Bioquímica Metabolismo de nucleótidos: Síntesis de purinas y pirimidinas

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SINALOA

Facultad de medicina Culiacán

Bioquímica

Metabolismo de nucleótidos:

Síntesis de purinas y pirimidinas

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Profesor:

Alumnos:

Del Toro Cota Jesús Ernesto

Ochoa Verdugo Ángel

Grupo: 1-9

Introducción

Los nucleótidos se componen de base nitrogenada, ribosa y uno o más grupos de fosfato. Enfocándonos en la base nitrogenada, podemos encontrar que está dividido en 2 grupos: purinas y pirimidinas.

En el grupo de las bases púricas podemos encontrar la guanina (G) y la adenina (A), las cuales están presentes en el ADN y en el ARN. Mientras que en el grupo de las bases pirimidicas se encuentran la timina (T), citosina (C) y uracilo (U). En este último grupo, el ADN y el ARN difieren pues la timina es una base nitrogenada perteneciente al ADN, mientras que el ARN tiene como base nitrogenada el uracilo.

La biomolécula más importante es, sin duda alguna, el ácido nucleico (ADN-ARN), y estos junto con otras compuestos, están formados por moléculas llamadas “nucleótidos”,  los cuales hay 2 tipos, purinas (Adenina y Guanina) y pirimidinas (Citosina, Uracilo para ARN, y Timina para ADN). Estos están conformados por un azúcar (ribosa), uno o varios grupos fosfato y una base nitrogenada que hará que se diferencien unas de otras. Su importancia es muy enorme, porque sin esto, primero y principal, no hay ADN, solo por esa razón ya vemos por qué los nucleótidos son tan importantes, pero también forma parte de ARN, los almacenes de energía ATP y algunas otras moléculas que tienen un papel importante como cofactor en enzimas. Pero, ¿Cómo es que el cuerpo obtiene estos nucleótidos? O ¿Qué proceso se lleva acabo cuando para que se formen?  Bueno, aquí explicaremos como es que los seres vivos llevamos a cabo la síntesis de los 2 tipos de nucleótidos, con cada reacción y cada elemento que se necesita, y también ver para que sirve en la medicina. Se puede iniciar desde cero con la “síntesis de novó”, o se pueden reciclar nucleósidos con la “ruta de recuperación”.

Síntesis de purinas

El nucleótido o anillo de purina es formado en el hígado, teniendo como punto básico la ribosa 5-fosfato, a la cual, se le añaden átomos de carbono y nitrógeno, los cuales proceden de diferentes aminoácidos, tales como: glutamina, aspartato y glicina. También son procedentes del dióxido de carbono y de N10-formiltetrahidrofolato.

El proceso de síntesis comienza con la pentosa 5-fosforribosil-1-pirofosfato (PRPP), que junto al ATP y la ribosa 5-fosfato es catalizada por la enzima PRPP sintetasa.

Con el PRPP, se reemplaza o desplaza el pirofosfato por el amonio, formando el 5-fosforribosilamina a través de la enzima glutamina fosforribosilpirofosfato amidotransferasa (GPAT), dicha enzima se inhibe con AMP y GMP.

Luego, para la obtención de monofosfato de inosina (IMP), se requieren de los siguientes 9 pasos:

1.- El grupo carboxilato de la glicina es activado por un ATP y este grupo es agregado en el grupo amino de 5-fosforribosilamina, dando como resultado la glicinamida ribótido (GAR). Tras utilizarse la glicina y ATP, solo quedan residuos de ADP y fosforo inorgánico (Pi).

2.- Tras la obtención de GAR, se requiere de la enzima de la GAR formiltransferasa donde además actúa el N10-Formil-tetrahidrofolato, el cual transfiere su grupo formil para formar N-Formilglicinamida ribótido (FGAR). El tetrahidrofolato queda como residuo.

3.- Después, actúa la glutamina en el compuesto, haciendo que el grupo amida se active y convierta en amidina (hay uso de ATP), actuando también la enzima FGAM sintetasa, dando por compuesto N-Formilglicinamidina ribótido (FGAM).

4.- Este último compuesto se cicla por medio de la enzima Aminoimidazol ribótido sintetasa (AIR sintetasa) y por el uso de ATP, formando 5-Aminoimidazol ribótido (AIR). Se añade un fosforo del ATP para activar el grupo carbonilo y este es desplazado por el nitrógeno que se encuentra unido a la ribosa.

5.- Luego, la enzima AIR carboxilasa más el dióxido de carbono forman el Carboxiaminoimidazol ribótido (CAIR). El carboxilato es transferido al anillo.

6.- El CAIR, se convierte en 5-Aminoimidazol-4-(N-succinilcarboxamida) ribótido (SAICAR), esto ocurre por medio de la enzima Succinilamino-imidazol carboxamida ribótido sintetasa (SAICAR sintetasa), junto con el aspartato y ATP, donde el aspartato desplaza el carboxilato del imidazol por su grupo amino.

7.- SAICAR pasa a 5-Aminoimidazol-4-carboximida ribótido (AICAR) por la enzima adenilosuccinato liasa, durante dicha conversión, se elimina el compuesto del fumarato que estaba en SAICAR.

8.- AICAR se vuelve 5-Formamidoimidazol-4carboxamida ribótido (FAICAR), para su conversión, actúa la enzima AICAR formiltransferasa, donde N10-Formiltetrahidrofolato dona su grupo formilo a este último compuesto.

9.- En este último paso, FAICAR se vuelve Inosina 5’-monofosfato (IMP), para este proceso, actúa la enzima IMP ciclohidralasa, durante la cual, pierde H2O (se deshidrata). Obteniendo finalmente el IMP.

Para la síntesis de adenosina y guanosín monofosfato, debe utilizarse como base el IMP.

Para la adenosina monofosfato (AMP), se activa la enzima Adenilosuccinato sintetasa, utilizándose GTP (guanosina trifosfato) y aspartato, siendo este último como una fuente de nitrógeno.

El compuesto se vuelve Adenilosuccinato, el cual, para que pueda volverse AMP, hace uso de la enzima Adenilosuccinato liasa y durante este proceso, el fumarato es eliminado. Finalmente, se obtiene AMP.

Para la guanosina monofosfato (GMP), se activa la enzima IMP deshidrogenasa y durante este proceso, la nicotinamida adenina dinucleótido (NAD) y el H2O pierden sus hidrógenos, incorporándose solamente el oxígeno entre los 2 aminos en el nuevo compuesto: Xantosina monofosfato.

Finalmente, se activa la enzima GMP sintetasa, actuando en ella ATP, además de que la glutamina ofrece su grupo amida al compuesto, cambiando el oxigeno a un grupo amino, dando como resultado la Guanosina monofosfato (GMP). De la glutamina, queda como residuo glutamato. 

Síntesis de desoxirribonucleótidos

Para la síntesis de desoxirribonucleótidos, es necesaria la enzima ribonucleótido reductasa, el cual es un dímero compuesto de 2 subunidades: R1 y R2. Su función es la de reducir los difosfatos de los nucleósidos purinicos y pirimidicos en sus formas desoxi.

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