Ácidos Nucleicos

¿Qué son los ácidos nucleicos?

Los Ácidos Nucleicos son las biomoléculas portadoras de la información genética, son biopolímeros de elevado peso molecular, formados por otras subunidades estructurales o monómeros, denominados "nucleótidos".

Desde el punto de vista químico, los ácidos nucleicos son macromoléculas formadas por polímeros lineales de nucleótidos, unidos por enlaces éster de fosfato, sin periodicidad aparente. De acuerdo a la composición química, los ácidos nucleicos se clasifican en:

  -Ácidos Desoxirribonucleicos (ADN) que se encuentran residiendo en el núcleo celular y algunos organelos.

-Ácidos Ribonucleicos (ARN) que actúan en el citoplasma.

Los ácidos nucleicos están formados por largas cadenas de nucleótidos, enlazados entre sí, por el grupo fosfato. El grado de polimerización puede llegar a ser altísimo, siendo las moléculas más grandes que se conocen con moléculas constituidas por centenares de millones de nucleótidos en una sola estructura covalente. De la misma manera que las proteínas son polímeros lineales aperiódicos de aminoácidos, los ácidos nucleicos lo son de nucleótidos. La aperiodicidad de la secuencia de nucleótidos implica la existencia de información. De hecho, sabemos que los ácidos nucleicos constituyen el depósito de información de todas las secuencias de aminoácidos de todas las proteínas de la célula. Existe una correlación entre ambas secuencias, lo que se expresa diciendo que ácidos nucleicos y proteínas son colineares; la descripción de esta correlación es lo que llamamos Código Genético, establecido de forma que a un secuencia de tres nucleótidos en un ácido nucleico corresponde un aminoácido en una proteína.

Su composición es la siguiente:

a) Una pentosa, que puede ser la ribosa en el ARN o la desoxirribosa en el ADN.   

b) Una base nitrogenada, que puede ser:

    - Púrica: la Guanina y la Adenina

    - Pirimidínica: la Timina, la Citosina y el    Uracilo .

c) Ácido fosfórico, que en la cadena de ácido nucleico une dos pentosas  a través de una unión fosfodiester.

                      Propiedades fisicoquímicas.

• Desnaturalización: capacidad que posee la molécula de separar sus dos cadenas.
• Reabsorción: emparejamiento de las cadenas tras quitar el calor al que son sometidas para la desnaturalización.
• Hibridación: emparejamiento entre cadenas complementarias de origen diferente.

Estructura de los Nucleósidos, Nucleótidos y su Nomenclatura:

Los nucleótidos que se encuentran en las células, son derivados de los compuestos heterocíclicos altamente básicos, purina y pirimidina.

         

Purina	Pirimidina

Es el aspecto básico de los nucleótidos que les ha dado el término común de "bases" cuando están asociados con los nucleótidos presentes en el ADN y ARN. Existen 5 clases principales de bases que se encuentran en las células. Los derivados de la purina se llaman adenina y guanina, y los derivados de la pirimidina se llaman timidita, citosina y uracilo. Las abreviaciones comunes que se utilizan para estas cinco bases son A, G, T, C, y U.

Formula de la base	Base (X=H)	Nucleósido X=ribosa o desoxirribosa	Nucleótido=ribosa fosfato
	Citosina, C	Citidina, C	Citidina monofosfato, CMP
	Uracilo, U	Uridina, U	Uridina monofosfato, UMP
	Timina, T	Timidina, T (solamente desoxirribosa)	Timidina monofosfato, TMP
	Adenina, A	Adenosina, A	Adenosina monofosfato, AMP
	Guanina, G	Guanosina, G	Guanosina monofosfato, GMP

Las bases de purina y pirimidina en las células están unidas a los carbohidratos y en esta forma se denominan, Nucleósidos. Los Nucleósidos están acoplados a la D-ribosa o a la 2'-deoxi-D-ribosa a través de un enlace β-N-glicosídico entre el carbón anomérico de la ribosa y el N⁹ de una purina o el N¹ de una pirimidina.

La base puede existir en 2 orientaciones distintas en relación al enlace glicosídico-N. Estas conformaciones se conocen con el nombre de, sin y anti. Es la conformación anti la más predominante en los nucleótidos naturales.

