Nucleótidos Son moléculas

orgánicas formadas por la

unión covalente de un monosacárido de cinco carbonos (pent

osa), una base nitrogenada y

un grupo fosfato. El nucleósido es la

parte del nucleótido formado únicamente

por la base nitrogenada y

la pentosa.

Son los monómeros de

los ácidos nucleicos (ADN y AR

N) en los cuales forman cadenas

lineales de miles o millones de

nucleótidos, pero también realizan

funciones importantes como

moléculas libres (por ejemplo, el ATP o

el GTP).

ESTRUCTURACada nucleótido es un ensamblado de tres componentes:

1. BASES NITROGENADAS: derivan de los compuestos heterocíclicos aromáticos purina y pirimidina.

• PURÍNICAS: son la adenina (A) y la guanina (G). Ambas forman parte del ADN y del ARN.

• PIRIMIDÍCAS: son la timina (T), la citosina (C) y el uracilo (U). La timina y la citosina intervienen en la formación del ADN. En el ARN aparecen la citosina y el uracilo.

• ISOALOXACÍNICAS: la flavina (F). No forma parte del ADN o del ARN, pero sí de algunos compuestos importantes como el FAD.

2. PENTOSA: el azúcar de cinco átomos de carbono; puede ser ribosa (ARN) o desoxirribosa (ADN).

3. ÁCIDO FOSFÓRICO: Cada nucleótido puede contener uno (nucleótidos-monofosfato, como el AMP), dos (nucleótidos-difosfato, como el ADP) o tres (nucleótidos-trifosfato, como el ATP) grupos fosfato.

De manera general, la degradación de ácidos nucleicos es catalizada por ribonucleasas y desoxirribonucleasas que originan oligonucleótidos (cadenas cortas de nucleótidos), esta cadena se rompe para formar nucleótidos libres o mononucleótidos, posteriormente las nucleotidasas eliminan al grupo fosfato convirtiendo los nucleótidos en nucleósidos que después serán degradados en sus componentes principales por nucleosidasas, en bases nitrogenadas libres (para síntesis de ac. nucleicos) y pentosas (ribosas y desoxirribosas).

DEGRADACIÓN DE ÁCIDOS NUCLEICOS

DEGRADACIÓN DEÁCIDOS NUCLEICOS

1. INTRACELULAR – Recambio de las especies de ARN – Reparación del ADN

2. MUERTE CELULAR (apoptosis).

3. INGESTIÓN DE ÁCIDOS NUCLEICOS DE LOS ALIMENTOS

– Ribonucleasa pancreática – Desoxiribonucleasa pancreática – Intestino delgado

1. INTRACELULAR

– Recambio de las especies de ARN.

Las moléculas de RNA individuales pueden ser reemplazadas por otras recién sintetizadas de la misma especificidad (RNAm, RNAt, RNAr). No existen sistemas de reparación del RNA como lo hay con el DNA, en lugar de ello, los RNA defectuosos se eliminan en la célula por degradación hasta nucleótidos que ocurre en el citoplasma por acción de ribonucleasas, los cuales son reutilizados para nuevas moléculas de RNA.

– Reparación del ADN.

Es un proceso en el cual una célula corrige daños hechos a las moléculas de DNA que codifican el genoma. Una vez que se detectan los daños, unas moléculas específicas reparadoras del ADN se adhieren al punto dañado o cerca de él, induciendo a otras moléculas a adherirse y formar un complejo que permite que tenga lugar la reparación.Los sistemas de reparación por escisión (ruptura) eliminan las secuencias alteradas y resintetizan la secuencia correcta.Las secuencias eliminadas al igual que el RNA se degradan hasta nucleótidos para ser reciclados.

2. MUERTE CELULAR “APOPTOSIS”

La velocidad de la reparación del ADN depende de muchos factores, como el tipo de célula, su edad, y el ambiente extracelular. Una célula que haya acumulado una gran cantidad de daños en el ADN, o que no pueda reparar eficazmente los daños producidos, puede entrar en suicidio celular también conocido como apoptosis.

