1. No category

LIC. Y PROF. CS BIOL – LIC. BIOTECNOLOGÍA
QCA. BIOLÓGICA
PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN
Bolilla 9
METABOLISMO DE NUCLEÓTIDOS
METABOLISMO DE NUCLEÓTIDOS DE PURINA Y PIRIMIDINA
•Biosíntesis de nucleótidos de purina. Síntesis de novo.
Regulación.
•Biosíntesis de nucleótidos de pirimidina. Regulación.
•Biosíntesis de desoxirribonucleótidos.
•Recuperación de bases púricas y pirimidínicas.
Degradación de los nucleótidos púricos y pirimidínicos.
•Productos,
características.
Metabolismo de Bases Púricas y Pirimidínicas
Adaptado, Química Biológica, A.Blanco y G. Blanco, Ed. El Ateneo, 9ª. Edic., 2012
¿Qué son los nucleótidos?
¿Cuál es su importancia?
• MOLECULAS NITROGENADAS
COMPLEJAS.
• UNIDAD ESTRUCTURAL DE LOS
ACIDOS NUCLEICOS
• FUNCIONES COMO DADORES
DE ENERGIA
• REGULAN VIAS METABOLICAS
• ACTUAN COMO SEGUNDOS
MENSAJEROS
Repasemos….
• CRECIMIENTO
CELULAR
• DIFERENCIACION
CELULAR
METABOLISMO DE NUCLEOTIDOS
BIOSINTEISIS
DEGRADACION
NUCLEOTIDOS
PURICOS
NUCLEOTIDOS
PIRIMIDINICOS
NUCLEÓTIDOS
Repasemos….
BASE
NITROGENADA
AZUCAR PENTOSA
GRUPO
FOSFATO
Estructura general
de un Nucleótido
Repasemos….
Anillo de origen de las
Bases Púricas y
Pirimidínicas
BASES PÚRICAS
Adenina
Guanina
BASES PIRIMIDÍNICAS
Uracilo
RNA
Citosina
RNA
DNA
DNA
Timina
AZUCAR PENTOSA
• RIBOSA
(ARN)
Repasemos….
•DESOXIRRIBOSA
(ADN)
Repasemos….
NUCLEÓSIDOS
Adenosina
Guanosina
NUCLEÓTIDOS
AMP
GMP
Repasemos….
NUCLEOSIDOS
Citidina
Uridina
NUCLEOTIDOS
CMP
UMP
DEGRADACIÓN DE LOS ÁCIDOS
NUCLEICOS
Biosíntesis de Purinas y Pirimidinas
Características generales
Las vías de síntesis de nuevas (de novo) Purinas y Pirimidinas
son idénticas en casi todos los seres vivos.
Las bases libres NO son intermediarios en las vías de síntesis de novo.
El anillo de Purina se construye añadiendo algunos átomos a la Ribosa.
El anillo de Pirimidina se sintetiza como Orotato unido a Ribosa-P.
Las enzimas implicadas en estas síntesis forman “complejos
multienzimáticos”.
Las reservas celulares de nuclétidos son muy pequeñas, su síntesis
puede limitar la síntesis de ácidos nucleicos.
Procedencia de los átomos del anillo de
PURINA
GLICINA
CO
2
ASPARTATO
FORMIATO
FORMIATO
GLUTAMINA
RESUMEN DE LA BIOSÍNTESIS DE
NUCLEÓTIDOS PÚRICOS
• SUSTRATO: a-D-ribosa-5-fosfato
• AMINOACIDOS: Glutamina, Glicina,
Aspartato
• Productos secundarios: Fumarato y
Glutamato
• Derivados de FH4: N10formil FH4
• Dadores de Energía: ATP y GTP
• Ingresa una molécula de CO2 y se
produce una de NADH
Biosíntesis de Nucleótidos de Purina
Dador de restos de 1C: Formas reducidas del folato
Folato
Dihidrofolato
Tetrahidrofolato
N5 –metil
tetrahidrofolato
CH3
N
N10 ó
N5
C
-Formiltrahidrofolato
N5,N10-Metilenotrahidrofolato
O
H
N
N5N10-Meteniltrahidrofolato
HC
BIOSÍNTESIS DE NOVO
NUCLEÓTIDOS DE PURINA
ATP
5-Fosfo-a-D-Ribosil-1pirofosfato ( PRPP )
a-D-Ribosa-5fosfato
AMP
Formación de 5-Fosfo-b-ribosilamina
Glutamina
Glutamato
Mg+
NH2
Amido fosforribosil
transferasa
5-Fosfo-a-DRibosil-1pirofosfato ( PRPP )
H 2O
PPi
5-Fosfo-b-Dribosilamina
(PRA)
Esquema de la Biosíntesis de
Nucleótidos Púricos
a-D-ribosa-5-fosfato
IMP
Ribosa-5-fosfato
pirofosfoquinasa
PRPP
Amido fosforribosil
transferasa
XMP
GMP
5-Fosfo-b-D-ribosilamina
Ac.Adenilsuccínico
AMP
GDP
ADP
GTP
ATP
(PRA)
NH2
5-PRA
IMP
•Glicina: Esqueleto carbonado y NH2 (ATP)
•N10 ó N5 –formilTHF transfiere una unidad de carbono. (C 8)
•Glutamina: El NH2 de posición 3 (ATP).Se libera Glu
•Cierre del anillo pentaatómico (imidazol) por deshidratación (ATP).
