INSTITUTO TECNOLOGICO DE ACAPULCO

DEPTO. DE INGENIERIA BIOQUIMICA

BIOQUIMICA DEL NITROGENO Y REGULACION GENETICA

PROFESOR: ALEJANDRO RAMOS OSORIO

CUESTIONARIO No.2

MARTHA LIDIA PEREZ VAZQUEZ

No. CONTROL: 11320465

5 SEMESTRE

CUESTIONARIO DE EXAMEN

BIOQUIMICA DEL NITROGENO

1.- Escriba la estructura de los nucleótidos de la purina

Bases nitrogenadas purinicas: Adeninana (A) y la Guanina (G)

2.- Escriba la estructura de los nucleótidos de la pirimidina

Bases nitrogenadas pirimidinicas: Citosina (C), timina (T) y Uracilo (U)

3.- Mencione los desoxirribonucleótidos y la diferencia que tienen con los ribonucleótidos

El ácido ribonucleico (RNA) es un ácido nucleico formado por una cadena de ribonucleótidos. Está presente tanto en las células procariotas como en las eucariotas, y es el único material genético de ciertos virus (virus ARN). El ARN celular es lineal y de hebra sencilla, pero en el genoma de algunos virus es de doble hebra.El ARN está formado por una cadena de monómeros repetitivos llamados nucleótidos. Los nucleótidos se unen uno tras otro mediante enlaces fosfodiéster cargados negativamente.Cada nucleótido está formado por una molécula de monosacárido de cinco carbonos (pentosa) llamada ribosa(desoxirribosa en el ADN), un grupo fosfato, y uno de cuatro posibles compuestos nitrogenados llamados bases: adenina, guanina, uracilo (timina en el ADN) y citosina.

La comparativa entre el ADN Y el ARN está en su pentosa el ARN posee una ribosa y el ADN una desoxirribosa, las purinas del ARN son la adenina y la guanina y en el ADN son la Adenina y la Guanina, las pirimidinas del ARN son la citosina y el Uracilo, y en el ADN son la Citosina y la Timina, la cadenas del ADN son dobles.

4.- Mencione los procesos de degradación de los ácidos nucleicos.

INTRACELULAR – Recambio de las especies de RNA – Reparación del ADN

MUERTE CELULAR INGESTION DE ÁCIDOS NUCLEICOS DE LOS ALIMENTOS

– Ribonucleasa pancreática – Desoxiribonucleasa pancreática – Intestino delgado

5.- Describe el proceso de síntesis de los nucleótidos derivados de la purina

Biosíntesis del Nucleótido de Purina

El sitio principal de la síntesis de purina está en el hígado. La síntesis de los nucleótidos de purina comienza con el PRPP y conduce al primer nucleótido completamente formado, inosina-5'-monofosfato (IMP). Esta vía está representada gráficamente abajo. La base de purina sin la ribosa unida es la hipoxantina. La base de purina es construida sobre la ribosa mediante varias reacciones de amidotransferasa y transformilación. La síntesis de IMP requiere de cinco moles de ATP, dos moles de glutamina, un mol de glicina, un mol de CO2, un mol de aspartato y dos moles de formato. Las partes de formil son llevadas en el tetrahidrofolato (THF) en forma de N5,N10- metenil-THF y N10- formil-THF.

Nombres de las Enzimas:

1. glutamina phosphoribosylpyrophosphate amidotransferase2. glycinamide ribotide sintasa3. glycinamide ribotide transformylase4. formylglycinamide sintasa5. aminoimidazole ribotide sintasa6. aminoimidazole ribotide carboxilasa7. succinylaminoimidazolecarboxamide ribotide sintasa8. adenylosuccinate liasa9. aminoimidazole carboxamida ribotide transformylase10. IMP cyclohydrolase

El IMP representa un punto de ramificación para la biosíntesis de purina, 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; aquella que lleva a GMP requiere energía en forma de ATP. La utilización de GTP en la vía a la síntesis de AMP permite que la célula controle las proporciones de AMP y de GMP para que sean aproximadamente equivalentes. La acumulación del exceso de GTP llevará a

una síntesis acelerada de AMP a partir del IMP, a expensas de la síntesis de GMP. Inversamente, puesto que la conversión de IMP a GMP requiere de ATP, la acumulación del exceso de ATP conduce a la síntesis acelerada de GMP sobre la síntesis de AMP.

