ACIDOS NUCLEICOS

ÁCIDOS NUCLEICOS

Constituyen el grupo de biomoléculas descubierto más recientemente (Friedrich Miescher, 1869) (Figura 1a). Su función biológica no quedó plenamente demostrada hasta 1944 (75 años después de su descubrimiento), año en que Avery, McLeod y McCarty por un lado y Hershey y Chase por otro, demostraron que el DNA era la molécula portadora de la información genética.

Los ácidos nucleicos son polímeros lineales en los que la unidad repetitiva, llamada nucleótido, está constituida por:

• una pentosa (la ribosa o la desoxirribosa)

• una base nitrogenada (purina o pirimidina)

• ácido fosfórico

La unión de estas bases a una pentosa constituye un nucleósido. La unión de tipo éster entre un nucleósido y el ácido fosfórico se llama nucleótido.

Existen 2 tipos de ácidos nucleicos (AN):

• el ácido desoxirribonucleico (DNA)

• ácido ribonucleico (RNA),

Están presentes en todas las células. El DNA y el RNA se diferencian porque:

• el peso molecular del DNA es generalmente mayor que el del RNA

• el azúcar del RNA es ribosa, y el del DNA es desoxirribosa

• el RNA contiene la base nitrogenada uracilo, mientras que el DNA presenta

timina

• la configuración espacial del DNA es la de una doble hebra helicoidal, mientras que el RNA está formado, casi siempre, por una sola hebra lineal

LAS BASES NITROGENADAS

Las bases púricas tienen la estructura fundamental del heterociclo purina. Las bases pirimidínicas derivan del anillo de pirimidina. Las bases púricas que se encuentran en los AN (tanto DNA como RNA) son la adenina y la guanina. Las bases pirimidínicas de los AN son uracilo y citosina en el RNA y timina y citosina en el DNA.

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-metilguanina, la N6-metiladenina, la hipoxantina o el dihidroxiuracilo. En el DNA también se puede encontrar 5-metilcitosina o 5-hidroximetilcitosina.

Todas las bases mencionadas contienen la función lactama, que es una amida interna.

Esta función se puede convertir en la función lactima (imida interna) mediante un proceso de isomería intramolecular denominado tautomería. 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 AN. Una excepción importante es el ácido úrico, un derivado púrico que constituye el producto final de la degradación de las purinas. Normalmente se elimina por la orina, pero en circunstancias patológicas puede cristalizar originando cálculos renales o la gota.

NUCLEÓSIDOS

Los nucleósidos son β-N-glicósidos de ribosa o desoxirribosa, en los que el sustituyente en posición β 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. Los ribonucleósidos más importantes son la adenosina(A), guanosina (G), timidina (T), uridina (U) y citidina (C). Los desoxirribonucleósidos reciben los mismos nombres, pero con el prefijo desoxi: desoxiadenosina (dA), desoxiguanosina (dG), etc.

Los nucleósidos tienen poco interés bioquímico como sustancias libres, salvo en las vías biosintéticas y degradativas de los AN. Una excepción importante es la Sadenosilmetionina (SAM), que se forma por condensación de adenosina y metionina y es un agente metilante muy enérgico.

NUCLEÓTIDOS

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

A veces, los nucleótidos contienen más de un grupo fosfato, unidos entre sí mediante un enlace anhidro. En este caso, cada grupo 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).

Los nucleótidos trifosfato son particularmente importantes en el metabolismo, ya que la hidrólisis de los enlaces fosfato (de alta energía) proporciona la energía necesaria para impulsar multitud de procesos celulares. Las 3 moléculas de ácido fosfórico se distinguen mediante los prefijos α, β y γ . Cada tipo de nucleótido trifosfato parece haberse especializado en rutas metabólicas distintas:

• 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).

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

POLINUCLEÓTIDOS

Los polinucleótidos son cadenas lineales de nucleótidos unidas por enlaces fosfodiéster.

En este tipo de enlace, los grupos fosfato están esterificados a los hidroxilos 5' y 3' de dos nucleótidos consecutivos (Figuras 13a y 13b).Cada polinucleótido contiene un OH libre en el grupo fosfato en posición 5' (extremo 5') y un OH libre en posición 3' (extremo 3').

En la cadena de un polinucleótido se pueden distinguir dos partes:

• El esqueleto azúcar-fosfato: es la parte común a todos los polinucleótidos de igual longitud.

Consiste en una secuencia alternante de pentosas y ácido fosfórico, unidos entre sí mediante enlaces de tipo éster. Es la parte más hidrofílica de la molécula y está cargada negativamente (Figuras 13a y 13b).

• La secuencia de bases nitrogenadas: es lo que distingue

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