•CO3H-: Por reacción de carboxilación (C 6).
•Aspartato: : El NH2 de posición 1. Se libera fumarato. (ATP).
•N10 ó N5 –formilTHF: Ultimo C. 2° ciclación- anillo purínico.
(5-PRA)
Biosíntesis de novo
de Nucleótidos Púricos
Detalles de las reacciones
desde PRPP hasta IMP
(ídem Guía TP Aula)
Lehninger A. L., 4ª Edic. 2007– Cap. 22
IMP
Biosíntesis de novo
de Nucleótidos Púricos
Detalles de las reacciones
desde IMP
hasta GMP y AMP
Ac. Xantílico (XMP)
Ac.Adenilsuccínico
GMP-Sintetasa
Adenilosuccinato liasa
GMP
AMP
Esquema de la Biosíntesis de
Nucleótidos Púricos
GMP
AMP
Inosinato (IMP)
PRPP
Aminoácidos
Ribosa-5-P
REGULACION DE LA BIOSINTESIS DE
Nucleótidos Púricos
a-D-ribosa-5-fosfato
IMP
GMP
Ribosa-5-fosfato
pirofosfoquinasa
AMP
AMP
IMP
PRPP
Amido fosforribosil
transferasa
GMP
GMP
XMP
Ac.Adenilsuccínico
AMP
IMP
GMP
5-Fosfo-b-D-ribosilamina
GDP
(PRA)
GTP
AMP
+
ADP
ATP
REGULACION DE LA BIOSINTESIS DE Nucleótidos Púricos
Lehninger A. L., 4ª Edic. 2007– Cap. 22
COSTO ENERGÉTICO de la SÍNTESIS DE NOVO
El gasto energético total de la síntesis de novo de
Purinas a partir de ribosa-5-fosfato  7 ATP para la
síntesis de cada uno de los nucleótidos monofosfato
púricos (AMP o GMP), debiendo gastarse otros 2 ATP
para la biosíntesis de los nucleótidos trifosfato (ATP o
GTP).
Esto da una pauta de la importancia de las vías de
recuperación o salvamento que posee la célula a fin
de economizar energía celular.
VÍAS DE RECUPERACIÓN DE
BASES PÚRICAS
• Las bases púricas libres se recuperan
• Hipoxantina + PRPP
IMP + PPi
Hipoxantian-guanina fosforribosil
transferasa (HGPRT)
• Guanina + PRPP
GMP + PPI
Adenosina fosforribosil
transferasa (APRT)
• Adenina + PRPP
AMP + PPi
DEGRADACIÓN DE PURINASFORMACIÓN DE ÁCIDO ÚRICO
Hipoxantina
AMP
Nucleotidasa
H2O
Pi
Xantina
Oxidasa
H 2 O + O2
H 2 O2
Guanina
Adenosina
desaminasa
H 2O
NH3
H 2O
Ribosa
Xantina
H 2O + O2
Xantina
H 2 O2
Oxidasa
Guanosina
GMP
Hipoxantina
Acido Urico
Derivados del Ácido Úrico
ACIDO URICO
AC. ALANTOICO
AC. GLIOXILICO
ALANTOINA
2 UREA
AC. ALANTOICO
Derivados del Ácido Úrico
Excreción en diferentes especies
Lehninger A. L., 4ª Edic. 2007– Cap. 22
Productos nitrogenados primarios de
excreción en algunas especies
Mamíferos y primates: Del metabolismos de purinas
Invertebrados terrestres
Aves
ACIDO URICO
Uricotélicos
Lagartos y serpientes
Insectos terrestres (algunos ac. Alantoico y Alantoína)
Arañas
Escorpiones
PURINAS
Excretan GUANINA
Alg. garrapatas
Cangrejos de tierra
Insectos
Caracoles
Almacenan Purinas
ESQUEMA DEL METABOLISMO DE
NUCLEÓTIDOS PÚRICOS
ADENINA
Adenina fosforribosil
transferasa
PRPP
sintetasa
PRPP
amido
transferasa
Fosforribosil
amina
HIPOXANTINA
GUANINA
BIOSÍNTESIS DE
NUCLEÓTIDOS PIRIMÍDINICOS
• Primero se sintetiza el anillo de pirimidina.