Los pasos esenciales limitantes en la biosíntesis de purina ocurren en los dos primeros pasos de la vía. La síntesis de PRPP por la PRPP sintetasa es inhibida por los nucleótidos de purina 5' (predominantemente AMP y GMP). Los efectos combinados de esos dos nucleótidos son mucho mayores, e.g., la inhibición es máxima cuando se logra la concentración correcta de los nucleótidos de adenina y guanina.

La reacción de amidotransferasa catalizada por la PRPP amidotranferasa, también se inhibe alostéricamente por la unión con el ATP, ADP y AMP en un sitio inhibitorio y por la unión de GTP, GDT y GMP en otro. Al contrario la actividad de la enzima es estimulada por PRPP.

Adicionalmente, la biosíntesis de purina es regulada en las vías de ramificación de IMP a AMP y a GMP. La acumulación del exceso de ATP conduce a la síntesis acelerada de GMP, y el exceso de GTP conduce a la síntesis acelerada de AMP.

6.- Describe el proceso de síntesis de los nucleótidos derivados de la pirimidina

Biosíntesis del Nucleótido de Pirimidina

La síntesis de las pirimidinas es menos compleja que la de las purinas, puesto que la base es mucho más simple. La primera base terminada se deriva a partir de una mol de glutamina, una mol de ATP y una mol de CO2 (que forman carbamoil fosfato) y una mol de aspartato. Una mol adicional de glutamina y ATP son requeridas en la conversión de UTP a CTP. La vía de la biosíntesis de pirimidina esta diagramada abajo.

El carbamoil fosfato usado para la síntesis del nucleótido de pirimidina se deriva de la glutamina y del bicarbonato, dentro del citosol, contrariamente al carbamoil fosfato del ciclo de la urea que se deriva del amoníaco y del bicarbonato en la mitocondria. La reacción del ciclo de la urea es catalizada por la carbamoil fosfato sintetasa I (CPS-I) mientras que el precursor del nucleótido de pirimidina es sintetizado por la CPS-II. El carbamoil fosfato es entonces condensado con el aspartato en una reacción catalizada por la enzima limitante de la biosíntesis del nucleótido de pirimidina, la Aspartato transcarbamoilasa (ATCasa).

Enzima nombres:

1. aspartato transcarbamoylase, ATCase2. carbamoil aspartato deshidratasis

3. dihidroorotato deshidrogenasa4. orotato phosphoribosyltransferase5. orotidine-5'-fosfato carboxilasa

La síntesis de pirimidina difiere de dos maneras significativas de la síntesis de purinas. Primero, la estructura de anillo está configurada como una base libre, que no se construye encima de PRPP. El PRPP es agregado a la primera base completamente formada de pirimidina (ácido orótico), formando el orotato monofosfato (OMP), que es posteriormente decarboxilado a UMP. Segundo, no hay ramificación en la vía de la síntesis de pirimidina. El UMP es fosforilado dos veces para producir UTP (el ATP es el donante de fosfato). La primera fosforilación es catalizada por la uridilato cinasa y el segundo por la nucleósido difosfato cinasa que ubicuita. Finalmente el UTP es aminado por la acción de la CTP sintasa, generando CTP. Los nucleótidos de timina son a su vez derivados por la síntesis de novodesde dUMP o mediante vías de salvamento a partir de la deoxiuridina o deoxitinidina.

7.- Describe el proceso de degradación de los nucleótidos derivados de la purina

El proceso común en vertebrados es la producción de ácido úrico. Los ácidos nucleicos se degradan en AMP. El AMP proviene de IMP y en la degradación mediante desaminación por la Adenina desaminasa y da IMP. El IMP da Hipoxantina. La HGRP la pueden reciclar. Si no, mediante la xantinaoxidasa, se oxida y forma xantina dando agua oxigenada. Utiliza Fe y Mo como metales implicados en el proceso catalítico.La forma oxidada de la xantina es el ácido úrico. Los primates eliminan el exceso de purina en ácido úrico. El resto de mamíferos, excepto los dálmatas (que sí que forman ácido úrico), procesan el ácido úrico mediante una descarboxilación oxidativa mediante la uricasa da la alantoína.

