Purinas: características, estructura, funciones
Las purinas son moléculas estructuralmente planas, heterocíclicas, formadas por la fusión de dos anillos: uno de seis átomos y otro de cinco. Las principales moléculas que incluyen purinas son los nucleótidos. Estos últimos son los bloques que forman parte de los ácidos nucleicos.
Además de su participación en las moléculas de la herencia, las purinas están presentes en estructuras de alta energía como el ATP y el GTP y otras moléculas de interés biológico, como nicotinamida adenina dinucleótido, nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADPH), y coenzima Q.
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La estructura de las purinas es la siguiente: una molécula heterocíclica, formada por un anillo de pirimidina y un anillo de imidazol. En términos del número de átomos, los anillos poseen seis y cinco átomos.
Son moléculas planas que contienen nitrógeno. Las encontramos formando parte de los nucleósidos y de los nucleótidos. Estos últimos son los bloques estructurales de los ácidos nucleicos: el ADN y el ARN.
En los mamíferos, las purinas se encuentran en mayor proporción en las moléculas de ADN y ARN, específicamente como adenina y guanina. También las encontramos en moléculas únicas como el AMP, ADP, ATP, y GTP, entre otros.
Los ácidos nucleicos son los encargados de almacenar la información genética y de orquestar el proceso de síntesis proteica. Estructuralmente, son biopolímeros cuyos monómeros son los nucleótidos.
Las purinas son parte de los nucleótidos
En un nucleótido encontramos tres componentes: (1) un grupo fosfato, (2) un azúcar de cinco carbonos y (3) una base nitrogenada; siendo el azúcar el componente central de la molécula.
La base nitrogenada puede ser una purina o una pirimidina. Las purinas que normalmente encontramos en los ácidos nucleicos son guanina y adenina. Ambos son anillos compuestos por nueve átomos.
Las purinas forman enlaces glucosídicos con la ribosa mediante el nitrógeno en la posición 9 y la carbono 1 del azúcar.
Una regla nemotécnica anglosajona para recordar que las purinas tienen nueve átomos es que ambos términos en inglés, adenine y guanine tienen la palabra nine, que significa nueve.
Las purinas no se aparean entre sí
La doble hélice de ADN requiere del apareamiento de las bases. Por causa de un impedimento estérico (es decir, por cuestiones de tamaño), una purina no se puede aparear por otra purina.
En condiciones normales la purina adenina se aparea con la pirimidina timina (A + T) y la purina guanina con la pirimidina citosina (G + C). Recordemos que las pirimidinas son moléculas planas compuestas por un solo anillo, y por lo tanto más pequeñas. Este patrón se conoce como regla de Chargaff.
La estructura de la molécula de ARN no consiste en una doble hélice, pero sin embargo encontramos las mismas purinas que mencionamos en el ADN. Las bases nitrogenadas que varían entre ambas moléculas son las pirimidinas.
Los nucleósidos trifosfato, particularmente el ATP (adenosín trifosfato), son molécula ricas en energía. La inmensa mayoría de las reacciones químicas en el metabolismo usan la energía almacenada en el ATP.
Los enlaces entre los fosfatos son de alta energía, ya que varias cargas negativas juntas se repelen y favorecen la ruptura del mismo. La energía liberada es la utilizada por la célula.
Además del ATP, las purinas son constituyentes de moléculas de interés biológico como el nicotinamida adenina dinucleótido, nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADPH) y coenzima Q.
Numerosos estudios han demostrado que las purinas sirven como moléculas señal por la glía en el sistema nervioso central.
Las purinas también las podemos encontrar formando parte de estructuras denominadas nucleósidos. Son muy similares a los nucleótidos, pero carecen del grupo fosfato.
Los nucleósidos tienen una actividad biológica poco relevante. No obstante, en los mamíferos encontramos una excepción muy marcada: la adenosina. Esta molécula tiene múltiples funciones, y está involucrada en la regulación de procesos en el sistema nervioso y el cardiovascular, entre otros.
Es bien conocida la acción de la adenosina en la regulación del sueño. En el cerebro, encontramos múltiples receptores para este nucleósido. La presencia de adenosina se relaciona con la sensación de cansancio.
La biosíntesis de las purinas es iniciada con un esqueleto de ribosa-5-fosfato. La enzima fosforribosil pirofosfato sintetasa se encarga de catalizar la adición de un pirofosfato.
Posteriormente actúa la enzima glutamina-PRPP amidotransferasa o amidofosforribosiltransferasa, que cataliza la interacción entre el PRPP (siglas para designar el compuesto producido en el paso anterior, el fosforribosil pirofosfato) y la glutamina para formar el producto 5-fosforibosil amina.
Este último compuesto sirve como un esqueleto para una serie de adiciones moleculares, cuyo paso final es la formación de inosina monofosfato, abreviado como IMP.
El IMP puede seguir a la conversión de AMP o GMP. Estas estructuras pueden ser fosforiladas para la creación de molécula de alta energía, como el ATP o el GTP. Esta ruta consiste en 10 reacciones enzimáticas.
De manera general, todo el proceso de síntesis de purinas es altamente dependiente de energía, por lo que requiere del consumo de múltiples moléculas de ATP. La síntesis de novo de purinas ocurre mayormente en el citoplasma de las células del hígado.
Tanto las purinas como las pirimidinas son producidas en cantidades adecuadas en la célula, por lo que no existen requerimientos indispensable de estas moléculas en la dieta. Sin embargo, cuando estas sustancias son consumidas, son recicladas.
En el interior de la célula, uno de los resultados del metabolismo de las bases púricas es la producción de ácido úrico (C5H4N4O3), debido a la acción de una enzima llamada xantina oxidasa.
En una persona sana, es normal encontrar concentraciones bajas de ácido úrico en la sangre y orina. Sin embargo, cuando estos valores normales se tornan altos, se acumula esta sustancia paulatinamente en las articulaciones del cuerpo y en algunos órganos, como el riñón.
La composición de la dieta es un factor determinante en la producción de gota, ya que la ingesta continúa de elementos ricos en purinas (alcohol, carnes rojas, maricos, pescados, entre otros), puede aumentar a su vez las concentraciones de ácido úrico.
Los síntomas de esta condición son el enrojecimiento de las zonas afectadas y un dolor intenso. Es uno de los tipos de artritis que afecta a los pacientes por acumulación de microcristales.
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