فضلاً عن كونها موجودات في الحموض النووية، تساهم النوكليوتيدات في إنجاز العديد من الوظائف الحيوية المتنوعة التي تشمل، فيما تشمل تخليق البروتينات والحموض النووية، وسبل تنبيغ transduction الإشارة داخل الخلايا وفيما بينها:

تفاعلات نقل الطاقة والفسفتة وتفعيل المستقلبات

تمتلك الحموض اللامائية acid anhydrides كمون نقل مجموعات عال خلافاً لإسترات الفسفات إذ تبلغ الطاقة المتحررة من حَلْمَهَةِ مجموعتي الفسفات الأخيرتين في جميع النوكليوزيدات ثلاثية الفسفات نحو 7 كيلو كالوري/ مول ، وهي كافية لاستخدامها في تفاعلات تشكيل الروابط التساهمية خلال نقل المجموعات من مركب إلى آخر. وفي هذه التفاعلات، تقترن حلمهة الرابطة الأنهيدريدية الحمضية مع حدث ماص للطاقة كتخليق الروابط التساهمية خلال بلمرة polymerization النوكليوزيدات ثلاثية الفسفات لتشكيل الحمض النووي، على سبيل المثال. ومن الأمثلة الأخرى التفاعلات التي يتم فيها تنشيط بعض المركبات وتفعيلها لتدخل في التفاعلات الكيميائية مثل فسفتة الغلوكوز أو الفركتوز وتفعيل الحموض الدهنية.

كما يدخلُ ضمن هذا السياق تشكيل مستقلبات وسيطةٍ عالية الطاقة تخدم في التخليق الحيوي للعديد من الجزيئات الكيميائية الحيوية كالسكريات UDP-Glucose و UDP- Galactose والشحميات الفسفورية CDP- Choline والبروتينات aminoacyl-tRNA

أما جزيئات الأدينوزين ثلاثية الفسفات ATP فلها أهمية خاصة كحامل للطاقة وناقل لها داخل الخلية، إذ إنّ كل الطاقة التي نأخذها من أكسدة المركبات يضمنها الجسم في هذه الجزيئات. فضلاً عن ذلك، تشترك هذه الجزيئات في معظم التفاعلات والعمليات التي تتطلب الطاقة في الجسم. سَمَح كل هذا بتسمية جزيء الـ ATP باسم "عملة الطاقة" في الجسم.

تنظيم الاستقلاب

 تلعب النوكليوتيدات دوراً هاماً في تنظيم الفعاليات الاستقلابية في الخلية، ومن ذلك دور الـ ADP في تنظيم معدل الفسفتة الأكسدية وهي آلية استخلاص الطاقة الرئيسة في الخلية. كما تلعب بعض النوكليوتيدات دور المنظم الألوستيري (التفارغي allosteric) لفعالية بعض الإنزيمات مثل ATP الذي يثبط كيناز الفركتوز - 1 - فسفات (1-PFK) وكيناز البيروفات (PK) بينما ينشط الإنزيم الأول بزيادة مستوى AMP وكلها تفاعلات تحدث خلال سبيل أكسدة الغلوكوز المسمى تحلل السكر glycolysis .

التوكليوتيدات كجزء من بنية التمائم الإنزيمية

يحتوي الكثير من التمائم الإنزيمية (معظمها مشتق من لفيتامينات الذوابة في الماء) في بنيتها على النوكليوتيدات أو بنى مشابة لنوكليوتيدات البورين والبيريميدين (الجدول 1). ومن الأمثلة على هذه التمائم أحادي نوكليوتيد الفلافين FMN وثنائي نوكليوتيد الفلافين FAD وثنائي نوكليوتيد النيكوتيناميد والأدينين NAD وثنائي توكليوتيد النيكوتيناميد والأدينين المفسفت NADP  والتميم (أ) CoASH

جدول 1. بعض التمائم الانزيمية والمركبات ذات العلاقة بها التي تكون من مشتقات اجادي فسفات الايدنوزين

تقوم السلفات الفاعلة active-3 sulfate  فسفات-5- فسفو سلفات الأدينوزين (فسفو أدينوزين فسفو سلفات (PAPS) بدور المركب الناقل والمانح للكبريت خلال تشكيل البروتيوغليكانات المسلفتة sulfated proteoglycans أو المستقلبات البولية للأدوية التي تطرح بشكل مقترنات كبريتية. أما S - أدينوزيل الميثيونين SAM وهو الشكل الفاعل

للميثيونين، فيستخدم كمعط للميثيل في تفاعلات المثيلة وكمصدر للبروبيل أمين propylamine خلال تخليق عديدات الأمين polyamines ذات الأهمية الكبيرة في مختلف العمليات الفيزيولوجية ذات الصلة الدقيقة بتكاثر الخلايا ونموها.

