Los nucleótidos actúan como precursores de los ácidos nucleicos ADN y ARN y son elementos cruciales en el metabolismo energético. Se consideran las rutas de biosíntesis y degradación de los nucleótidos de purina y pirimidina, que implican la formación de intermediarios como el 5-fosforribosil 1-pirofosfato. Los niveles altos de ácido úrico pueden causar hiperuricemia o gota. La deficiencia de timidina fosforilasa puede producir acumulación de metabolitos y trastorn

1. Bioquímica General
Unidad 13
Metabolismo de Nucleótidos

2. Nucleótidos
• Actúan como precursores de los ácidos nucleicos (ADN y
ARN).
• Son elementos cruciales en el metabolismo energético (ATP).
• Son grupos estructurales de las coenzimas (Vitaminas B).
• Son reguladores metabólicos y moléculas señal (AMPc).
2

3. • En este apartado se consideran las rutas de biosíntesis y
degradación de los nucleótidos de purina y pirimidina.
• Ni los nucleótidos, ni las bases o los nucleósidos, a partir de
los cuales se forman, son necesarios para satisfacer las
necesidades nutritivas.
3

4. Orígenes de los átomos de los anillos de
purina y pirimidina
4
Anillo purinas
Anillo pirimidinas

5. Biosíntesis de Nucleótidos
5

6. Biosíntesis de Purinas
• El 5-fosforribosil 1-pirofosfato (PRPP) se requiere para
biosíntesis de nucleótidos.
• El anillo de purina no es sintetizado como una base libre, sino
como un sustituyente de la ribosa fosfato.
6

7. Síntesis de PRPP
7
O
CH2
H
OH
H
OH
H
O
2-
O3PO
H
O
P
O
O
O
P
O
O
5-fosforribosil 1-pirofosfato
(PRPP)
O
CH2
H
OH
H
OH
H
O
H
2-
O3PO
H
O
CH2
H
OH
H
OH
O
H
N
N
N
N
P
O
O
O
P
O
O
O
P
O
O
O
NH2
1
5
Ribosa 5-fosfato
ATP
AMP AMP
PRPP-sintetasa
La PRPP sintetasa
cataliza la
transferencia de
pirofosfato del ATP

8. Biosíntesis de novo de
Inosina 5-monofosfato
(IMP)
8
Anillo
purinas

9. Gasto energético
• La síntesis de novo de IMP consume considerable energía. (6
ATP)
• El ATP es convertido en AMP en la síntesis de PRPP (etapa 1).
• Las etapas 3, 5, 6, 7 y 8 convierten ATP en ADP.
*Además se requiere ATP adicional para la síntesis de cada
glutamina a partir de glutamato y amoniaco.
9

10. • La biosíntesis de AMP a partir de IMP comprende dos etapas
que se asemejan a la 8 y 9 de la biosíntesis de IMP
(condensación de aspartato con el grupo ceto de IMP y
eliminación de fumarato).
• La conversión de IMP en GMP, interviene una adición de agua
y oxidación por NAD+, luego en una reacción dependiente de
ATP el nitrógeno de glutamina sustituye al oxígeno.
10
Biosíntesis de AMP y GMP a partir del IMP

11. 11

12. Biosíntesis de Pirimidinas
• Es más sencillas que la vía para purinas y requiere menos
consumo de ATP.
• Tres precursores: bicarbonato (C-2), glutamina (N-3) y
aspartato (átomos restantes).
• Se requiere PRPP para la biosíntesis pero el azúcar fosfato se
dona después que el anillo se ha formado.
12

13. • Inicia con la formación de carbomoil fosfato a partir de
bicarbonato y nitrógeno amídico de glutamina. Requiere 2
ATP: uno para formar el enlace C-N y otra para donar el grupo
fosforilo.
13
Biosíntesis de uridina monofosfato
(UMP)
Anillo pirimidinas

14. Biosíntesis de novo de UMP
14

15. CTP a partir de UMP
• El UMP es convertido a CTP por tres etapas:
15
UMP UDP UTP CTP
ATP ADP ATP ADP
H2O
+
ATP
Pi
+
ADP
Glutamina
Glutamato
Conversión UTP en CTP

16. Formación de desoxi
Timidina monofosfato
(dTMP)
16

17. Biosíntesis de desoxiribonucleótidos
• Los desoxirribonucleótidos se sintetiza a partir de sus
ribonucleótidos correspondientes por reducción de su
posición C2’ en lugar de síntesis de novo de precursores que
contienen desoxirribosa.
17
O
CH2
H
OH
H
OH
O
H
Base
P
O
O
O
P
O
O
O
2
2
O
CH2
H
OH
H
H
O
H
Base
P
O
O
O
P
O
O
O
Ribonucleótidos reductasa (reducida) forma activa
RNR (oxidada) forma inactiva
Ribonucleótido
difosfato
Desoxiribonucleótido
difosfato

18. Rutas de Salvamento
• La mayoría de los organismos pueden sintetizar también los
nucleótidos a partir de los nucleósidos o las bases de los que
disponen por haberlos obtenido mediante la degradación
enzimática de los ácidos nucleicos.
• Estos procesos se denominan rutas de salvamento.
18

19. • Reutilización de las bases purinicas y pirimidínicas.
19

20. • La degradación puede producirse intracelularmente como
consecuencia de la muerte celular o por la digestión de los
ácidos nucleicos ingeridos en el alimento.
• Endonucleasas: Fragmentación de enlaces internos, en este
caso los enlaces fosfodiéster.
• Hay ribonucleasas y desoxirribonucleasas pancreáticas.
20