Después de que la célula se fragmente, todos los residuos son degradados; las cadenas de ADN y ARN son degradadas hasta nucleótidos para formar nuevas cadenas o siguen la degradación hasta bases nitrogenadas y pentosas.

condensación

normal

fragmentación

Muchos de los alimentos tienen un origen celular y por tanto contienen ácidos nucleicos, estos ácidos nucleicos sobreviven al pH ácido del estómago, por lo que son degradados a nucleótidos, principalmente en el duodeno por ribonucleasas y desoxirribonucleasas pancreáticas y fosfodiesterasas intestinales. Estos compuestos iónicos no pueden atravesar las membranas, por tanto son hidrolizados a nucleósidos por una variedad de nucleotidasas específicas y fosfotransferasas no específicas. Los nucleósidos son absorbidos por la mucosa intestinal para su degradación a bases nitrogenadas libres y ribosa o ribosa-1-fosfato por la acción de nucleosidasas y nucleósido fosforilasas.

                                   nucleosidasa Nucleósido + H20                                base + ribosa

 

                                   nucleósido nucleósido + Pi                                  base + ribosa-1-P                                   fosforilasa 

3. INGESTIÓN DE ÁCIDOS NUCLEICOS

Los organismos pueden sintetizar nucleótidos de purinay pirimidina de Novo.Por esto, las purinas y las pirimidinas no son requeridas en la dieta. No constituyen nutrientes esenciales.

También pueden utilizar nucleótidos de la dieta, pero en menor cantidad, por eso la síntesis de Novo es muy importante. Los ácidos nucleicos ingeridos son digeridos con endonucleasas pancreáticas (desoxirribonucleasas y ribonucleasas), fosfodiesterasas y nucleósido fosforilasas. El epitelio intestinal tiene fosfatasa alcalina y enzimas que degradan los nucleósidos. Las bases obtenidas, si no se utilizan, se degradan a nivel intestinal. Solo 5% de los nucleótidos ingeridos pasa a la circulación, como base libre o nucleósido.

Biosíntesis de nucleótidos de purina

Biosíntesis de

nucleótidos

VIA DE SALVAMENTO

VIA DE NOVO

A partir de precursores de bajo peso molecular: aa, ATP, CO2…

A partir de nucleósidos o bases exógenos o productos de

degradación

Ribosa activada (PRPP)

RUTA DE NOVOEsta vía es en la que los nucleótidos se sintetizan a partir de precursores de bajo peso molecular en cantidades suficientes para satisfacer las necesidades de cada organismo, estas se llevan a cabo en el hígado.Curiosamente, estas rutas de novo son prácticamente idénticas en todos los organismos. Como norma general, hay un gran consumo de ATP y poder reductor en la mayoría de las etapas de cualquiera de las rutas de síntesis.

RUTA DE SALVAMENTOEsta ruta para la síntesis de nucleótidos de purina y pirimidina se lleva a cabo a partir de los nucleótidos o las bases disponibles, obtenidos por la ingestión de los alimentos o por el catabolismo de los ácidos nucleicos del organismo mismo, reciclando los productos de degradación de ácidos nucleicos para formar nuevos.

Reutilización de las bases puricas y pirimidinicas. En amarillo el catabolismo y en azul la nueva síntesis de nucleótidos mediante la ruta de salvamiento.

• Las bases libres de purina, adenina, guanina, e hipoxantina, pueden ser reconvertidas a sus correspondientes nucleótidos mediante el proceso enzimático conocido como fosforibosilación.

• Dos fosforibosil transferasas importantes están implicadas en la vía de salvamento, o ahorro, de las purinas:

- la adenosina fosforibosil transferasa (APRT), que cataliza la siguiente reacción:

adenina + PRPP <——> AMP + PPi

- hipoxantina-guanina fosforibosil transferasa (HGPRT), que cataliza las siguientes reacciones:

hipoxantina + PRPP <——> IMP + PPi guanina + PRPP <——> GMP + PPi

• Un problema importante de la vía de salvamento de purinas en células de rápida división es la adenosina deaminasa (ADA), que cataliza la deamination de adenosina a inosina. La deficiencia de ADA resulta en el llamado trastorno grave de inmunodeficiencia combinada, SCID

Vías de Salvamento o ahorro

Metabolismo de nucleótidos novo

La letra d indica que la pentosa es una

desoxirribosa.

Cuando no esta

presenta la letra d indica que la

pentosa es una ribosa.

