Un nucleótido es una molécula orgánica que constituye la unidad básica a través de la cual se forman moléculas más complejas como los ácidos nucleicos, es decir, el ADN y el ARN. También, individualmente, funcionan como moléculas que permiten el intercambio de energía química dentro de la célula, permitiendo la realización de múltiples funciones que la requieren. Un nucleótido típico está formado por tres subunidades distintas: una base nitrogenada, un azúcar de cinco carbonos, y -al menos- un grupo fosfato.
Estructura de un nucleótido
Como mencionamos, son tres los componentes que conforman la estructura de un nucleótido. Estos componentes se unen entre sí a través de uniones covalentes.
– Azúcar de cinco carbonos (pentosa): Puede ser una desoxirribosa o una ribosa. En el primer caso, se forman los componentes del ADN, en el segundo, los del ARN.
– Base nitrogenada: Es una molécula cíclica que contiene carbono y nitrógeno como parte de su estructura. Puede ser una purina (adenina o guanina) o una pirimidina (timina, citosina o uracilo). Las purinas se caracterizan por tener dos anillos en su estructura molecular. Las pirimidinas, en cambio, tienen un único anillo. La base nitrogenada se une al azúcar pentosa en la posición C1.
– Grupo fosfato: Es un grupo funcional formado por un átomo central de fósforo y cuatro átomos de oxígeno que lo rodean. El grupo fosfato se une al azúcar pentosa en la posición C5. Los nucleótidos que conforman los ácidos nucleicos contienen inicialmente un único grupo fosfato en dicha posición. A través de reacciones de fosforilación, es decir, de la adición de uno o dos grupos fosfatos a la molécula de nucleótido monofosfato, se obtienen las variantes difosfato (dos fosfatos) o trifosfato (tres fosfatos) con enlaces de alto nivel energético. Estas variantes son las que cumplen funciones relacionadas con el intercambio de energía dentro de la célula.
Los nucleótidos pueden tener hasta tres grupos fosfatos unidos en cadena en su estructura. Si no hubiera ningún grupo fosfato, el compuesto formado únicamente por el azúcar pentosa y la base nitrogenada se denomina ‘’nucleósido’’.
Tipos de nucleótidos
De acuerdo con la base nitrogenada y la cantidad de grupos fosfatos que contienen, se pueden diferenciar diferentes tipos de nucleótidos.
Por ejemplo, los que presentan la base nitrogenada adenina, y contienen un único grupo fosfato, se denominan ‘’adenosín monofosfato’’ (AMP). Si se le suma un segundo grupo fosfato, se denomina adenosín difosfato (ADP), y con tres grupos fosfatos, se llama ‘’adenosín trifosfato’’ (ATP).
Con la misma lógica, un nucleótido formado por la base nitrogenada guanina, por ejemplo, se denomina guanosín monofosfato (GMP), difosfato (GDP) y trifosfato (GTP) de acuerdo con la cantidad de grupos fosfatos que contenga.
Si el azúcar pentosa es una desoxirribosa, a las siglas de cada nucleótido se le agrega la letra ‘’d’’, siendo dAMP, dTMP, dGMP, etc.
Los nucleótidos en los ácidos nucleicos
Una de las funciones de los nucleótidos es la de formar al ácido desoxirribonucleico (o ADN) y al ácido ribonucleico (o ARN). Así, los nucleótidos funcionan como bloques estructurales de dichas moléculas más complejas que se encargan de transmitir (a la descendencia) y traducir (a las proteínas o moléculas funcionales correspondientes) la información genética contenida en ellas.
En los ácidos nucleicos, el grupo fosfato de cada nucleótido se une al nucleótido siguiente en la posición C3 de la pentosa. De esta manera, cada grupo fosfato se encuentra unido a los C5 y C3 de dos nucleótidos consecutivos, formando una cadena lineal.
En el ADN, las cadenas de nucleótidos están formadas por azúcar desoxirribosa. Por esta razón, el significado de las siglas es ‘’ácido desoxirribonucleico’’. Las bases nitrogenadas que podemos encontrar son adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C). La molécula de ADN está formada por dos cadenas antiparalelas y complementarias de nucleótidos, en donde las bases nitrogenadas se emparejan a través de puentes de hidrógeno de una manera particular: la adenina con la timina, y la citocina con la guanina.
En el ARN, el azúcar que conforma los nucleótidos es ribosa, por lo que se denomina ‘’ácido ribonucleico’’. A diferencia del ADN, el ARN está formado por una única cadena simple, y la timina es reemplazada por uracilo. Es decir, las bases nitrogenadas que podemos encontrar en el ARN son adenina (A), uracilo (U), guanina (G) y citosina (C).
Los nucleótidos como moléculas energéticas
Como mencionamos anteriormente, a través de reacciones de fosforilación se obtienen las variantes difosfato (dos fosfatos) o trifosfato (tres fosfatos) de los nucleótidos, con enlaces de alto nivel energético. En particular los ADP y ATP son las moléculas que intervienen en la mayoría de los intercambios de energía química dentro de la célula, ya que los enlaces fosfato (de alta energía) pueden romperse fácilmente por repulsión de cargas negativas, liberándose energía en el proceso.
La energía liberada en la rotura de los enlaces de los grupos fosfato permite a la célula realizar un gran número de procesos que la requieren, como la síntesis de biomoléculas, el transporte activo a través de las membranas celulares, la contracción muscular, y un sin fin de reacciones químicas, entre otros.
Autora
Escrito por Tatiana Bengochea para la Edición #129 de Enciclopedia Asigna, en 10/2023. Tatiana es Lic. en Ciencias Biológicas y Prof. en Biología. Graduada en la UBA, Arg.