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Union de nucleótidos para formar un acido nucleico. 

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Los ácidos nucleicos, denominados ácidos por la carga negativa aportada por su grupo fosfato, consisten estructuralmente de la union de monómeros de nucleótidos por medio de enlaces fosfodiéster 3'-5' entre los carbonos de sus componentes de azúcar pentosa.

Es decir, son polímeros de nucleótidos.

Existen 2 tipos de ácidos nucleicos, diferenciados por el tipo de azúcar pentosa que los componen. Estos son:

Polímeros de desoxirribonucleótidos

Polímeros de ribonucleótidos.

Los polímeros de desoxirribonucleótidos consiste en lo que conocemos como el ADN, mientras que los polímeros de ribonucleótidos hacen referencia al ARN. (Horton, H. R., 2008)

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Azucares pentosas: Ribosa y Desoxirribosa.

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Los nucleótidos son los bloques de construcción de los ácidos nucleicos (Horton, H. R., 2008), y consisten estructuralmente de 3 componentes diferentes:

1. Base nitrogenada

2. Azúcar pentosa

3. Grupo fosfato (hasta 3)

El azúcar pentosa utilizado en la formación del nucleótido, ya sea ribosa o desoxirribosa, determina el calibre de funciones del nucleótido.

Mientras que los ribonucleótidos tienen una variedad de funciones a parte del ensamblaje del ARN, como lo es el transporte de energía (ATP, GTP, etc.); los desoxirribonucleótidos son utilizados casi exclusivamente para el ensamblaje del ADN. (Ferrier, D. R., 2018)

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Cuando hablamos sobre los ácidos nucleicos, la hidrólisis de es un proceso bioquímico fundamental en el cual las moléculas de ácidos nucleicos, como el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico), se descomponen en sus componentes básicos mediante la adición de agua. Este proceso es esencial para varios aspectos de la biología celular, incluida la replicación del ADN, la transcripción del ARN y la degradación de ácidos nucleicos en la célula.

Antes de que pueda tener lugar la hidrólisis, los ácidos nucleicos generalmente necesitan ser desnaturalizados. Esto implica la ruptura de los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas las cadenas complementarias de nucleótidos. La desnaturalización puede ser facilitada por cambios en el pH, la temperatura o la exposición a productos químicos como el urea. (Rodwell, V. W., Bender, D., Botham, K. M., Kennelly, P. J., & Weil, P. A., 2021)

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La hidrólisis alcalina del ARN y el ADN revela las diferencias fundamentales en su estructura y reactividad química debido a la presencia o ausencia del grupo 2'-hidroxilo en la ribosa del ARN. Mientras que este grupo en el ARN puede participar en la formación de puentes de hidrógeno y reacciones químicas, el ADN, que carece de este grupo, es mucho más estable en condiciones alcalinas. Esto le confiere al ADN las cualidades que explican su función como portador de material genético. (Horton, H. R., 2008)

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Catálisis de la hidrolisis de los ácidos nucleicos. 

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Catálisis de la hidrolisis de los ácidos nucleicos. 

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Las enzimas encargadas de la catálisis de los ácidos nucleicos son denominados nucleasas, y se encuentran en todas las células. Algunas son mixtas, pero la mayoria son especificas, ya sea ribonucleases o desoxirribonucleasas.

Podemos clasificar las nucleasas dentro de dos tipos:

Exonucleasas

Endonucleasas

Las exonucleasas se encargan de la hidrolisis de los extremos libres en un acido nucleico, es decir que sólo son capaces de hidrolizar un nucleótido solo cuando esta presente en un terminal de una molécula; mientras que las endonucleasas rompen los enlaces internos.

Esta ruptura puede llevarse a cabo de dos maneras, dependiendo de que enlace es escindido. Como se demuestra en la imagen, una ruptura en la posición (A) generaría un extremo 5'-fosfato y uno 3'-hidroxilo, y viceversa para la posición (B), es decir, un extremo 3'-fosfato y uno 5'-hidroxilo. (Horton, H. R., 2008)

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RNasa A con sus tres residuos iónicos de aminoácido en el sitio activo Lys-41, His-12 y His-119.

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Ribonucleasas:

Las RNasas son nucleasas que catalizan la degradación del ARN. Estas pueden ser endonucleasas o exonucleasas.

Un ejemplo de este seria la RNasa A, o ribonucleasa pancreática bovina A. La RNasa A cataliza la fragmentación de los enlaces de fosfodiéster presentes en las moléculas de ARN específicamente en los enlaces 5'-éster

Desoxiribonucleasas:

Las DNasas son nucleasas que catalizan la degradación del ADN. Pueden ser endonucleasas, que cortan el ADN en el medio de la cadena, o exonucleasas, que eliminan nucleótidos de los extremos del ADN.

Un ejemplo de una DNasa es la DNasa I, que es una endonucleasa que corta enlaces fosfodiéster en el ADN, generando fragmentos más pequeños. Tambien tenemos la DNasa II, que es una exonucleasa que degrada el ADN a partir de los extremos de la cadena.

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Especificidades de algunas endonucleasas de restricción comunes. (Horton, H. R., 2008)

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Las endonucleasas de restricción son enzimas cruciales que actúan sobre el ADN, específicamente cortando el ADN en secuencias específicas. Su nombre proviene del hecho de que algunas bacterias pueden protegerse de los virus bacteriófagos mediante la destrucción selectiva del ADN viral, restringiendo así su expresión.

Estas enzimas reconocen secuencias específicas en el ADN y cortan ambas hebras en estos sitios, lo que resulta en la degradación rápida del ADN extraño. Para evitar la escisión del ADN propio, las células huésped modifican covalentemente las bases en los sitios de reconocimiento, comúnmente mediante la metilación de residuos de adenina o citosina. Esta modificación impide la acción de las endonucleasas de restricción en el ADN propio.

La mayoría de las endonucleasas de restricción se clasifican en tipo I o tipo II, diferenciándose por su capacidad para catalizar la metilación del ADN huésped. Las del tipo II son más simples y solo cortan el ADN no metilado en secuencias específicas, mientras que las del tipo I tienen la capacidad adicional de metilar el ADN huésped. (Horton, H. R., 2008)

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Objetivo y usos de la hidrolisis de ácidos nucleicos

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Objetivo y usos de la hidrolisis de ácidos nucleicos

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Cuando consumimos alimentos que contienen ácidos nucleicos, los ácidos nucleicos se degradan a mononucleótidos, nucleósidos y al final a bases heterocíclicas. Estas reacciones catabólicas son catalizadas por las ribonucleasas, desoxirribonucleasas y diversas nucleotidasas, fosfatasas no específicas y nucleosidasas o nucleósido fosforilasas. Estos productos son posteriormente absorbidos por el intestino, y pueden llegar a formar parte de la recuperación de purinas y pirimidinas a partir de la dieta. (Horton, H. R., 2008)

Dentro de las células, los ácidos nucleicos pueden ser degradados como parte del proceso normal de reciclaje de componentes celulares. Por ejemplo, durante la renovación celular o la apoptosis (muerte celular programada), los ácidos nucleicos pueden ser descompuestos en nucleótidos para su posterior reutilización en la síntesis de nuevos ácidos nucleicos u otras biomoléculas.