Nucleótido

Un nucleótido es una molécula orgánica que es el componente básico del ADN y el ARN. También tienen funciones relacionadas con la señalización celular, el metabolismo y las reacciones enzimáticas. Un nucleótido se compone de tres partes: un grupo fosfato, un azúcar de 5 carbonos y una base nitrogenada. Las cuatro bases nitrogenadas del ADN son adenina, citosina, guanina y timina. El ARN contiene uracilo, en lugar de timina. Un nucleótido dentro de una cadena constituye el material genético de todos los seres vivos conocidos. También cumplen una serie de funciones fuera del almacenamiento de información genética, como mensajeros y moléculas que mueven energía.

Una serie de tres nucleótidos dentro del ADN se conoce como codón y dirige las proteínas dentro de la célula para unir una proteína específica a una serie especificada por el resto del ADN. Los codones especiales incluso especifican a la maquinaria dónde detener e iniciar el proceso. La traducción del ADN , como se le conoce, convierte la información del ADN al lenguaje de las proteínas. Esta cadena de aminoácidos se puede plegar adecuadamente y proporcionar una de las muchas funciones dentro de la célula.

Estructura de nucleótidos

La estructura de los nucleótidos es simple, pero la estructura que pueden formar juntos es compleja. A continuación se muestra una imagen de ADN. Esta molécula consta de dos hebras que se envuelven entre sí, formando enlaces de hidrógeno en el medio de la estructura para soporte. Cada nucleótido tiene una estructura específica que permite esta formación.

Nucleótidos de ADN

Base de nitrogeno

La base nitrogenada es la información central que transporta parte de la estructura de nucleótidos. Estas moléculas, que tienen diferentes grupos funcionales expuestos, tienen diferentes capacidades para interactuar entre sí. Como en la imagen, la disposición de la idea es la cantidad máxima de enlaces de hidrógeno entre los nucleótidos involucrados. Debido a la estructura del nucleótido, solo un determinado nucleótido puede interactuar con otro. La imagen de arriba muestra la unión de timina a adenina y de guanina a citosina. Este es el arreglo adecuado y típico.

Esta formación uniforme provoca un giro en la estructura y es suave si no hay errores. Una de las formas en que las proteínas pueden reparar el ADN dañado es que pueden unirse a puntos desiguales dentro de la estructura. Se crean puntos desiguales cuando no se produce un enlace de hidrógeno entre las moléculas de nucleótidos opuestas. La proteína cortará un nucleótido y lo reemplazará por otro. La naturaleza duplicada de las hebras genéticas asegura que errores como este se puedan corregir con un alto grado de precisión.

Azúcar

La segunda porción del nucleótido es el azúcar. Independientemente del nucleótido, el azúcar es siempre el mismo. La diferencia está entre el ADN y el ARN. En el ADN, el azúcar de 5 carbonos es desoxirribosa, mientras que en el ARN, el azúcar de 5 carbonos es ribosa. Esto le da a las moléculas genéticas sus nombres; el nombre completo del ADN es ácido desoxirribonucleico y el ARN es ácido ribonucleico.

El azúcar, con su oxígeno expuesto, puede unirse al grupo fosfato de la siguiente molécula. Luego forman un enlace, que se convierte en la columna vertebral de azúcar-fosfato . Esta estructura agrega rigidez a la estructura, ya que los enlaces covalentes que forman son mucho más fuertes que los enlaces de hidrógeno entre las dos hebras. Cuando las proteínas procesan y transponen el ADN, lo hacen separando las hebras y leyendo solo un lado. Cuando pasan, las hebras de material genético vuelven a unirse, impulsadas por la atracción entre las bases de nucleótidos opuestas. La columna vertebral de azúcar-fosfato permanece conectada todo el tiempo.

