NUCLEÒSID: CARACTERÍSTIQUES, ESTRUCTURA I APLICACIONS - BIOLOGIA - 2025

Els nucleòsids són un ampli grup de molècules biològiques formades per una base nitrogenada i un sucre de cinc carbonis, unides covalentment. En termes d'estructures són molt diverses.

Són els precursors per a la síntesi dels àcids nucleics (ADN i ARN), esdeveniment fonamental per al control de l'metabolisme i creixement de tots els éssers vius. També participen en diversos processos biològics, modulant algunes activitats de el sistema nerviós, muscular i cardiovascular, entre d'altres.

Font: Nucleotides_1.svg: Boris (PNG), SVG by Sjefderivative work: Huhsunqu

Avui dia, els nucleòsids modificats són usats com a teràpia antiviral i anticancerígena gràcies a la seva propietat de bloquejar la replicació de l'ADN.

És important no confondre el terme nucleòsid amb nucleòtid. Encara que tots dos elements s'assemblen estructuralment, ja que estan formats pels monòmers dels àcids nucleics, els nucleòtids tenen un o diversos grups fosfat addicionals. És a dir, un nucleòtid és un nucleòsid amb un grup fosfat.

Característiques

Els nucleòsids són molècules formades pels blocs estructurals dels àcids nucleics. Són de baix pes molecular, estant en un interval entre 227,22 fins 383.31 g / mol.

Gràcies a la base nitrogenada, aquestes estructures reaccionen com a bases amb valors de pKa entre 3,3 i 9,8.

estructura

L'estructura dels nucleòsids comprèn una base nitrogenada unida per mitjà d'un enllaç covalent a un sucre de cinc carbonis. A continuació explorarem aquests components a fons.

base nitrogenada

El primer component - la base nitrogenada, també anomenat nucleobase - és una molècula plana de caràcter aromàtic que conté nitrogen en la seva estructura, i pot ser una purina o un pirimidina.

Les primeres estan formades per dos anells fusionats: un de sis àtoms i un altre de cinc. Les pirimidines són més petites i estan formades per un sol anell.

pentosa

El segon component estructural és una pentosa, que pot ser una ribosa o un desoxirribosa. La ribosa és un sucre "normal" on cada àtom de carboni es troba unit amb un d'oxigen. En el cas de la desoxirribosa, el sucre està modificat, ja que no té un àtom d'oxigen en el carboni 2 '.

enllaç

En tots els nucleòsids (i també en els nucleòtids) que trobem naturalment l'enllaç entre les dues molècules és de tipus β-N-glicosídic, i és resistent a l'clivatge alcalí.

El carboni 1 'de l'sucre es troba unit a l'nitrogen 1 de la pirimidina i a el nitrogen 9 del purina. Com veiem, aquests són els mateixos components que trobem en els monòmers que formen els àcids nucleics: els nucleòtids.

nucleòsids modificats

Fins ara, hem descrit l'estructura general dels nucleòsids. No obstant això, hi ha alguns amb certes modificacions químiques, sent la més comuna la unió d'un grup metil amb la base nitrogenada. També poden ocórrer metilacions en la porció de l'carbohidrat.

Altres modificacions menys freqüents inclouen isomerització, per exemple de uridina a pseudouridina; pèrdua de hidrògens; acetilació; formilación; i hidroxilació.

Classificació i nomenclatura

Depenent dels components estructurals de l'nucleòsid, s'ha establert una classificació en ribonucleósidos i desoxinucleósidos. A la primera categoria trobem els nucleòsids la purina o pirimidina està unida a una ribosa. A més, les bases nitrogenades que els formen són adenina, guanina, citosina i uracil.

En els desoxinucleósidos la base nitrogenada es troba ancorada a la desoxirribosa. Les bases que trobem són les mateixes que en els ribonucleòtids, amb l'excepció que la pirimidina uracil està substituïda per una timina.

D'aquesta manera, els ribonucleósidos són nomenats depenent de la base nitrogenada que contingui la molècula, establint la següent nomenclatura: adenosina, citidina, uridina i guanosina. Per identificar un desoxinucleósidos, s'afegeix el prefix desoxi-, a saber: desoxiadenosina, desoxicitidina, desoxiuridina i desoxiguanosina.