    

La alantoína, en algunos animales, puede hidrolizarla y abrir el ciclo (alantoato). Los peces teleósteos eliminan las bases púricas en alantoato. El alantoato son 2 ureas enganchadas a un esqueleto de 2 C. Algunos anfibios y peces rompen el alantoato en 2 ureas más glioxilato.Algunos invertebrados marinos, rompen la urea y la transforman en CO2 + NH4

+.

El ácido úrico, según la especie animal, significa cosas diferentes. En los primates indica la excreción de purina. En el resto de mamíferos es la función de excreción de purinas. En aves y anfibios terrestres es el mecanismo de eliminación del amonio que proviene de aminoácidos.

8.- Describe el proceso de degradación de los nucleótidos derivados de la pirimidina

Los nucleótidos purínicos se degradan por una vía en la que el grupo fosfato se pierde por acción de una 5´nucleotidasa. El AMP se transforma en adenosina, que luego es desaminada por la adenosina desaminasa para dar inosina. La inosina se hidroliza dando su base purínica hipoxantina y D-ribosa. La hipoxantina se oxida sucesivamente a xantina y luego a ácido úrico por acción de la xantina oxidasa, una flavoproreína que contiene un átomo de molibdeno y cuatro centros Fe-S en su grupo prostético. El oxígeno molecular es el aceptor de electrones en esta compleja reacción.

El catabolismo del GMP también proporciona ácido úrico como producto final. El GMP se hidroliza primero para dar el nucleósido guanosina, que a continuación se descompone dando guanina libre. La guanina sufre un desplazamiento hidrolítico de su grupo amina para convertirse en xantina, que a su vez se transforma en ácido úrico, por acción de la xantina oxidasa. El ácido úrico se encuentra a pH fisiológico como urato, que es el producto final de excreción del catabolismo de las purinas en el hombre, siendo excretado como tal en la orina.

9.- Describe el proceso de síntesis de los desoxirribonucleótidos

En vez de ser sintetizados de novo, a partir de precursores que contengan desoxibases, los desoxiribonucleótidos, son sintetizados a partir de sus ribonucleótidos correspondientes mediante la reducción de su C2´. La reacción es catalizada por la familia de las ribonucleótido reductasas, que se clasifican en tres clases, todas ellas remplazan el grupo hidroxilo de la posición 2´de la ribosa con H, vía un mecanismo de radical libre. Todos los eucariontes, excepto algunas especies unicelulares sintetizan ribonucleótido reductasa tipo I.

Los desoxirribonucleótidos no se sintetizan de novo, sino a partir de la reducción de los ribonucleótidos.

NDP dNDP

Catalizada por la ribonucleótido difosfato reductasa mediante un mecanismo complejo de radical libre.

El dador último de los electrones es el NADPH

tiorredoxina2 rutas

glutarredoxina

La síntesis culmina con la fosforilación de los dNDPs a dNTPs.

10.- Describe el proceso de síntesis del timidilato

Biosíntesis de Timidilato. 

La timidilato sintasa es una enzima metiltransferasa homodiméricaque interviene en la síntesis de timidilato Esta reacción es un paso fundamental para la formación de desoxitimidina 5'-trifosfato, la cual es necesaria para la correcta síntesis y reparación de ADN. En seres humanos, es el producto de la expresión del gen TYMS localizado en el brazo corto del cromosoma 18. También es una enzima que cataliza el paso de 2-deoxiuridina fosfato a timidina-5-fosfato, una reacción que requiere folato como cofactor. Esta síntesis constituye uno de los pasos clave para la síntesis de timidina, un nucleótido que interviene en la síntesis del DNA. Con esta enzima es posible la metilación del dUMP produciendo dTMP y de esta forma la síntesis de desoxirribonucleótidos. La importancia de esta enzima es que al ser inhibida por alguna sustancia baja los niveles de dTMP que es un precursor esencial para la síntesis del ADN, al no poder metilarse el dUMP para formar el dTMP necesario en la síntesis del ADN para las nuevas células en división, reduce la división celular rápida que se da en los tejidos con cáncer. Estas sustancias que inhiben a la timidilato sintasa son utilizadas en medicamentos contra el cáncer.