Grupo fosfato

La última parte de la estructura de los nucleótidos, el grupo fosfato, probablemente sea conocida por otra molécula importante de ATP . El trifosfato de adenosina, o ATP, es la molécula de energía de la que depende la mayoría de la vida en la Tierra para almacenar y transferir energía entre reacciones. El ATP contiene tres grupos fosfato, que pueden almacenar mucha energía en sus enlaces. A diferencia del ATP, los enlaces formados dentro de un nucleótido se conocen como enlaces fosfodiéster , porque ocurren entre el grupo fosfato y la molécula de azúcar.

Durante la replicación del ADN, una enzima conocida como ADN polimerasa ensambla las bases de nucleótidos correctas y comienza a organizarlas contra la cadena que está leyendo. Otra proteína, la ADN ligasa , terminó el trabajo creando el enlace fosfodiéster entre la molécula de azúcar de una base y el grupo fosfato de la siguiente. Esto crea la columna vertebral de una nueva molécula genética, que se puede transmitir a la siguiente generación. El ADN y el ARN contienen toda la información genética necesaria para el funcionamiento de las células.

Ejemplos de nucleótidos

Adenina

La adenina es una purina, que es una de las dos familias de bases nitrogenadas. Las purinas tienen una estructura de doble anillo. En el ADN, la adenina se une a la timina. En el ARN, la adenina se une al uracilo. El trifosfato de adenosina, como se discutió anteriormente, usa el nucleótido adenina como base. A partir de ahí, se pueden unir tres grupos fosfato. Esto permite almacenar una gran cantidad de energía en los enlaces. Por la misma razón que la estructura de azúcar-fosfato es tan fuerte, los enlaces en ATP también lo son. Cuando se combina con enzimas especiales que se han formado para liberar la energía, se puede transferir a otras reacciones y moléculas.

Guanina

Como la adenina, la guanina es un nucleótido de purina; tiene un anillo doble. Se une a la citosina tanto en el ADN como en el ARN. Como se ve en la imagen de arriba, la guanina se une a la citosina a través de tres enlaces de hidrógeno. Esto hace que el enlace citosina-guanina sea un poco más fuerte que el enlace timina-adenina, que solo forma dos enlaces de hidrógeno.

Citosina

Las pirimidinas son la otra clase de nucleótidos. La citosina es un nucleótido de pirimidina; tiene un solo anillo en su estructura. La citosina se une a la guanina tanto en el ADN como en el ARN. Al unirse con el nucleótido guanina, los dos forman un par fuerte.

Timina

Al igual que el nucleótido citosina, la timina es un nucleótido de pirimidina y tiene un anillo. Se une a la adenina en el ADN. La timina no se encuentra en el ARN. En el ADN, forma solo dos enlaces de hidrógeno con la adenina, lo que los convierte en el par más débil.

Uracil

El uracilo también es una pirimidina. Durante la transcripción de ADN a ARN, el uracilo se coloca en todos los lugares donde normalmente iría una timina. La razón de esto no se comprende del todo, aunque el uracilo tiene algunas ventajas y desventajas distintas. La mayoría de las criaturas no usan uracilo dentro del ADN porque es de corta duración y puede degradarse en citosina. Sin embargo, en el ARN, el uracilo es el nucleótido preferido porque el ARN también es una molécula de vida corta.

Función de nucleótidos

Además de ser la unidad básica del material genético de todos los seres vivos, un nucleótido también puede tener otras funciones. Un nucleótido puede ser una base en otra molécula, como el trifosfato de adenosina (ATP), que es la principal molécula de energía de la célula. También se encuentran en coenzimas como NAD y NADP, que provienen de ADP; estas moléculas se utilizan en muchas reacciones químicas que juegan un papel en el metabolismo. Otra molécula que contiene un nucleótido es el AMP cíclico (cAMP), una molécula mensajera que es importante en muchos procesos, incluida la regulación del metabolismo y el transporte de señales químicas a las células. Los nucleótidos no solo forman los componentes básicos de la vida, sino que también forman muchas moléculas diferentes que funcionan para hacer posible la vida.

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