Com hem dit anteriorment, la diferència fonamental entre un nucleòtid i un nucleòsid és que el primer té un grup fosfat unit a el carboni 3 '(3'-nucleòtid) o a l'carboni 5' (5'-nucleòtid). Així, en termes de nomenclatura, ens podem trobar que un sinònim de el primer cas és un nucleòsid-5'-fosfat.

funcions biològiques

blocs estructurals

Els nucleòsids trifosfat (és a dir, amb tres fosfats en la seva estructura) són la matèria primera per a la construcció dels àcids nucleics: l'ADN i l'ARN.

Emmagatzematge d'energia

Gràcies als enllaços d'alta energia que mantenen units als grups fosfats, són estructures que fàcilment emmagatzemen energia d'adequada disponibilitat per a la cèl·lula. L'exemple més famós és l'ATP (adenosina trifosfat), millor conegut com la "moneda energètica de la cèl·lula".

hormones locals

Els nucleòsids pròpiament dits (sense grups fosfat en la seva estructura) no posseeixen una activitat biològica significativa. No obstant això, en els mamífers trobem una excepció resaltante: la molècula d'adenosina.

En aquests organismes, l'adenosina pren el paper de autocoide, la qual cosa vol dir que funciona com una hormona local i també com neuromodulador.

La circulació de l'adenosina en el torrent sanguini modula diferents funcions com la vasodilatació, freqüència cardíaca, les contraccions a la musculatura llisa, l'alliberament dels neurotransmissors, la degradació de lípids, entre d'altres.

L'adenosina és famosa pel seu paper en la regulació de la son. Quan la concentració d'aquest nucleòsid s'incrementa, produeix cansament i son. És per això que el consum de cafeïna (una molècula similar a l'adenosina) ens manté desperts, ja que bloqueja les interaccions de l'adenosina i els seus respectius receptors en el cervell.

Els nucleòsids en la dieta

Els nucleòsids poden ser consumits en els aliments, i s'ha demostrat que modulen diversos processos fisiològics, beneficiant certs aspectes de el sistema immune, desenvolupament i creixement de l'tracte gastrointestinal, metabolisme dels lípids, funcions hepàtiques, entre d'altres.

Són components abundants en la llet materna, el te, la cervesa, la carn i el peix, entre d'altres aliments.

El suplement exogen de nucleòsids (i nucleòtids) és important en pacients que no tenen la capacitat de sintetitzar aquests compostos de novo.

Pel que fa a l'absorció, gairebé el 90% dels nucleòtids són absorbits en forma de nucleòsids i fosforilats novament en les cèl·lules de l'intestí.

Aplicacions mèdiques: anticancerígens i antivirals

Certs anàlegs de nucleòsids o nucleòtids modificats han demostrat activitat anticancerígena i antiviral, permetent tractar condicions d'importància mèdica significativa com el VIH / SIDA, el virus de l'herpes, virus de l'hepatitis B, i la leucèmia, entre d'altres.

Aquestes molècules són usades per al tractament d'aquestes patologies, ja que tenen la capacitat d'inhibir la síntesi de l'ADN. Aquests són transportats de manera activa a l'interior de la cèl·lula i, com presenten modificacions químiques, prevenen futures replicacions de el genoma del virus.

Els anàlegs que són usats com a tractament són sintetitzats mitjançant diferents reaccions químiques. Les modificacions poden venir a la porció de la ribosa oa la base nitrogenada.

referències

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Essential cell biology. Garland Science.
2. Borea, PA, Gessi, S., Merighi, S., Vincenzi, F., & Varani, K. (2018). Pharmacology of adenosine receptors: the state of the art. Physiological reviews, 98 (3), 1591-1625.
3. Cooper, GM, & Hausman, RE (2007). The cell: a molecular approach. Washington, DC, Sunderland, MA.
4. Griffiths, AJ (2002). Modern genetic analysis: INTEGRATING gens and genomes. Macmillan.
5. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). An introduction to genetic analysis. Macmillan.
6. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Bioquímica: text i atles. Ed. Mèdica Panamericana.
7. Mikhailopulo, IA, & Miroshnikov, AI (2010). New trends in nucleoside biotechnology. Acta Naturae 2 (5).
8. Passarge, I. (2009). Genètica text i atles. Ed. Mèdica Panamericana.
9. Siegel, GJ (1999). Basic Neurochemistry: molecular, cellular and medical aspects. Lippincott-Raven.