Los Nucleótidos desempeñan una amplia variedad de funciones en el metabolismo celular
Son nexos químicos en los sistemas celulares en respuesta a hormonas y otros estímulos extracelulares
Son componentes estructurales de una serie de cofactores enzimáticos e intermedios metabólicos.
Son constituyentes de los ácidos nucleicos, ácido desoxirribonucleico (DNA) y ácido ribonucleico (RNA) que son los que contienen la información genética.
La estructura de todas las proteínas y de todas las biomoléculas y de cada uno de los componentes celulares es producto de la información programada en la secuencia de nucleótidos de los ácidos nucleicos de la célula.
La capacidad de almacenar y transmitir información genética sobre la naturaleza química de una generación a la siguiente es el requisito básico de la vida.
Esquema de una cadena de nucleótidos formando ADN
Conceptos Básicos
Los nucleótidos son constituyentes básico de los ácidos nucleicos.
En el ácido desoxirribonucleico (DNA) se encuentran especificadas las secuencias de aminoácidos de todas las proteínas y las secuencias de nucleótidos de todas las moléculas de RNA.
GEN: Es un segmento de DNA que contiene la información necesaria para la síntesis de un producto biológico funcional, proteína o RNA.
Una célula contiene muchos miles de genes por lo que las moléculas de DNA son muy largas.
Las únicas funciones conocidas del DNA son el almacenamiento y la transmisión de la información biológica.
En la célula se encuentran varias clases de RNA, y tienen una amplia variedad de funciones.
RNA ribosómicos (rRNA), son componentes de los ribosomas, complejos que llevan a cabo la síntesis de proteínas.
RNA mensajeros (mRNA), actúan como intermediarios, transportando la información desde un gen o unos pocos genes hasta el ribosoma, donde se sintetizan las proteínas.
RNA de transferencia (tRNA), son moléculas adaptadoras que traducen con fidelidad la información contenida en el RNA mensajero a secuencias específicas de aminoácidos.
Además de estas clases principales, existe una amplia variedad de RNA que desempeñan funciones específicas.
Los nucleótidos están formados por tres componentes característicos:
1. Una base nitrogenada,
2. Una pentosa,
3. Un fosfato
La molécula sin el grupo fosfato se denomina nucleosido.
Las bases nitrogenadas son derivados de la purina o la pirimidina,
Tanto el DNA como el RNA contienen dos bases purínicas principales, la adenina (A) y la guanina (G) y dos pirimidinas principales.
La pirimidina tanto en el DNA como en el RNA es la citosina (C) pero la segunda pirimidina es distinta en cada caso; es timina (T) en el DNA y uracilo (U) en el RNA. Rara vez es a la inversa.
Los ácidos nucleicos contienen dos tipos de pentosas.
Los desoxirribonucleotidos del DNA contienen 2´-desoxi-D-ribosa y los ribonucleotidos del RNA contienen D-ribosa.
La mayoría de nucleótidos tienen solo las purinas y pirimidinas principales pero el DNA y el RNA contienen también otras bases secundarias.
Las bases alteradas o poco comunes del DNA sirven a menudo como señales específicas para la regulación o la protección de la información genética.
En el RNA, sobre todo en el tRNA también se encuentran bases minoritarias de muchos tipos.
Los nucleótidos sucesivos del RNA y el DNA están unidos covalentemente por "puentes" de grupos fosfato un enlace fosfodiéster.
Un ácido nucleico de cadena corta se denomina oligonucleótido. El calificativo "corta" es en cierta medida arbitrario, aunque el termino oligonucleótido se utiliza a menudo para polímeros de hasta 50 nucleótidos.
Los ácidos nucleicos de mayor longitud se denominan polinucleótidos.
Las propiedades de las bases de los nucleótidos influyen en la estructura tridimensional de los ácidos nucleicos.
Las pirimidinas y purinas son compuestos débilmente básicos y por ello se denominan bases. Las purinas y pirimidinas presentes en el DNA y el RNA son moléculas aromáticas.
Esta propiedad tiene efectos importantes sobre la estructura, la distribución electrónica y la capacidad de absorción de la luz de los ácidos nucleicos.
Las pirimidinas son moléculas planas y las purinas casi planas, con una ligera deformación.
Las bases purínicas y pirimidinicas libres pueden existir en dos o más formas tautoméricas según el pH.
Todas las bases nucleotídicas absorben luz uV, y los ácidos nucleicos se caracterizan por una fuerte absorción a longitudes de onda cercana a 260 nm (nanómetros).
Las bases purínicas y pirimidinicas son hidrofóbicas y relativamente insolubles en agua al pH celular cercano a la neutralidad.
A pH ácido o alcalino las bases adquieren carga y aumenta su solubilidad en agua.
Los planos de los anillos de dos o más bases se sitúan paralelamente (de forma análoga a una pila de monedas), debido a una interacción denominada apilamiento; esta es una de las dos principales tipos de interacción entre las bases en los ácidos nucleicos.
El apilamiento de las bases ayuda a minimizar el contacto con el agua y es de gran importancia en la estabilización de la estructura tridimensional de los ácidos nucleicos.
Los grupos funcionales de las purinas y pirimidinas son los grupos carbonilo y los átomos de nitrógeno del anillo y grupos amino exocíclicos.
La formación de enlaces de hidrógeno en los que participan los grupos amino y carboxilo, constituye el modo más importante de interacción entre dos (y en ocasiones de tres o cuatro) cadenas de ácido nucleico.
Los patrones de enlace de hidrógeno más frecuentes, fueron definidos por James Watson y Francis Crick en 1953; en estos la A se une específicamente con T o (U) y la G se une con C. estos dos tipos de pares de bases predominan en el DNA y el RNA de doble cadena y los tautómeros de la figura son los responsables de estos apareamientos.
El apareamiento específico de las bases permite la duplicación de la información genética.
"Una estructura tan hermosa tenía que existir"
-James Watson, the Double Helix, 1968
Conclusión
La capacidad de almacenar y transmitir información genética sobre la naturaleza química de una generación a la siguiente es el requisito básico de la vida.
Los nucleótidos están formados por tres componentes característicos:
Una base nitrogenada,
Una pentosa,
Un fosfato
Los nucleótidos forman ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos son el DNA y el RNA
Existen dos tipos de ácidos nucleicos, ADN y ARN, que se diferencian por el azúcar (Pentosa) que llevan:
desoxirribosa y ribosa, respectivamente. Además se diferencian por las bases nitrogenadas que contienen, Adenina, Guanina, Citosina y Timina, en el ADN; y Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo en el ARN.
Una última diferencia está en la estructura de las cadenas, en el ADN será una cadena doble y en el ARN es una cadena sencilla El RNA tiene muchas funciones, por lo que hay muchos tipos de RNA.
La única función que se le conoce al DNA, es la transmisión de la herencia
Autor:
Guillermo Alvarez