[ÁCIDOS NUCLEICOS]
COMPONENTES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Los AN son polímeros lineales en los que la unidad repetitiva es el nucleótido.

Cada nucleótido está formado por:

La unión de la pentosa con una base constituye un nucleósido. La unión mediante un enlace éster entre el nucleósido y el ácido fosfórico da lugar al nucleótido. La unión de los nucleótidos da lugar a los polinucleótidos.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LAS PENTOSAS


La b-D-ribofuranosa es uno de los constituyentes del RNA, mientras que la b-D-2-desoxirribofuranosa forma parte del ácido desoxirribonucleico (DNA). La única diferencia consiste en que en la posición 2 de la pentosa, un grupo OH ha sido sustituído por un H. Esta pequeña alteración supone que la molécula del DNA sea más resistente a la hidrólisis que el RNA.

b-D-Ribofuranosa
b-D-2-desoxirribofuranosa

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LAS BASES NITROGENADAS


Las bases púricas tienen la estructura fundamental del heterociclo purina. Las bases púricas que se encuentran en los ácidos nucleicos (tanto DNA como RNA) son la adenina y la guanina.

Purina
bases púricas (DNA y RNA)
Adenina (2D)
Guanina (2D)
Adenina (3D)
Guanina (3D)

 

Las bases pirimidínicas derivan del anillo de pirimidina. Las bases pirimidínicas que aparecen en el RNA son uracilo y citosina, mientras que en el DNA encontramos timina y citosina (Ver tabla).

Pirimidina
bases pirimidínicas
Sólo en el DNA
En DNA y RNA
Sólo en el RNA
Timina (2D)
Citosina (2D)
Uracilo (2D)
Timina (3D)
Citosina (3D)
Uracilo (3D)

En ciertos casos aparecen otros tipos de bases nitrogenadas en los AN. En el RNA transferente (RNAt) se encuentran a menudo bases como la N2-dimetilguanina, la hipoxantina o el dihidroxiuracilo. En el DNA se puede encontrar 5-metilcitosina o 5-hidroximetilcitosina.

5-metilcitosina
bromouracilo

Todas las bases mencionadas contienen la función lactama, que es una amida interna. Esta función se puede convertir en la función lactima (imida interna) por un fenómeno de isomería intramolecular llamado tautomería (Figura de la izquierda). En las condiciones fisiológicas, el equilibrio está casi completamente desplazado hacia la forma lactama.

Las bases nitrogenadas tienen poco interés bioquímico como sustancias libres, salvo en las vías biosintéticas y degradativas de los ácidos nucleicos. El ácido úrico (Figura de la derecha) es un derivado púrico que constituye el producto final de la degradación de purinas. Normalmente se elimina por la orina, pero en circunstancias patológicas puede cristalizar originando cálculos renales o la gota.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NUCLEÓSIDOS


Los nucleósidos son b-N-glicósidos de ribosa o desoxirribosa, en los que el sustituyente en posición b del carbono 1 de la pentosa es una base púrica o pirimidínica. Los nucleósidos que contienen ribosa se llaman ribonucleósidos y los que contienen desoxirribosa son los desoxirribonucleósidos. Por convención, la numeración de los carbonos del anillo de la pentosa incluye un apóstrofo para diferenciarlos de los átomos de los anillos de la base nitrogenada.

Ribonucleósidos
adenosina (A)
guanosina (G)
citidina (C)
uridina (U)
Desoxirribonucleósidos
Desoxiadenosina (dA)
Desoxiguanosina (dG)
Desoxicitidina (dC)
Desoxitimidina (dT)

 

Los nucleósidos tienen poco interés bioquímico como sustancias libres, salvo en las vías biosintéticas y degradativas de los AN. Una excepción importante es la S-adenosilmetionina (SAM). La SAM se forma por condensación de adenosina y metionina. Es un agente metilante muy enérgico. La figura de la derecha representa la molécula de SAM sin los átomos de hidrógeno. El carbono del grupo metilo que es transferido por SAM está representado como una bola de color verde.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NUCLEÓTIDOS


Los nucleótidos son ésteres fosfóricos de nucleósidos. El ortofosfato se encuentra esterificado normalmente a los hidroxilos en posición 3' y 5', aunque excepcionalmente también pueden hacerlo en 2'. Es precisamente este grupo fosfato el que confiere carácter ácido a la molécula. Los nucleótidos se representan con la letra mayúscula correspondiente al nucleósido del que derivan más la letra p minúscula, que repesenta al grupo fosfato. La letra p se antepone a la letra mayúscula de la base si el fosfato está esterificado en posición 5', y se pone detrás si el fosfato está esterificado en posición 3'. Por tanto, el símbolo pA denota la adenosina-5'-fosfato, y el símbolo Ap a la adenosina-3'-fosfato.