Los Nucleósidos se encuentran en la célula principalmente en su forma fosforilada. A estos se los llama nucleótidos. El sitio mas común de fosforilación de los nucleótidos de la célula es el grupo hidroxilo que esta unido al carbono-5' de la ribosa. Los átomos de carbono presentes en la ribosa de los nucleótidos se designan con una marca prima (') para distinguirlos de la numeración del esqueleto de las bases. Los nucleótidos pueden existir en las formas mono-, di-, o tri-fosforiladas.

Los nucleótidos reciben distintas abreviaciones para permitir la fácil identificación de su estructura y su estado de fosforilación. La forma monofosforilada de la adenosina (adenosina-5'-monofosfato) se escribe como, AMP. Las formas di- y tri-fosforiladas se escriben como, ADP y ATP, respectivamente. El uso de estas abreviaciones asume que el nucleótido esta en la forma fosforilada-5'. Los di- y tri-fosfatos de los nucleótidos están unidos por enlaces anhidro-ácidos. Los enlaces anhidro-ácidos tienen alta ΔG^0' para su hidrólisis dándoles un gran potencial para transferir fosfatos a otras moléculas. Es esta propiedad de los nucleótidos que les permite participar en reacciones de grupos de transferencia dentro de la célula. Los que se encuentran en el ADN son únicos diferentes de aquellos que están en el ARN en que la ribosa se encuentra en su forma 2'-deoxi y la abreviación de los nucleótidos contiene una "d" para su designación. La forma monofosforilada de la adenosina que se encuentra en el ADN (deoxiadenosina-5'-monofosfato) se escribe como dAMP.
El nucleótido de uridina nunca se encuentra en el ADN y la timidina se encuentra casi exclusivamente en el ADN. La timidina se encuentra en el tARN pero no en el rARN o el mARN. Existen varias bases menos comunes que se encuentran en el ADN y ARN. La base modificada abundante en el ADN es la 5-metilcitosina. Una variedad de bases modificadas aparecen en el tARNs. Muchos nucleótidos modificados se encuentran fuera del contexto del ADN y ARN y tienen funciones biológicas importantes.

Constituyentes químicos de los nucleótidos

Cuando se somete a los ácidos nucleicos a hidrólisis en condiciones suaves liberan sus 2 unidades monoméricas constitutivas: los nucleótidos. Los sillares estructurales de otras macromoléculas, como los aminoácidos o los monosacáridos, no son susceptibles de descomponerse a su vez en unidades más simples; sin embargo los nucleótidos sí pueden sufrir hidrólisis dando lugar a una mezcla de pentosas, ácido fosfórico y bases nitrogenadas. Cada nucleótido está compuesto por una pentosa, una molécula de ácido fosfórico y una base nitrogenada enlazados de un modo característico. En la Figura 9.1 se muestran estos tres componentes de los nucleótidos. Las pentosas que aparecen formando parte de los nucleótidos son la β-D-ribosa y su derivado, el desoxiazúcar 2'-β-D-desoxirribosa, en el que el grupo hidroxilo unido al carbono 2' fue sustituido por un átomo de hidrógeno. Ambas se encuentran en forma de anillos de furanosa (ver Figura 9.1). Las posiciones del anillo de furanosa se numeran convencionalmente añadiendo el signo (') al número de cada átomo de carbono para distinguirlas de las de los anillos de las bases nitrogenadas. El tipo de ácido fosfórico que se encuentra en los nucleótidos es concretamente el ácido ortofosfórico, cuya estructura molecular se muestra en la Figura 9.1. Las bases nitrogenadas (Figura 9.1) son compuestos heterocíclicos que, gracias al sistema de dobles enlaces conjugados que poseen en sus anillos, poseen un acusado carácter aromático, siendo su conformación espacial planar o casi planar. Sus átomos de nitrógeno poseen pares electrónicos no compartidos que tienen tendencia a captar protones, lo que explica su carácter débilmente básico. Los compuestos originarios de los que derivan estas bases nitrogenadas son la purina y la pirimidina. Existen formando parte de los nucleótidos dos derivados de la purina (bases púricas), que son la adenina y la guanina, y tres derivados de la pirimidina (bases pirimídicas), que son la citosina, la timina y el uracilo. Todas ellas se obtienen por adición de diferentes grupos funcionales en distintas posiciones de los anillos de la purina o de la pirimidina (por ejemplo la adenina es la 6-amino-purina, y el uracilo la 2,4-dioxipirimidina). Las características químicas de estos grupos funcionales les permiten participar en la formación de puentes de hidrógeno, lo que resulta crucial para la función biológica de los ácidos nucleicos.