21. • Estas actúan digiriendo los ácidos nucleicos en el intestino
delgado.
• La fragmentación da lugar a oligonucleótidos.
21

22. 22

23. • Los oligonucleótidos se fragmentan por las fosfodiesterasas
dando como producto mononucleótidos, nucleósidos 5´ o 3´-
monofosfatos, según la enzima.
23

24. 24

25. • Los nucleótidos pueden fragmentarse posteriormente de
forma hidrolítica, mediante nucleotidasas, para dar fosfato y
el correspondiente nucleósido.
25

26. 26

27. • La vía más común para el nucleósido resultante hacia la base
implica la acción de la nucleósido fosforilasa.
• La nucleósido fosforilasa rompe el enlace glucosídico dando
lugar a la correspondiente base más ribosa-1-fosfato (o
desoxirribosa-1-P).
27

28. 28

29. 29

30. • Las bases purínicas y pirimidínicas pueden continuar
degradándose hasta ácido úrico o b-ureidopropionato
respectivamente.
30

31. 31

32. • El PRPP es un intermediario clave en la síntesis de
novo de los nucleótidos purínicos y pirimidínicos.
32

33. • Una fosforribosiltransferasa cataliza la transferencia
reversible de una base libre a la ribosa del PRPP,
produciendo un nucleósido monofosfato y
pirofosfato.
33

34. 34

35. Degradación de nucleótidos
35

36. Degradación de las Purinas
• El catabolismo de los nucleótidos de purina da lugar a ácido
úrico.
36

37. • Aunque la mayor parte de moléculas libres de purinas y
pirimidinas se economiza, algunas son catabolizadas.
• En el AMP, la desaminación es especialmente activa en el
músculo, mientras que la hidrólisis predomina en la mayor
parte de los demás tejidos animales.
37

38. 38

39. 39
Ácido úrico:
Primates, aves,
reptiles, insectos
Alantoína:
Mayoría de mamíferos
Alantoato:
Peces espinosos
Urea:
Anfibios, peces
cartilaginosos
Amoniaco:
Invertebrados
marinos, plantas y
cretáceos
• Catabolismo de las
purinas en algunos
organismos.

40. Hiperuricemia
• El ácido úrico se disuelve en la sangre y se lleva a los riñones.
Desde ahí sale a través de la orina.
• Niveles altos de ácido úrico se denomina hiperuricemia.
• Valores normales en sangre: 3.5 – 7.2 mg/dL.
• Posibles causas: Alcoholismo, efectos secundarios de
quimioterapia, deshidratación, diabetes, ejercicio excesivo,
dieta rica en purinas o insuficiencia renal.
40

41. • Alimentos que se deben evitar:
• Mariscos, pescados azules (salmón, atún, sardinas, anchoas),
carnes rojas (ternera, cordero, vaca, cerdo), vísceras (hígado,
corazón, riñones), embutidos grasos (chorizo, salchichas),
bebidas alcohólicas (cerveza, vino).
41

42. • Alimentos que se deben promover:
• Frutas (fresas, arándanos, frutos rojos en general), cítricos
(naranja, limón, mandarina), verduras (alcachofas, cebolla,
ayote, apio), carnes (pollo, pavo, lenguado, merluza, bacalao),
productos lácteos no grasos, frutos secos, aceite de oliva y
suficiente agua.
42

43. GOTA
• Las sales de urato son muy insolubles.
• La elevación crónica o aguda de las concentraciones de urato
en la sangre causa su precipitación en el líquido sinovial de las
articulaciones.
43

44. • Estos precipitados causan inflamación (artritis).
• Si no es tratado, conduce finalmente a una degeneración
grave de las articulaciones.
• Los alimentos con abundantes purinas pueden provocar
ataques agudos de gota.
44
Deposito de cristales
de ácido úrico

45. 45

46. Las pirimidinas son degradadas a Acetil CoA y
Succinil CoA
• Hidrólisis de los nucleótidos, desaminación (CMP), y
rompimiento de enlaces glucosídicos por fosforólisis.
46
H2O
Pi
5’-nucleotidasa
H2O
Pi
5’-nucleotidasa
H2O
Pi
5’-nucleotidasa
N
N
NH2
O
R5'P
HN
N
O
O
R5'P
HN
N
O
O
R5'P
CH3
CMP UMP dTMP
H2O
NH3
Citidina
desaminasa
N
N
NH2
O
Ribosa
HN
N
O
O
Ribosa
HN
N
O
O
Desoxirribosa
CH3
Pi
Pi
Ribosa 1-fosfato
Fosforilasa
Desoxirribosa 1-fosfato
HN
N
O
O
H
HN
N
O
O
H
CH3
Uracilo Timina

47. • La degradación de uracilo y timina produce intermediarios del
metabolismos central.
47
HN
N
O
O
H
HN
N
O
O
H
CH3
Uracilo Timina
Acetil CoA Succinil CoA

48. • Degradación de Timina
48
C
O
HO CH2CH2 C
O
SCoA
Succinil-CoA

49. Deficiencia de timidina fosforilasa
• Produce la acumulación de desoxitimidina y desoxiuridina en
plasma y orina.
• Este fallo produce un trastorno mitocondrial multisistémico
que se asocia clínicamente con atrofia muscular,
esclerodermia (autoinmune: endurecimiento del tejido)
gastrointestinal, mala absorción y miopatías (autoinmune:
ataque al tejido) ocular y esquelética.
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50. • Las miopatías ocurren cuando el sistema inmune ataca a los
músculos, causando inflamación que debilita el tejido
muscular.
50