Ribonucleótidos
ácido adenílico
ácido guanílico
ácido citidílico
ácido uridílico
pA - AMP
pG - GMP
pC - CMP
pU - UMP
Desoxirribonucleótidos
ác. desoxiadenílico
ác. desoxiguanílico
ác. desoxicitidílico
ác. desoxitimidílico
pdA - dAMP
pdG - dGMP
pdC - dCMP
pdT - dTMP

 

A veces, los nucleótidos contienen más de un grupo fosfato, unidos entre sí mediante un enlace anhidro. En este caso, cada grupo fosfato se representa por una letra p. De esta forma, pAp representa a la 5', 3'-adenosina difosfato, ppA representa a la adenosina-5'-difosfato (ADP) y pppA a la adenosina -5'-trifosfato (ATP) (Figura de la derecha). Cuando los nucleótidos contienen más de una molécula de ácido fosfórico, como en el caso de la adenosina-5'-trifosfato (ATP, pppA), las 3 moléculas de ácido fosfóricos se distinguen mediante los prefijos a, b y g (Figura de la derecha). Para que un nucleótido se pueda incorporar a una cadena naciente de polinucleótido, éste debe estar en forma trifosfato.

 

Los nucleótidos, además de integrar las cadenas de AN poseen funciones biológicas en estado libre:

  • La energía libre almacenada en el ATP se utiliza para desarrollar trabajo mecánico (contracción muscular), osmótico (transporte activo), químico (biosíntesis) y eléctrico (transmisión del impulso nervioso)
  • La guanosina-5'- trifosfato (GTP, pppG) interviene en la síntesis de proteínas
  • la uridina-5'- trifosfato (UTP, pppU) en el metabolismo de los glícidos
  • la citosina-5'- trifosfato (CTP, pppC) en el metabolismo lipídico

Los flavina-nucleótidos son grupos prostéticos de enzimas de oxidorreducción. La flavina-mononucleótido (FMN) está compuesta por la base flavina, el azúcar ribitol y un grupo fosfato. La FMN puede unirse al AMP para formar la flavina-adenina-dinucleótido (FAD), que también es un grupo prostético:

FAD (coenzima oxidado)
FADH2 (coenzima reducido)

 

Otros nucleótidos que participan en procesos de oxidorreducción son las piridina-nucleótidos. Suelen actuar como coenzimas libres. Las más comunes son la nicotinamida-adenina-dinucleótido (NAD), compuesta de la nicotinamida, ribosa, fosfato y AMP, y la nicotinamida-adenina-dinucleótido-fosfato (NADP), que además contiene ácido fosfórico esterificado con el OH del carbono 2' del AMP (señalado en color verde en la figura inferior derecha):

NAD+ (coenzima oxidado)
NADH (coenzima reducido)
NADP+ (coenzima oxidado)
NADPH (coenzima reducido)

 

Algunos nucleótidos actúan como intermediarios de la acción hormonal (mensajeros químicos). Son nucleótidos cíclicos, en los que el ácido ortofosfórico esterifica dos hidroxilos (el 3' y el 5') de la misma ribosa. Los más comunes son la adenosina-3', 5'-monofosfato o AMP cíclico (AMPc) (Figura de la izquierda) y la guanosina-3',5'-monofosfato o GMP cíclico (GMPc).

AMP cíclico (AMPc)
GMP cíclico (GMPc)

La coenzima A es un cofactor importante que participa en multitud de procesos enzimáticos. Está compuesta por ácido pantoténico (una vitamina), b-mercaptoetilamina y una molécula de ADP que tiene otro grupo fosfato esterificado en 3' (ppAp). Interviene en reacciones de acilación, en las que los grupos acilo que se movilizan (representados en forma de bolas en la figura inferior derecha) se incorporan al coenzima A mediante un enlace tioéster, muy reactivo.

Coenzima A
Acetil-Coenzima A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

POLINUCLEÓTIDOS


Los polinucleótidos son cadenas lineales de nucleótidos en los que los grupos fosfato están esterificados a los hidroxilos 5' y 3' de dos nucleótidos consecutivos (Figura de la derecha). Como consecuencia, cada polinucleótido contiene únicamente un OH libre en el grupo fosfato en posición 5' (extremo 5' fosfato) y un OH libre en posición 3' (extremo 3'). Por convención, la secuencia de los polinucleótidos se representa en el sentido 5' ® 3'. Los dos polinucleótidos presentes en los seres vivos son el ácido ribonucleico (RNA) y el ácido desoxirribonucleico (DNA).

 

En la síntesis de DNA o RNA, el nucleótido que se va a añadir a la cadena de polinucleótido (siempre en forma trifosfato) se une por su OH en posición 5' al grupo OH en posición 3' del último nucleótido de la cadena de polinucleótido mediante un enlace fosfodiéster, liberando un grupo pirofosfato (Figura de la izquierda).