Pirimidinas: características, estructura, funciones
Las pirimidinas son moléculas en forma cíclica, ricas en nitrógeno. Forman parte de los nucleótidos, que a su vez son los constituyentes estructurales fundamentales de los ácidos nucleicos.
Además de su presencia en los ácidos nucleicos, los nucleótidos formados por pirimidinas tienen un papel importante como mensajeros intracelulares y participan en la regulación de rutas de biosíntesis de glicógeno y fosfolípidos.
La diferencia principal entre una pirimidina y una purina está en la estructura: las primeras están formadas de un solo anillo, mientras que en la segunda encontramos un anillo de pirimidinas unidos a un anillo imidazol.
Los anillos de pirimidina también se encuentran en algunas drogas sintéticas, como los barbitúricos y las usadas para el tratamiento del VIH.
Índice del artículo
- 1 Características y estructura
- 2 Funciones
- 3 Daños al ADN
- 4 Metabolismo de las pirimidinas
- 5 Referencias
Las pirimidinas son compuestos químicos aromáticos cuya estructura es cíclica (un anillo único) y plana.
Las pirimidinas más abundantes en la naturaleza son el uracilo (de fórmula molecular 2, 4-dihidroxipirimidina), la citosina (2-hidroxi-4-aminopirimidina) y la timina (2, 4-dihidroxi-5- metil pirimidina).
La masa molar esta alrededor de los 80 g/mol, con una densidad de 1,016 g/cm. Son solubles en agua y gracias a sus anillos tienen la propiedad de absorber luz a un máximo de 260 nanómetros.
Los ácidos nucleicos son biopolímeros compuestos por monómeros llamados nucleótidos. A su vez, los nucleótidos están integrados por: (i) un azúcar de cinco carbonos, (ii) un grupo fosfato y (iii) una base nitrogenada.
Pirimidinas en el ADN y en el ARN
Las bases nitrogenadas son compuestos cíclicos planos que se clasifican en purinas y pirimidinas.
Comparados con las bases púricas, las pirimidinas son más pequeñas (recordar que la estructura de las primeras comprende dos anillos fusionados, y uno de ellos es un anillo de pirimidina).
Este hecho tiene consecuencias a la hora del apareamiento en la doble hélice de ADN: para poder establecer una estructura estable, las purinas solo se aparean con una pirimidina.
Como mencionamos anteriormente, las tres pirimidinas más comunes en la naturaleza son el uracilo, la citosina y la timina.
Una de las diferencias fundamentales entre el ADN y el ARN es la composición de pirimidinas que conforman su estructura. El uracilo y la citosina están formando parte de los nucleótidos en el ARN. En contraste, la citosina y la timina los encontramos en el ADN.
Sin embargo, en los ARN de transferencia encontramos pequeñas cantidades de nucleótidos constituidos con timina.
En los nucleótidos, las pirimidinas se unen al carbono 1 de la ribosa por medio del nitrógeno ubicado en la posición 1.
Los nucleótidos que contienen pirimidinas (y también purinas) son moléculas que cumplen un papel de mensajero extracelular. Están encargadas de regular diversas funciones en, virtualmente, cada célula del cuerpo.
Estos nucleótidos son liberados de las células dañadas o bien pueden ser secretados por una vía no lítica e interaccionar con receptores específicos de la membrana celular.
Los receptores específicos de la membrana son llamados receptores P2 y se clasifican en dos familias: los P2Y o metabotrópicos y los P2X o ionotrópicos.
Los nucleótidos de pirimidinas intervienen en rutas de síntesis biológica de otros componentes. Ejemplo de esta participación es la vía de biosíntesis del glicógeno y de los fosfolípidos.
Una de las lesiones más comunes en la molécula de ADN ocurre a nivel de las pirimidinas, específicamente en la formación de dímeros entre las bases timina. Es decir, se forma un enlace entre dos de estas moléculas.
Esto ocurre debido a la radiación ultravioleta (proveniente de la exposición solar) que recibe el ADN, o bien por la exposición a agentes mutagénicos.
La formación de estos dímeros de pirimidinas distorsiona la doble hélice de ADN, generando problemas a la hora de replicarse o transcribirse. La enzima encargada de corregir este evento se denomina fotoliasa.
Visión general
La síntesis de las bases nitrogenadas – tanto las purinas como las pirimidinas – es un elemento fundamental para la vida, ya que son la materia prima para sintetizar a su vez a los ácidos nucleicos.
El esquema general de la síntesis de las pirimidinas difiere en un aspecto fundamental con la síntesis de las purinas: el anillo de las pirimidinas es ensamblado antes del anclado a la ribosa-5-fosfato.
Reacciones
La molécula llamada carbamoil aspartato posee todos los elementos (átomos) necesarios para la síntesis de un anillo de pirimidina. Esta se forma por medio de una reacción de condensación entre un aspartato y un fosfato carbomoil.
El precursor fosfato carbomoil se forma en el citoplasma celular por una reacción catalizada por la enzima carbamoil fosfato sintetasa, cuyos sustratos son el dióxido de carbono (CO2) y el ATP. El compuesto resultante de la oxidación del carbamoil aspartato es el ácido orótico.
Es curioso que la carbamoil fosfato sintetasa es una enzima común a la vía descrita y al ciclo de la urea. Sin embargo, difieren en algunos aspectos relacionados con su actividad; por ejemplo, esta versión de la enzima usa como fuente de nitrógeno la glutamina y no NH3.
Una vez que el anillo se ha cerrado, puede convertirse en otros compuestos como la uridina trifosfato (UTP), citidina trifosfato (CTP) y timidilato.
Las reacciones catabólicas (o de degradación) que involucran a las pirimidinas tienen lugar en el hígado. A diferencia de las purinas, las sustancias producto del catabolismo no forman cristales al acumularse, evento causante de la gota en pacientes que acumulan esta sustancia de desecho.
Los compuestos generados son dióxido de carbono, agua y urea. La citosina puede pasar a otra pirimidina (el uracilo) y luego continuar la ruta de degradación en múltiples intermediarios.
Las pirimidinas, al igual que las purinas, son sintetizadas por la célula en cantidades que cumplen con lo requerido por la célula. Es por esta razón que no existen requerimientos mínimos de bases nitrogenadas en la dieta. No obstante, cuando estas moléculas son consumidas, el cuerpo tiene la capacidad de reciclarlas.
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