عمل الهرمونات

تتواسط بعض التوكليوتيدات عمل بعض الهرمونات حيث تقوم بوظيفة المرسال الثاني second messenger داخل الخلية، أي أنها مركبات تنقل الرسائل التي يحملها الهرمون من خارج الخلية، حيث يرتبط الهرمون بمستقبلاته على سطح الخلية، إلى داخلها  مع ما يتلو ذلك من استحابات وعمليات داخل خلوية.

 يعتبر الأدينوزين الحلقي أحادي الفسفات cAMP والغوانوزين الخلقي أحادي الفسفات cGMP الشكل (1) من أهم هذه المراسيل.

شكل (1) أ- الادينوزين الحلقي احادي الفسفات cAMP ب- الغوانوزين الحلقي احادي الفوسفات cGMP

بعض النواحي الطبية والسريرية

يمكن إدراج النقاط المختصرة التالية في هذا المجال:

- يكون الشكل الملحي (اليورات) للمستقلب النهائي للبورينات (حمض البول) ذواباً في pH القلوية وغير ذوّاب في البول الحمضي. ولذا فإنّ تراكمه سيشكل حصيات بولية فضلاً عن داء النقرس gout الناجم عن فرط حمض بول الدم hyperuricemia .

- إن وجود الروابط المضاعفة المقترنة conjugated في الأسس البورينية والبيريميدينية يجعلها قادرة على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية UVR وهذا ما يسهم في جعل هذه الأشعة قادرة على إحداث التبدلات والطفرات mutagenic في الحموض النووية لأنها تحول المصاوغات الصنوية الكيتونية إلى إينولية وتقود إلى ازداوج خطأ للأسس فإذا فشلت آليات تصليح الدنا DNA repair في وظيفتها فقد تؤدي هذه الطفرات إلى حدوث السرطانات كما هو الحال في مرض جفاف الجلد المصطبغ xeroderma pigmentosum .

من جهة أخرى، تعتمد أطياف امتصاص الأشعة فوق البنفسجية على درجة pH لأن إضافة البروتون protonation أو نزعه deprotonation سيؤثران في توزع الشحنات. على كل، وعند الباهاء 7، تمتص جميع النوكليوتيدات الشائعة الضوء البالغ طول موجته 260 نم. ولذلك، يتم التعبير عن تركيز النوكليوتيدات والحموض النووية بمقدار "الامتصاصية absorbance عند الموجة 260 نم". وتنغيرُ أطياف امتصاص النوكليوتيدات مع تغير درجة الباهاء pH، ومن ثُمَّ فإن الأطياف المعتمدة على تغير الباهاء pH ستسهم في التعرف على النوكليوتيدات المختلفة.

- تستخدم العديد من مضاهئات analogs البورين والبيريميدين ونوكليوزيداتها ونوكليوتيدات الصنعية المستحدثة في معامل الأدوية كعلاج للعديد من الأمراض الشكل (2). فالألوبيرينول (شبيه بالزانثين) يثبط أكسيداز الزانثين xanthine oxidase ويساهم في خفض حمض بول الدم والتخفيف من أعراض النقرس .

كما تستخدم العديد من هذه المركبات في تثبيط المناعة خلال نقل الأعضاء (الآزاثيوبرين) وفي العلاج الكيميائي للسرطانات والإيدز والأمراض الفيروسية الأخرى، تتضمن آلية عمل هذه العلاجات تثبيط بعض الإنزيمات الضرورية لتخليق الحموض النووية أو معالجتها فتوقف عملية النمو أو دخول هذه المضاهئات في بنية الحموض النووية مكان التوكليوتيدات الأساسية الصحيحة مانعة الازدواج الصحيح للأسس والضروري للحفاظ على بنية سليمة للحموض النووية

شكل(2) بعض المضاهئات البورينية والبيريمدينية الصنعية المستخدة علاجياً