Nomenclatura de  bases, nucleótidos y nucleósidos.

Conoce más sobre su estructura química en el siguiente video:

Funciones:

-Duplicar el ADN

-Traducir el mensaje contenido en el ARN a las proteínas

-Transcribir el ADN para formar ARN

         "Funciones metabólicas de los nucleótidos"

       Todos los tipos de células contienen una gran variedad
       de nucleótidos y derivados. Sus principales funciones son las                siguientes:

a) Participación en el metabolismo energético. El ATP (trifosfato de adenosina) se genera en las células mediante fosforilación, oxidativa y a nivel de sustrato. Se utiliza para activar las reacciones metabólicas, y está implicado en procesos tales como: contracción muscular, transporte activo y mantenimiento de la integridad de las membranas celulares. El ATP es un dador de fosfato para la generación de otros nucleótidos 5´-trifosfatos .

b) Presencia en unidades monoméricas de ácidos nucleicos. ADN y ARN, están compuestos por unidades de nucleótidos. En reacciones de síntesis de ácidos nucleicos, los nucleótidos 5´-trifosfatos son sustratos que se unen al polímero por enlaces fosfodiéster 3´-5´, liberando pirofosfato.

c) Mediadores fisiológicos de procesos metabólicos clave. AMPc (monofosfato de adenina cíclico) actúa como segundo mensajero en el control de los procesos glucógenolisis y glucogénesis, mediados por adrenalina y glucagón.

d) Componentes de coenzimas. NAD (dinucléotido de nicotinamida y adenina), FAD (dinucleótido de adenina y flavina) y CoA (Coenzima A) son constituyentes metabólicos implicados en gran número de rutas metabólicas.

e) Intermediarios activados, necesarios para diversas reacciones. UDP-glucosa es un intermediario clave en la síntesis de glucógeno y de glucoproteínas. GDP-manosa, GDP-fucosa, UDP-galactosa y CMP-ácido siálico son intermediarios clave de reacciones en las que azúcares son transferidos para la síntesis de glucoproteínas. CTP se utiliza para generar CDP-colina, CDP-etanolamina y CDP-diacilgliceroles, compuestos que intervienen en metabolismo de fosfolípidos.

f) Efectores alostéricos. Las concentraciones intracelulares de nucleótidos controlan los pasos regulados en las vías metabólicas.
        

Alteraciones en el metabolismo de las purinas:

Las alteraciones en el metabolismo de las purinas pueden dar lugar a una serie de enfermedades:

a)    Síndrome de gota: Producido por acumulación de cristales de ácido úrico en articulaciones y riñón.

b)    Inmunodeficiencias originadas por ausencia de las actividades de adenosina desaminasa y nucleósido fosforilasa.

c)    Síndrome de Lesch-Nyhan: Originado por ausencia de la enzima hipoxantina-guanina-fosforil transfera, de la vía catabólica de los nucleósidos purínicos.

d)    Síndrome gotoso: Producido por deficiencias de glucosa-6-fosfatasa y dehidrogenasa del ácido glutámico, o por incremento de la actividad de la enzima.

Alteraciones en el metabolismo de las pirimidinas:

El catabolismo de las pirimidinas produce metil-malonil-CoA, que se catabolizan hasta bióxido de carbono. Entre las alteraciones del metabolismo de estos nucleótidos se encuentra la aciduria orótica.

Se encuentran en:

       

-Mariscos

-Nueces

-Verduras

-Hongos

-Levadura

Si quieres entender mejor el tema, puedes ver el siguiente vídeo:

¡Diviértete jugando con los ácidos nucleicos

da clic aquí abajo!

http://www.cerebriti.com/juegos-de-ciencias/acidos-nucleicos#.Vl_KM9Lqiko