• Requiere de Carbamil fosfato
• Utiliza dos aminoácidos: Glutamina y
Aspartato
• Se sintetiza UTP y CTP
• Actúa una proteína trifuncional: CAD
PROCEDENCIA DE LOS ATOMOS DEL ANILLO
PIRIMÍDINICO
Citosina
ASPARTATO
CARBAMIL-P
BIOÍINTESIS DE CARBAMILFOSFATO
+
HCO3
ATP
Glutamina
Carbamoil fosfato
sintetasa II
ADP
O
+
Glutamato
H2N-C-O-P
Carbamil fosfato
Esquema de la síntesis de UTP y CTP
Carbamil-fosfato + Aspartato
N-Carbamil-aspartato + Pi
H2N

ATP
C
OROTATO

O
PRPP
2
ATP
ATP
CTP
Ribosa-P-P-P
CTP
Glu
UTP
Glutm
ATP
UMP
Diagrama de la biosíntesis de
Nucleótidos Pirimidínicos
Carbamil
fosfato
Aminoácidos
Ribosa-P
REGULACIÓN DE LA
SÍNTESIS DE NUCLEÓTIDOS
DE PIRIMIDINA
Química Biológica, A.Blanco y G. Blanco, Ed. El Ateneo, 9ª. Edic., 2012
Velocidad de reacción
REGULACIÓN de la
AspartatoTranscarbamilasa
Aspartato (mM)
COSTO ENERGÉTICO de la SÍNTESIS DE NOVO de
NUCLEÓTIDOS DE PIRIMIDINA
- La síntesis de Nucleótidos de Pirimidina es muy
onerosa en términos de enlaces de alta energía, cada
molécula de UMP requiere la inversión de 5 ATP.
DIFERENCIAS PRINCIPALES entre LAS SÍNTESIS
de NUCLEÓTIDOS
- En la síntesis de Purinas el ensamble de
fragmentos constituyentes se hace desde el comienzo
en unión a Ribosil fosfato (PRPP).
- En la síntesis de las Pirimidinas, el Ribosil
fosfato es incorporado después que el anillo
heterocíclico ha sido formado.
VÍAS DE RECUPERACIÓN
DE PIRIMIDINAS
• Uridina + ATP
UMP + ADP
• Citidina + ATP
CMP + ADP
• Timidina + ATP
TMP + ADP
Se recuperan desde los nucleósidos
(no desde sus bases libres)
Biosíntesis de
Desoxirribonucleótidos
Base
Tiorredoxina (SH2)
NADP+
Ribonucleótido
reductasa
OH
Base
NADPH
Tiorredoxina (S-S)
H
+ H+
BIOSíNTESIS DE TMP
CH3
Timidilato
sintasa
Degradación de Bases Pirimidínicas
• Se forman compuestos muy solubles que
pueden ser eliminados fácilmente.
• Los productos de degradación son:
CO2, NH4+, b-alanina y
b-aminoisobutirato
• El b-aminoisobutirato puede degradarse
a Succinil-CoA que puede ingresar al
Ciclo de Krebs.
Degradación de Bases Pirimidínicas
Citidina
Dihidrouracilo
Uridina
Citosina
Ribosa-1-P
Desoxiuridina
Acido b-ureidopropionico
Uracilo
Desoxiribosa-1-P
b-Alanina
+ NH3 + CO2
Dihidrouracilo
Bibliografia
1- BLANCO A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 8a edic., Bs. As. (2007).
2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008).
3- Docentes de Química Biológica, “QUIMICA BIOLOGICA Orientada a Ciencias de
los Alimentos”, Nueva Editorial Universitaria de la Universidad Nacional de San
Luis.