, o ATP, è un nucleotide di accumulo di energia nelle cellule viventi. Questa energia viene rilasciata dall'idrolisi dei gruppi fosfato.
Come con gli analoghi nucleosidici , alcune molecole sono state sintetizzate come farmaci, costituite da un nucleoside e uno o più gruppi fosfato. Queste molecole includono il sofosbuvir in fase di test per il trattamento dell'HCV .
La IUPAC ha definito i seguenti codici per rappresentare i nucleotidi degli acidi nucleici e bloccare il desossiribonucleico:
Codice IUPAC | Base nucleica |
---|---|
A | Adenina |
VS | Citosina |
G | Guanine |
T (o U ) | Timina (o uracile ) |
R | A o G |
Y | C o T (U) |
S | G o C |
W | A o T (U) |
K | G o T (U) |
M | A o C |
B | C o G o T (U) |
D | A o G o T (U) |
H | A o C o T (U) |
V | A o C o G |
NON | Qualsiasi base |
. o - | vuoto |