Curso de Bioquímica para estudiantes de las carreras de la salud. Medicina, Tecnología Médica, Obstetricia, Enfermería, Kinesiología

1. Síntesis de
Nucleótidos
Antonio E. Serrano PhD. MT.
Cátedra de Bioquímica - 2012
@xideral
xideral.com

2. Bases, Nucleótidos y
Nucleósidos
Base
Adenina
H
N
CH
N
C
C
N
C
N
C
NH2
H
N
CH
N
N
HC
N
NH2
O
H
H
H
HO
H
H
HOH2C
Base + Azúcar
Deoxyadenosina
N
CH
N
N
HC
N
NH2
O
H
H
H
HO
H
H
OCH2PO
O
PO
O
P
O-
O-
O-
O-
O
Base + Azúcar + Fosfato
Deoxyadenosina Trifosfato

3. Bases Nitrogenadas
• Planas, Aromáticas y heterocíclicas
• Derivadas de Purina o Pirimidina

4. Bases Nitrogenadas
Purines Pyrimidines

5. Pentosas
D-Ribosa 2’-Deoxyribosa

6. Nucleósidos
• Union de una azúcar
con una purina o
pirimidina a través de
un enlace N-
glicosídico

7. Nucleósidos y Nucleótidos

8. Funciones Celulares de los
Nucleótidos
• Metabolismo Energético : ATP
• Monómeros de Ácidos Nucleicos
• Regulación de Procesos Fisiológicos
• Control de Flujo sanguíneo : Adenosina
• Moléculas de señalización intracelular: cAMP y cGMP
• Coenzimas : AMP
• Transporte de Protones/Electrones : FAD/NAD
• Intermediarios activados : UDP-Glucosa
• Regulación Alostérica
• Intervienen en la biosíntesis de Coenzima A

9. Purinas y Pirimidinas
• Síntesis
• De Novo
• Rescate
• Degradación

10. Purinas y Pirimidinas
Adenine Guanine
Thymine/Uracil Cytosine
Purinas
Pirimidinas
H
N
CH
N
C
C
N
C
N
C
NH2
H
N
C
C
C
HN
C
O
CH3
H
O
H
N
C
C
C
N
C
H
O
H
H
NH2
H
N
CH
N
C
C
N
C
N
C
O
H2N
H

11. Vías de Síntesis
De Novo Rescate

12. Biosíntesis de Bases Púricas
• Vias de Novo
• Comienza a partir de precursores metabólicos
• Ribosa
• Aminoácidos
• Vias de Recuperación:
• Reciclan las bases libres y los nucleósidos liberadospor el
recambio de estas biomoléculas.
• Provenientes de la absorción intestinal

13. Biosíntesis del Fosforribosil
Pirofosfato (PRPP)
• Precursor común de Vías de Novo y Vias de
Recuperación
• Se sintetiza a partir de ribosa-5-fosfato y ATP, por
accion de la Fosforribosil pirofosfato sintetasa
PRPP

14. Síntesis de Fosforribosilamina
(PRA)

15. Vía de Biosíntesis de Purinas
Inosín Monofosfato

16. OH
H
H
CH2
OH OH
H H
O

O2-
O3P
-D-Ribose-5-Phosphate (R5P)
O
H
H
CH2
OH OH
H H
O 
O2-
O3P
5-Phosphoribosyl--pyrophosphate (PRPP)
P
O
O
O P
O
O
O
ATP
AMP
Ribose
Phosphate
Pyrophosphokinase
H
NH2
H
CH2
OH OH
H H
O

O2-
O3P
-5-Phosphoribosylamine (PRA)
Amidophosphoribosyl
Transferase
Glutamine
+ H2O
Glutamate
+ PPi
H
NH
H
CH2
OH OH
H H
O
O2-
O3P
CO
H2C NH2
Glycinamide Ribotide (GAR)
GAR Synthetase
Glycine
+ ATP
ADP
+ Pi
H2C
C
NH
O
CH
H
N
O
Ribose-5-Phosphate
Formylglycinamide ribotide (FGAR)
H2C
C
NH
O
CH
H
N
HN
Ribose-5-Phosphate
Formylglycinamidine ribotide (FGAM)
THFN10
-Formyl-THF
GAR Transformylase
ATP +
Glutamine +
H2O
ADP +
Glutamate + Pi
FGAM
Synthetase
HC
C
N
CH
N
H2N
Ribose-5-Phosphate
4
5
5-Aminoimidazole Ribotide (AIR)
ATP
ADP + Pi
AIR
Synthetase
C
C
N
CH
N
H2N
OOC
Ribose-5-Phosphate
4
5
Carboxyamidoimidazole Ribotide (CAIR)
ATP
+HCO3
ADP + Pi
AIR
Car boxylase
Aspartate
+ ATP
ADP
+ Pi
SAICAR Synthetase
Adenylosuccinate
Lyase
Fumarate
C
C
N
CH
N
NH
Ribose-5-Phosphate
4
5
5-Formaminoimidazole-4-carboxamide
ribotide (FAICAR)
C
H2N
O
C
H
O
C
C
N
CH
N
H2N
Ribose-5-Phosphate
4
5
5-Aminoimidazole-4-carboxamide
ribotide (AICAR)
C
H2N
O
C
C
N
CH
N
H2N
C
N
H
O
HC
COO
CH2
COO
Ribose-5-Phosphate
4
5
5-Aminoimidazole-4-(N-succinylocarboxamide)
ribotide (SAICAR)
THF
AICAR
Transformylase
N10
-Formyl-
THF
Inosine Monophosphate (IMP)
HN
HC
N
C
C
C
N
CH
N
O
4
5
HH
CH2
OH OH
H H
OO2-
O3P
IMP
Cyclohydrolase
H2O

17. Inosín Monofosfato – AMP/GMP
• El IMP representa un
punto de ramificación
para la biosíntesis de
purinas, porque puede
ser convertido en AMP o
GMP a través de dos
distintas vías de
reacción.
• La vía que conduce a
AMP requiere energía en
forma de GTP
• La que lleva a GMP
requiere energía en
forma de ATP.

