1Estructura general de un nucleótido
Un nucleótido —el sillar de los ácidos nucleicos— se compone de tres partes:
- Una base nitrogenada (púrica o pirimidínica, ver sección siguiente).
- Una pentosa: ribosa (en el RNA) o desoxirribosa (en el DNA, que carece del grupo hidroxilo en el carbono 2' — de ahí "desoxi").
- Uno o más grupos fosfato, unidos al carbono 5' de la pentosa.
La unión de la base nitrogenada con la pentosa (sin el fosfato) se llama nucleósido; al agregar uno o más fosfatos se obtiene el nucleótido. Los nucleótidos pueden estar mono, di o trifosforilados (ej.: AMP, ADP, ATP) — el número de fosfatos determina, entre otras cosas, su contenido energético (desarrollado en el capítulo III.3).
2Bases nitrogenadas púricas y pirimidínicas
| Categoría | Estructura | Bases | Presencia |
|---|---|---|---|
| Púricas | Anillo doble (fusión de un anillo de 6 y uno de 5 miembros) | Adenina (A), Guanina (G) | DNA y RNA |
| Pirimidínicas | Anillo simple de 6 miembros | Citosina (C): DNA y RNA · Timina (T): solo DNA · Uracilo (U): solo RNA | — |
La diferencia timina/uracilo es una de las distinciones estructurales clave entre DNA y RNA (la timina es, químicamente, un uracilo con un grupo metilo adicional) — relevante porque la reparación del DNA aprovecha esa diferencia química para distinguir errores propios del ADN de una posible desaminación espontánea de citosina a uracilo (que sería reconocida como "extraña" al DNA y reparada).
3Nucleótidos cíclicos y dinucleótidos de importancia metabólica
Más allá de formar los ácidos nucleicos, ciertos nucleótidos cumplen funciones metabólicas independientes, que reaparecen constantemente en los capítulos de metabolismo:
| Molécula | Función |
|---|---|
| AMP cíclico (AMPc) | Segundo mensajero intracelular en la transducción de señales hormonales (desarrollado en el capítulo VIII.1) — se forma por ciclación intramolecular del fosfato del AMP |
| NAD⁺/NADH, NADP⁺/NADPH | Dinucleótidos transportadores de electrones (poder reductor) en las reacciones de oxidorreducción metabólica — protagonistas de la glucólisis, el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria (Partes IV-V) |
| FAD/FADH2 | Otro transportador de electrones, unido covalentemente a ciertas enzimas (flavoproteínas) — clave en la β-oxidación (capítulo VI.2) y el ciclo de Krebs |
| Coenzima A (CoA-SH) | Transportador de grupos acilo (unión tioéster) — forma acetil-CoA, el punto de entrada al ciclo de Krebs (capítulo V.1) |
4DNA y RNA como polímeros de nucleótidos
Los nucleótidos se unen mediante enlaces fosfodiéster: el grupo fosfato en el carbono 5' de un nucleótido se une al grupo hidroxilo en el carbono 3' del siguiente, formando un esqueleto azúcar-fosfato repetitivo (cargado negativamente) del cual sobresalen las bases nitrogenadas. Esta polaridad química (5' → 3') es direccional y funcionalmente esencial: la síntesis de ácidos nucleicos siempre procede en sentido 5' → 3' (ver capítulo II.2).
| DNA | RNA | |
|---|---|---|
| Pentosa | Desoxirribosa | Ribosa |
| Bases | A, G, C, T | A, G, C, U |
| Cadenas | Doble cadena (típicamente) | Cadena simple (típicamente) |
| Función principal | Almacenamiento estable de la información genética | Expresión de esa información (mensajero, estructural, catalítico) |
5Estructura espacial del DNA
El modelo de Watson y Crick describe al DNA como una doble hélice: dos cadenas de polinucleótidos antiparalelas (una en sentido 5'→3', la otra en 3'→5') enrolladas alrededor de un eje común, con las bases nitrogenadas orientadas hacia el interior y el esqueleto azúcar-fosfato hacia el exterior. Las dos cadenas se mantienen unidas por apareamiento de bases complementarias, mediante puentes de hidrógeno:
- Adenina con Timina (2 puentes de hidrógeno).
- Guanina con Citosina (3 puentes de hidrógeno — un apareamiento más estable, relevante para regiones ricas en GC, más resistentes a la desnaturalización térmica).
La doble hélice presenta un surco mayor y un surco menor —regiones de distinta anchura donde las proteínas reguladoras (factores de transcripción) pueden "leer" la secuencia de bases sin necesidad de separar la doble cadena—.
6Nucleoproteínas: cromosomas, histonas y nucleosomas
El DNA eucariota, de longitud enorme, se compacta ordenadamente mediante su asociación con proteínas básicas llamadas histonas (ricas en lisina y arginina, cargadas positivamente al pH fisiológico, lo que las atrae electrostáticamente al esqueleto fosfato cargado negativamente del DNA):
| Estructura | Composición | Importancia |
|---|---|---|
| Nucleosoma | ~146 pares de bases de DNA enrollados alrededor de un octámero de histonas (2 copias cada una de H2A, H2B, H3, H4) | La unidad básica de empaquetamiento del DNA — reduce el DNA a un tamaño manejable dentro del núcleo |
| Cromatina | Colar de nucleosomas conectados, compactada en niveles sucesivos de orden superior | El grado de compactación regula la accesibilidad del DNA a la maquinaria de transcripción — un cromosoma muy condensado (heterocromatina) tiene genes transcripcionalmente silentes |
El DNA se localiza dentro del núcleo en eucariotas (con una pequeña fracción adicional en las mitocondrias); el RNA, sintetizado en el núcleo, se localiza tanto en el núcleo (durante su procesamiento) como en el citoplasma (donde ejerce su función, especialmente en la traducción — capítulo II.2).
7Trampas de examen
| Trampa | Por qué confunde | Aclaración |
|---|---|---|
| Confundir nucleósido con nucleótido | Ambos términos suenan casi idénticos | El nucleósido es base + pentosa (sin fosfato); el nucleótido añade uno o más grupos fosfato — la diferencia es la presencia del fosfato |
| Pensar que A-T y G-C se aparean con la misma fuerza | Ambos son "pares de bases complementarias" | G-C forma 3 puentes de hidrógeno (más estable) frente a los 2 de A-T — las regiones ricas en GC requieren más energía térmica para desnaturalizarse |
| Pensar que las histonas son proteínas ácidas, como la mayoría del resto del proteoma nuclear | Interactúan con el DNA, que es ácido | Son marcadamente básicas (ricas en lisina/arginina) — precisamente para poder unirse electrostáticamente al esqueleto fosfato, cargado negativamente, del DNA |
8Puntos clave
- Un nucleótido = base nitrogenada + pentosa + fosfato(s); el DNA usa desoxirribosa y timina, el RNA usa ribosa y uracilo.
- Ciertos nucleótidos (AMPc, NAD⁺/NADP⁺, FAD, CoA) cumplen funciones metabólicas centrales más allá de formar ácidos nucleicos.
- Los nucleótidos se polimerizan por enlaces fosfodiéster 5'→3'; el DNA forma una doble hélice antiparalela estabilizada por apareamiento de bases complementarias (A-T, G-C).
- El DNA eucariota se compacta en nucleosomas (DNA + histonas básicas) y luego en cromatina de orden superior, regulando la accesibilidad génica.