A = adenosinaG = guanosina

U = uridinaT = timidinaC = citidina

Ejemplo: dATP (desoxiadenosin

trifosfato)

Biosíntesis de purinas (Novo)

Precursores de bajo peso molecular para el anillo de

purina

Reacción 1

El grupo amida, que procede de la cadena lateral de la glutamina, desplaza al grupo pirofosfato unido al carbono 1 del PRPP, reacción que es favorecida por la rápida hidrolisis del pirofosfato.

Tetrahidrofolato =

10-formil

Tetrahidro

folato

=

Degradación de nucleótidos de purina

Degradación de AMP

(Adenosina 5 mono fosfato)

La adenosina 5 mono fosfato (AMP), presenta dos vías distintas de degradación dependiendo del tejido.

Ruta general: esta ruta ocurre en la mayoría de los tejidos; una nucleotidasa libera el grupo fosfato y se forma un nucleósido de adenosina que sufrirá una desaminación por una adenosina desaminasa, transformándose en inosina.

Ruta en el tejido muscular: en esta ruta se realiza primero la desaminación, pasando a inosina mono fosfato (IMP), que sufrirá una desfosforilación para convertirse a inosina.

La inosina, punto de confluencia de ambas vías, perderá la ribosa, pasando a hipoxantina (purina oxidada libre) que tras una oxidación originara xantina.

Degradación de GMP(Guanosina 5 monofosfato)

La guanosina 5 mono fosfato (GMP) se desfosforila pasando a guanosina por acción de la enzima 5-nucleotidasa, liberándose así fosforo inorgánico (Pi).

La guanosina es el sustrato de la nucleósido de purina fosforilasa, perdiendo el azúcar ribosa 1-fosfato y dando como resultado la guanina.

Posteriormente la guanina se desamina por la enzima aminohidrolasa originando xantina.

Degradación de XMP(Xantosina 5 mono fosfato)

La xantosina 5 mono fosfato (XMP) se desfosforila por la 5 nucleotidasa liberando fosforo inorgánico (Pi) dando como resultado la xantosina.

La xantosina pierde el azúcar ribosa 1-fosfato para dar como producto la xantina.

Importancia de la XantinaLa degradación de los nucleótidos de purina (AMP, GMP, XMP) converge en la xantina.Cuando se consume el ATP queda adenina libre, la cual se une a unos receptores del cerebro provocando sueño para relajar el cuerpo y así producir mas ATP.Las xantinas son inhibidores competitivos de la adenina, se unen al receptor del cerebro reemplazando a la adenina, sin causar el efecto del sueño, dejando adeninas libres que consumen la energía que se tiene para producir más ATP por un rato hasta que se rompe el equilibrio y te vuelve a dar sueño.

Las 3 Xantinas mas importantes son la cafeína (café), teobromina (cacao) y teofilina (té).

Las hojas de té y los granos de café contienen alrededor de 1.5% de xantinas.

El cacao puede llegar a contener 3% de teobromina. La Coca-Cola también contiene cafeína, procedente del árbol de

Cola, muy abundante en Brasil. Otros productos con xantinas son: el guaraná, nueces de kola y el

mate, bebidas populares en África y Sudamérica.

Obtención de ácido úrico.

El ácido úrico puede seguir degradándose

dependiendo de cada ser vivo.

La degradación de los nucleótidos de purina (AMP, GMP, XMP) converge en la Xantina, la cual sufre una oxidación para formar ácido úrico, el producto final de la degradación de estos nucleótidos.

Importancia de ácido úrico.

La mayor parte del ácido úrico se disuelve en la sangre y viaja a los riñones, desde donde sale a través de la orina. Si el cuerpo produce demasiado ácido úrico o no elimina lo suficiente, la persona se puede enfermar.

Causas del aumento de ácido úrico en el cuerpo

• Consumo de alimentos ricos en purinas: hígado, pescados, mariscos y carnes rojas.

• Disfunción renal: no se elimina suficiente ácido úrico y se va acumulando en el cuerpo.

Los altos niveles de ácido úrico provocan enfermedades como:- Cálculos renales (“piedras en el riñón”).- Artritis.- La gota (acumulación de sales de ácido úrico en articulaciones).

Degradación de

nucleótidos de purina