Ejercicio resuelto de Ácidos nucleicos · Biología · 2025

Los nucleótidos no solo forman parte de los ácidos nucleicos, sino que también desempeñan funciones clave en otros procesos celulares.

a) Describa la estructura general de un nucleótido e indique cómo se unen para formar ácidos nucleicos. [0,6 puntos]

b) Explique el papel de al menos dos nucleótidos específicos en funciones no relacionadas con el ADN o ARN, como el metabolismo energético o la señalización celular. [0,4 puntos]

c) Suponga que ocurre una mutación que impide la correcta síntesis del nucleótido ATP en una célula. Prediga y explique al menos dos consecuencias celulares que se derivarían de esta alteración. [0,5 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Describa}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{estructura}}\mathbf{\text{general}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{nucle}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{tido}}\mathbf{\text{e}}\mathbf{\text{indique}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mo}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{unen}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{formar}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cidos}}\mathbf{\text{nucleicos.}}\mathbf{\text{[0,6}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Un nucleótido está formado por tres componentes.

Una base nitrogenada, que puede ser púrica —adenina o guanina, con dos anillos— o pirimidínica —citosina, timina o uracilo, con uno solo.

Una pentosa, que es la ribosa en los ribonucleótidos y la desoxirribosa —que carece del hidroxilo del carbono $2^{\mathrm{\prime }}$— en los desoxirribonucleótidos.

Y uno o varios grupos fosfato.

La base se une al carbono $1^{\mathrm{\prime }}$ de la pentosa mediante un enlace N-glucosídico, con pérdida de una molécula de agua; el conjunto de ambos, sin fosfato, se llama nucleósido. El grupo fosfato se une después al hidroxilo del carbono $5^{\mathrm{\prime }}$ mediante un enlace éster fosfórico, y así el nucleósido pasa a ser nucleótido.

Los nucleótidos polimerizan uniéndose por enlaces fosfodiéster: el grupo fosfato situado en el carbono $5^{\mathrm{\prime }}$ de un nucleótido se enlaza con el hidroxilo del carbono $3^{\mathrm{\prime }}$ del siguiente. Se forma así un esqueleto regular de pentosa-fosfato del que sobresalen las bases, y la cadena queda polarizada, con un extremo $5^{\mathrm{\prime }}$ que lleva el fosfato libre y un extremo $3^{\mathrm{\prime }}$ que lleva el hidroxilo libre. Por convenio, la secuencia se escribe siempre de $5^{\mathrm{\prime }}$ a $3^{\mathrm{\prime }}$.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{papel}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{al}}\mathbf{\text{menos}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{nucle}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{tidos}}\mathbf{\text{espec}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{ficos}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{funciones}}\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{relacionadas}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{ADN}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{ARN,}}\mathbf{\text{como}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{metabolismo}}\mathbf{\text{energ}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tico}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{se}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{alizaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{celular.}}\mathbf{\text{[0,4}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El ATP es la moneda energética de la célula. La hidrólisis del enlace anhídrido entre sus fosfatos libera una cantidad de energía apropiada para acoplarla a las reacciones que la necesitan, de modo que actúa de intermediario entre los procesos que liberan energía —respiración, fotosíntesis— y los que la consumen: biosíntesis, transporte activo, contracción muscular, impulso nervioso.

El $NA{D}^{+}$ es un dinucleótido que actúa como coenzima de oxidorreducción: recoge los electrones de los sustratos que se oxidan en la glucólisis, el ciclo de Krebs y la $\beta$-oxidación, y los cede después a la cadena respiratoria. Su forma fosforilada, el NADP, hace lo propio en las vías anabólicas y en la fase luminosa de la fotosíntesis, y el $FAD$ cumple una función equivalente.

El AMP cíclico es un segundo mensajero: cuando una hormona se une a su receptor de membrana, la adenilato ciclasa lo sintetiza dentro de la célula y él transmite la señal activando proteínas quinasas. Es el mecanismo por el que actúan la adrenalina o el glucagón.

Puede añadirse el coenzima A, un nucleótido de adenina que transporta grupos acilo y que, como acetil-CoA, es la puerta de entrada al ciclo de Krebs.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Suponga}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{ocurre}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{mutaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{impide}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{correcta}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{ntesis}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{nucle}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{tido}}\mathbf{\text{ATP}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lula.}}\mathbf{\text{Prediga}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{explique}}\mathbf{\text{al}}\mathbf{\text{menos}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{consecuencias}}\mathbf{\text{celulares}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{derivar}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{an}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{esta}}\mathbf{\text{alteraci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

La primera consecuencia es que cesan todos los procesos que consumen energía. Sin ATP no puede funcionar el transporte activo: la bomba de sodio-potasio se detiene, el sodio entra y el potasio sale hasta igualar las concentraciones, se disipa el potencial de membrana y la célula pierde la capacidad de responder a estímulos y de regular su volumen; al entrar agua por ósmosis acabaría hinchándose y lisándose. Tampoco podrían funcionar la contracción muscular, el movimiento de cilios y flagelos ni el transporte de vesículas.

La segunda es que se detiene el anabolismo. La síntesis de proteínas, de ácidos nucleicos, de lípidos y de polisacáridos son procesos endergónicos que se pagan con ATP, y también lo son la activación previa de los aminoácidos por las aminoacil-tRNA sintetasas o la fosforilación inicial de la glucosa en la glucólisis. La célula dejaría de crecer, de renovar sus componentes y de dividirse.

Como tercera consecuencia, la célula intentaría compensar aumentando el catabolismo, pero eso solo empeoraría las cosas: sin ATP no se puede ni siquiera iniciar la glucólisis, que consume dos ATP antes de rendir cuatro. El resultado final sería la muerte celular, por necrosis si el colapso es brusco —la apoptosis, paradójicamente, también requiere ATP.