18. Biosíntesis de Novo de Purinas
• El gasto energético total
de la síntesis de novo de
purinas a partir de
ribosa-5-fosfato 8 y 9
ATP para la síntesis de
cada uno de los
nucleótidos
• Se gastan otras 2
moléculas de ATP para la
biosíntesis de los
Trifosfatos.
• Indica importancia de las
vías de recuperación
para la economía celular.

19. Regulatory Control of PurineBiosynthesis
• Above the level of IMP production:
• Independent control
• Synergistic control
• Feedforward activation by PRPP
• Below level of IMP production
• Reciprocal control
• Total amounts of purine nucleotides controlled
• Relative amounts of ATP, GTP controlled

20. Biosíntesis de Bases
Purinas
• Sintetizadas a partir de
PRPP
• Reguladas por GTP/ATP
• Genera IMP
• Requiere Energía
Pirimidinas
• Sintetizadas y luego
agregadas a PRPP
• Reguladas por UTP
• Genera UMP/CMP
• Requiere Energía

21. Biosíntesis de Pirimidinas
• A partir de:
• Glutamina
• CO2
• Ácido Aspártico
• Anillos de Pirmidinas
son sintetizados
independientemente
de la ribosa y son
transferidos a PRPP
• Genera UMP
N
C
C
C
HN
C
O
CH3
H
O
H
N
C
C
C
N
C
H
O
H
H
NH2
Uracil Cytosine

22. Síntesis de Pirimidinas
Ribonucleótidos
• Uridin Monofosfato
(UMP) es el primero
en sintetizar.
• Anillos de Pirimidinas
son sintetizados
completamente y
luego se unene ala
Ribosa-5-fosfato

23. 2 ATP + HCO3
-
+ Glutamine + H2O
CO
O PO3
-2
NH2
Carbamoyl Phosphate
NH2
C
N
H
CH
CH2
C
COO
O
HO
O
Carbamoyl Aspartate
HN
C
N
H
CH
CH2
C
COO
O
O
Dihydroorotate
HN
C
N
H
C
CH
C
COO
O
O
Orotate
HN
C
N
C
CH
C
COO
O
O
HH
CH2
OH OH
H H
O
O2-
O3P

Orotidine-5'-monophosphate
(OMP)
HN
C
N
CH
CH
C
O
O
HH
CH2
OH OH
H H
O
O2-
O3P

Uridine Monophosphate
(UMP)
2 ADP +
Glutamate +
Pi
Carbamoyl
Phosphate
Synthetase II
Aspartate
Transcarbamoylase
(ATCase)
Aspartate
Pi
H2O
Dihydroorotase
Quinone
Reduced
Quinone
Dihydroorotate
Dehydrogenase
PRPP PPi
Orotate Phosphoribosyl
Transferase
CO2
OMP
Decarboxylase
Síntesis de UMP

24. UMP  UTP y CTP
• Nucleósido monofosfato kinasas transfieren Pi a
UMP para formar UDP
• Nucleosido difosfato kinasas transfieren Pi desde
ATP al UDP para formar UTP
• CTP se forma desde UTP vía CTP Sintetasa.

25. Formación de Timina
• La timina de origina a
partir de deoxiuridina
monofosfato. (dUMP)
• UTP es necesario para la
produccion de RNA
• Pero dUTP no se requere
para DNA

26. Metabolismo de Nucleótidos
• Biosíntesis es solo para la producción de
ribonucleótidos
• Desoxiribonucleotidos son sintetizados a partir
de ribonucleótidos correspondientes
• Degradación de Purinas y Pirimidinas es la
misma para ribonucleótidos y
desoxiribonucleótidos

27. Síntesis de DNA/RNA
• A partir de monofosfatos ( ej. GMP) se sintetizan nucleótidos
trifosfatados ( ej. GTP)
• Acción realizada por kinasas específicas
Nucleosidos
Monofosfatos
Nucleosidos
Difosfatos
Monophosphate
Kinases
AMP + ATP 2ADP
GMP + ATP GDP + ADP
Adenilato Kinasa
Guanilato Kinasa

28. Conversión de Ribonucleótidos
a Desoxiribonucleótidos
O
H
H
HO
H
H
HOCH2
OH
OH
1´
2´3´
4´
5´O
H
H
HO
H
H
HOCH2 OH
H
1´
2´3´
4´
5´
BASE BASE
Desoxiribonucleosido Ribonucleosido
Ribonucleotido
Reductasa
• Cataliza conversión de NDP a dNDP
• Enzima altamente Regulada por retroalimentación negativa
• Regula niveles de dNTPS Celular

29. dNDP a dNTP
• Una vez generados los dNDPs por la ribonucleósido reductasa
una kinasa general fosforila para generar dNTPs
• GTP
• ATP
• UTP -> Puede ser aminada a CTP