Metabolismo de los ácidos nucleicos

Como parte de la Metabolismo de los ácidos nucleicos se trata de la construcción y descomposición de los ácidos nucleicos ADN y ARN. Ambas moléculas tienen la función de almacenar información genética. Las alteraciones en la síntesis de ADN pueden provocar mutaciones y, por tanto, cambios en la información genética.

¿Qué es el metabolismo de los ácidos nucleicos?

El metabolismo de los ácidos nucleicos asegura la formación y degradación del ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN). El ADN almacena toda la información genética en el núcleo celular durante mucho tiempo. El ARN es a su vez responsable de la síntesis de proteínas y, por lo tanto, transfiere la información genética a las proteínas.

Tanto el ADN como el ARN constan de nucleobases, un azúcar y un residuo de fosfato. La molécula de azúcar se conecta al residuo de fosfato mediante una esterificación y se une a dos residuos de fosfato. Se forma una cadena de compuestos de azúcar-fosfato que se repiten, a la cual se une glucosídicamente una base nucleica al azúcar.

Además del ácido fosfórico y el azúcar, se encuentran disponibles cinco bases nucleicas diferentes para la síntesis de ADN y ARN. Las dos bases nitrogenadas, adenina y guanina, pertenecen a los derivados de purina y las dos bases nitrogenadas, citosina y timina, pertenecen a los derivados de pirimidina.

En el ARN, la timina se ha intercambiado por uracilo, que se caracteriza por un grupo CH3 adicional. La unidad estructural base de nitrógeno, residuo de azúcar y residuo de fosfato se denomina nucleótido. En el ADN, se forma una estructura de doble hélice con dos moléculas de ácido nucleico, que están conectadas entre sí por enlaces de hidrógeno para formar una doble hebra. El ARN consta de una sola hebra.

Función y tarea

El metabolismo de los ácidos nucleicos es de gran importancia para el almacenamiento y transmisión del código genético. La información genética se almacena inicialmente en el ADN a través de la secuencia de las bases nitrogenadas. La información genética de un aminoácido se codifica mediante tres nucleótidos consecutivos. Los sucesivos tripletes de bases almacenan la información sobre la estructura de una determinada cadena de proteínas. El comienzo y el final de la cadena se establecen mediante señales que no codifican aminoácidos.

Las posibles combinaciones de nucleobases y los aminoácidos resultantes son extremadamente grandes, por lo que, con la excepción de los gemelos idénticos, no existen organismos genéticamente idénticos.

Para transferir la información genética a las moléculas de proteína a sintetizar, primero se forman moléculas de ARN. El ARN actúa como transmisor de información genética y estimula la síntesis de proteínas. La diferencia química entre el ARN y el ADN es que en lugar de desoxirribosa, el azúcar ribosa se une a su molécula. Además, la timina base nitrogenada se ha cambiado por uracilo.

El otro residuo de azúcar también causa la menor estabilidad y la naturaleza monocatenaria del ARN. La doble hebra del ADN protege la información genética contra cambios. Dos moléculas de ácido nucleico están conectadas entre sí mediante enlaces de hidrógeno. Sin embargo, esto solo es posible con bases nitrogenadas complementarias. En el ADN solo puede haber pares de bases adenina / timina o guanina / citosina.

Cuando la doble hebra se divide, la hebra complementaria se forma una y otra vez. Si, por ejemplo, hay un cambio en una base nucleica, ciertas enzimas responsables de la reparación del ADN reconocen qué defecto está presente en la base complementaria. La base de nitrógeno modificada generalmente se reemplaza correctamente. Así es como se asegura el código genético. A veces, sin embargo, se puede transmitir un error con el resultado de una mutación.

Además del ADN y el ARN, también existen importantes mononucleótidos que desempeñan un papel importante en el metabolismo energético. Estos incluyen, por ejemplo, ATP y ADP. El ATP es trifosfato de adenosina. Contiene un residuo de adenina, ribosa y el residuo de trifosfato. La molécula proporciona energía y, cuando se libera, se convierte en difosfato de adenosina, por lo que se separa un residuo de fosfato.

Enfermedades y dolencias

Si se producen trastornos durante el metabolismo de los ácidos nucleicos, pueden producirse enfermedades. Pueden producirse errores en la estructura del ADN, en cuyo caso se utiliza la nucleobase incorrecta. Se produce una mutación. Los cambios en las bases de nitrógeno pueden ocurrir a través de reacciones químicas como la desaminación. Aquí, los grupos NH2 se reemplazan por grupos O =.

Normalmente, la cadena complementaria todavía almacena el código en el ADN, de modo que los mecanismos de reparación pueden recurrir a la base de nitrógeno complementario para corregir el error. Sin embargo, en el caso de influencias químicas y físicas masivas, pueden surgir tantos defectos que a veces se pueden realizar correcciones incorrectas.

La mayoría de las veces, estas mutaciones tienen lugar en lugares menos relevantes del genoma, por lo que no hay que temer efectos. Sin embargo, si se produce un error en una región importante, puede provocar un cambio grave en la estructura genética con efectos masivos en la salud.

Las mutaciones somáticas suelen ser la causa de tumores malignos. Así es como se desarrollan las células cancerosas todos los días. Sin embargo, por regla general, el sistema inmunológico los destruye inmediatamente. Sin embargo, si muchas mutaciones se forman a través de fuertes efectos químicos o físicos (por ejemplo, radiación) o mediante un mecanismo de reparación defectuoso, se puede desarrollar cáncer. Lo mismo se aplica a un sistema inmunológico debilitado.

Sin embargo, también pueden desarrollarse enfermedades completamente diferentes en el marco del metabolismo de los ácidos nucleicos. Cuando las nucleobases se descomponen, la beta-alanina completamente reciclable se produce a partir de bases de pirimidina. El ácido úrico poco soluble se produce a partir de bases de purina. Los seres humanos tienen que excretar ácido úrico en la orina. Si faltan las enzimas para reutilizar el ácido úrico para construir bases de purina, la concentración de ácido úrico puede aumentar hasta tal punto que los cristales de ácido úrico se precipiten en las articulaciones y se desarrolle gota.