El desoxitimidilato (dTMP) se forma a partir de la UMP en cuatro pasos. La UMP se fosforila a UDP, que se reduce a dUDP, y el dUDP se desfosforila a dUMP, que a continuación se metila. 

UMP → UDP → dUDP → dUMP → dTMP La conversión de dUDP a dUMP puede hacerse por dos rutas. La dUDP puede reaccionar con ADP en presencia de la nucleosido monofosfato cinasa para formar dUMP y ATP. 

dUDP + ADP ↔ dUMP + ADP 

La dUDP también se puede fosforilar a dUTP a expensas de ATP por acción de la nucleosido difosfato cinasas. Entonces la dUTP se hidroliza rápidamente a dUMP + PPi

por acción de la desoxiuridina trifosfato difosfohidrolasa (dUTPasa) .La hidrólisis rápida de la dUTP evita que se incorporen forma accidental al ADN en vez de dTTP.  El

dCMP también puede ser una fuente de dUMP por hidrólisis catalizada por la dCMP desaminasa. 

dCMP + H2O → dUMP + NH4 

La conversión de dUMP en dTMP es catalizada por la enzima timidilato sintasa. (Como la timina está casi exclusivamente en ADN, se suele usar los nombres triviales timidina y timidilato en vez de desoxitimidina y desoxitimidilato). En esta reacción, el 5,10-metilentetrahidrofolato es el donador del grupo con un carbono. El grupo metilo unido a carbono (C-CH3) en el dTMP está más reducido que el grupo metileno, con puente de nitrógeno (N-CH2-N) en el 5,10-metilentetrahidrofolato, cuyo estado de oxidación equivale al de un grupo hidroximetilo unido al nitrógeno coenzima que dona una unidad de carbono, sino también es el agente reductor para la reacción conocida en la que la transferencia de una unidad de carbono de un derivado de tetrahidrofolato de cómo resultado su oxidación en el N-5 y el C-6, para producir dihidrofolato. El dihidrofolato debe convertirse a tetrahidrofolato antes de que la coenzima pueda aceptar otra unidad de carbono para participar en más reacciones de transferencia. El doble enlace 5,6 del hidrofolato se reduce con la NADPH en una reacción catalizada por la dihidrofolato reductasa. La serina hidroximetiltransferasa catalizada entonces la transferencia del grupo CH2OH de la Serina tetrahidrofolato, para regenerar el 5,10-metilentetrahidrofolato. En la mayoría de los organismos, la timidilato sintasa y la dihidrofolato reductasa son polipéptidos distintos. Sin embargo, en los protozoarios las dos actividades enzimáticas están contenidas en la misma cadena de polipéptidos. El dihidrofolato producido se cataliza del sitio activo de la timidilato sintasa al sitio activo de la dihidrofolato reductasa. Por interacciones entre las cargas de una región con carga positiva en la superficie de la enzima bifuncional, y el dihidrofolato con carga negativa (recuérdese que contiene varios residuos de y-glutamato), el producto se dirige hacia el siguiente sitio activo. También se puede sintetizar dTMP por vía de la recuperación de la timidina (desoxitimidina), catalizada por la timidina cinasa, dependiente de ATP.  Con frecuencia se utiliza timidia radioactiva como trazador muy específico para vigilar la síntesis intracelular del ADN, porque entra con facilidad a las células y su principal destino metabólico es la conversión a timidilato e incorporación al ADN.

BIBLIOGRAFIA:

http://docencia.izt.uam.mx/japg/RedVirtualJAP/CursoDRosado/4_Metabolismo/4-%20PurinasyPirimidinas/2-MetabolismodePirimidinas.pdfhttp://www.canal-h.net/webs/sgonzalez002/Bioquimic/SINTESISNUCL.htmhttp://acemucsc.galeon.com/articulos/Bioquimica/nucleotidos.htmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Pirimidinahttp://themedicalbiochemistrypage.org/es/nucleotide-metabolism-sp.php#top