Composición y Papel Biológico de los Nucleótidos y Ácidos Nucleicos

T.5: Ácidos Nucleicos

Los ácidos nucleicos tienen la función más importante de todas las biomoléculas: se encargan de almacenar y expresar la información genética en forma de proteínas. Se forman por la unión de nucleótidos; su número y su orden indican la información de la secuencia.

En las células encontramos dos tipos de ácidos nucleicos:

• ADN (Ácido Desoxirribonucleico): Contiene la información genética de todos los organismos. Es una molécula muy larga y estable.
• ARN (Ácido Ribonucleico): Son moléculas más sencillas, con menor capacidad de almacenamiento de información y tienden a degradarse fácilmente. Su función principal es expresar la información genética codificada en el ADN.

Nucleótidos: Componentes Fundamentales

Los ácidos nucleicos son macromoléculas constituidas por la unión de nucleótidos. Los nucleótidos pueden presentarse libres o polimerizados, formando ácidos nucleicos, y también pueden formar parte de otras moléculas como coenzimas.

Componentes del Nucleótido

Cada nucleótido está formado por tres componentes esenciales:

1. Bases Nitrogenadas

Son sustancias derivadas de compuestos químicos: la purina y la pirimidina.

• Bases púricas (derivadas de la purina): Adenina (A) y Guanina (G).
• Bases pirimidínicas (derivadas de la pirimidina): Citosina (C), Timina (T) y Uracilo (U).

2. Azúcar (Pentosa)

Puede ser ribosa o desoxirribosa, que en los nucleótidos se encuentra en forma de furanosa.

3. Grupo Fosfato

Estructuras Derivadas

Nucleósidos

El azúcar y la base nitrogenada se unen formando un nucleósido, mediante un enlace N-glucosídico, liberándose una molécula de agua.

Nucleótidos

Son la unión de un ácido fosfórico a un nucleósido mediante un enlace fosfoéster. Poseen un fuerte carácter ácido.

Nucleótidos de Interés Biológico

Son nucleótidos libres que realizan funciones vitales:

a) Intervención en la Transformación de Energía

Captan y desprenden energía. Los ejemplos más importantes son el ATP (Trifosfato de Adenosina) y el ADP (Difosfato de Adenosina).

• El ATP desprende energía cuando se hidroliza (pierde un fosfato).
• El ADP almacena energía cuando reacciona con un fosfato para formar ATP.

b) Actúan como Coenzimas

Ejemplo: El NAD⁺ (Nicotinamida Adenina Dinucleótido) capta 2 electrones transformándose en NADH. El NADH puede ceder esos electrones, transformándose de nuevo en su forma oxidada (NAD⁺).

c) Actúan como Segundos Mensajeros

El más importante es el AMP cíclico (Adenosín Monofosfato cíclico), que se forma cuando un AMP se une a la ribosa a través de dos enlaces covalentes específicos.

ADN: El Material Genético

El ADN es un polímero lineal formado por los nucleótidos que contienen las bases A, C, G y T.

Estructura Primaria (Estructura 1ª)

Los nucleótidos se unen mediante enlace fosfodiéster (un tipo de enlace covalente) entre el carbono 3´´ del azúcar de un nucleótido y el grupo fosfato unido al carbono 5´´ del azúcar del nucleótido siguiente. Esto genera las cadenas de polinucleótidos, que presentan un extremo 5´´ (con un grupo fosfato libre) y un extremo 3´´ (con un grupo hidroxilo libre).

Estructura Secundaria (Estructura 2ª)

A finales de los años 40, Chargaff y colaboradores estudiaron los componentes del ADN y obtuvieron las Reglas de Chargaff:

• La cantidad de Adenina (A) es igual a la de Timina (T) ($ ext{A} = ext{T}$).
• La cantidad de Citosina (C) es igual a la de Guanina (G) ($ ext{C} = ext{G}$).

En 1953, Watson y Crick postularon un modelo tridimensional para la molécula del ADN: el modelo de la doble hélice.

Características del Modelo de Doble Hélice

• La molécula de ADN está formada por dos cadenas de polinucleótidos que se enrollan entre sí formando una doble hélice.
• Las dos cadenas son antiparalelas y se mantienen unidas mediante puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas complementarias (A con T, y C con G).