La biosintesi dei nucleotidi è il processo mediante il quale i nucleotidi vengono creati o sintetizzati. Questo processo può avvenire sia all’interno di organismi viventi, sia all’interno di un laboratorio. Se si verifica all’interno delle cellule viventi, il processo si svolge nel citoplasma della cellula e non all’interno di un particolare organello. I nucleotidi sono molecole particolarmente importanti all’interno delle cellule di tutti gli organismi viventi perché sono le molecole che vengono utilizzate per produrre DNA e RNA. Inoltre, i nucleotidi sono usati per formare molecole e molecole di accumulo di energia che sono necessarie per far passare i segnali tra le cellule e tra gli organelli all’interno delle cellule.
Esistono cinque diversi nucleotidi; l’adenina, la citosina e la guanina si trovano sia nel DNA che nell’RNA, la timina si trova esclusivamente nelle molecole di DNA e l’uracile è solo nell’RNA. Tutti i nucleotidi hanno una struttura di base simile, che è una base azotata attaccata a una molecola di zucchero e un gruppo fosfato. Sono classificati in due gruppi in base alla struttura di questa base. La base azotata per purine – adenina e guarnine – contiene una struttura a doppio anello, mentre la base presente nelle pirimidine – citosina, timina e uracile – ha una sola struttura ad anello.
All’interno delle cellule si verificano due diversi metodi di biosintesi nucleotidica. Se un nucleotide viene creato da composti più semplici, viene considerato biosintesi nucleotidica de novo. De novo è latino e sostanzialmente significa dall’inizio o da zero. L’altro modo in cui si formano i nucleotidi è attraverso percorsi di salvataggio. In questa situazione, parti di nucleotidi che sono state scomposte vengono riciclate e riutilizzate per formare nuovi nucleotidi.
Ogni gruppo di nucleotidi viene sottoposto in modo diverso alla biosintesi nucleotidica de novo. Con i nucleotidi pirimidinici, la struttura di base è formata dai suoi componenti e quindi attaccata a una molecola di zucchero ribosio. Al contrario, i nucleotidi purinici vengono creati attaccando i composti più semplici direttamente sulla molecola di ribosio. Durante la biosintesi di salvataggio, una base già formata viene riciclata e riattaccata a un’unità ribosio.
La biosintesi dei nucleotidi porta alla creazione di ribonucleotidi, che sono nucleotidi che contengono uno zucchero ribosio. I ribonucleotidi sono usati per creare filamenti di RNA, mentre il DNA è creato da desossiribonucleotidi. Pertanto, tutti i nucleotidi utilizzati per il DNA devono essere sottoposti a ulteriore sintesi.
Per formare desossiribonucleotidi dai ribonucleotidi, lo zucchero ribosio perde una molecola di ossigeno o subisce una reazione di riduzione. Per convertire l’uracile in timina, ad esempio, un ulteriore gruppo metilico viene aggiunto al nucleotide uracile. La riduzione dei ribonucleotidi si verifica solo dopo che sono stati completamente formati.