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Las purinas y las pirimidinas son dos grupos de bases nitrogenadas que forman parte esencial de los ácidos nucleicos, es decir, del ADN (ácido desoxirribonucléico) y del ARN (ácido ribonucléico). En los ácido nucléicos, las bases nitrogenadas se encuentran unidos a una pentosa, es decir, a un azúcar de 5 carbonos que puede ser desoxirribosa (en el caso del ADN) o ribosa (en el caso del ARN).
La existencia de la doble hélice que conforma la estructura del ADN y que contiene codificada toda nuestra información genética se debe, precisamente, a la formación de enlaces de hidrógeno entre las purinas de una de las cadenas con una pirimidina complementaria en la otra.
A pesar de tratarse en ambos casos de bases nitrogenadas, las purinas y las pirimidinas presentan diferencias clave entre ellas, tanto en su estructura como en su función a nivel celular. En las siguientes secciones se explican dichas diferencias.
Purinas
Las purinas son un grupo del que forman parte dos bases nitrogenadas cuya estructura fundamental es un heterociclo aromático que consta de dos anillos fusionados. Uno de estos es un anillo de seis miembros mientras que el otro es un anillo de cinco, y en cada anillo hay dos átomos de nitrógeno.
Existen dos miembros en el grupo de las purinas, que son la adenina y la guanina, cuyas estructuras se presentan en la siguiente figura:
Tanto la adenina como la guanina forman parte del ADN y del ARN. Además, ambas cumplen muchas otras funciones adicionales dentro de la célula, ya que forman parte de las moléculas de almacenamiento de energía así como de neurotransmisores y otros mensajeros celulares.
Pirimidinas
Las pirimidinas son un grupo de tres bases nitrogenadas cuya estructura fundamental se basa en el anillo pirimidínico, un heterociclo aromático que posee dos nitrógenos como parte de un anillo de seis miembros.
El grupo de las pirimidinas está conformado por la citosina, la timina y el uracilo. A pesar de formarse a partir de la pirimidina, la inclusión de uno o dos grupos carbonilo directamente enlazados al anillo elimina uno o dos enlaces dobles en el mismo, rompiendo así la aromaticidad de la pirimidina.
La citosina solo se encuentra en el ADN, y en el ARN su lugr lo ocupa el uracilo, mientras que la timina se puede encontrar tanto en el ADN como en el ARN.
Diferencias entre las purinas y las pirimidinas
Las purinas y las pirimidinas tienen estructuras fundamentales diferentes
Como se mencionó antes, ambos grupos de bases nitrogenadas provienen de dos tipos distintos de anillos aromáticos, que son la purina y la pirimidina. A pesar de que ambos anillos son heterociclos aromáticos, son muy distintos, en particular porque uno es monocíclico mientras que el otro, la purina, es un biciclo.
Las purinas intervienen en el almacenamiento y uso de energía; las pirimidinas no
La principal fuente de energía para muchas reacciones catalizadas por enzimas proviene de la hidrólisis del adenosíntrifosfato o ATP, que contiene un anillo de adenina. Otro compuesto que cumple una función similar es el GTP que contiene guanina en lugar de adenina, pero que sigue siendo una purina.
Por otro lado, el AMPc es un segundo mensajero de gran importancia que contiene adenina. De igual manera, dos importantísimos cofactores, el FAD y en NAD también contienen adenina. Estos cofactores son necesarios para el funcionamiento de muchas enzimas y que además forman parte de la cadena transportadora de electrones en el proceso de respiración celular.
Las purinas conservan toda o parte de la aromaticidad de la purina mientras que las pirimidinas no son aromáticas
La adenina mantiene la aromaticidad en ambos anillos de la estructura básica de la purina mientras que la guanina mantiene la aromaticidad en el anillo de cinco miembros, pero no en el de seis. Sin embargo, las tres pirimidinas poseen grupos carbonilo que forma parte del anillo lo cual rompe la aromaticidad del sistema.
Difieren en la ruta biosintética
Tanto las purinas como las pirimidinas se sintetizan de novo, es decir, desde cero, en el citoplasma, pero la forma en que se sintetizan es muy diferente.
Las purinas se sintetizan principalmente en el hígado añadiendo átomos de carbono directamente a la ribosa 5-fosfato. Esto significa que las purinas no se sintetizan en forma libre sino directamente como nucleótidos. El sistema de dos anillos fusionados se construye a partir de los aminoácidos aspartato, glicina, y glutamina, así como de iones bicarbonato y formiato.
En el caso de las pirimidinas, en cambio, estas se sintetizan en distintos tejidos del cuerpo humano y el anillo se sintetiza en forma libre a partir de fosfato de carbamoilo y aspartato y es modificado por la acción de varias enzimas. Luego, la pirimidina respectiva se une a una ribosa 5-fosfato para así obtener el nucleótido que ultimadamente pasará a formar parte del ARN o el ADN.
Difieren en los productos de degradación
Estas dos clases de bases nitrogenadas no solo se diferencia en la forma en que se sintetizan, sino también en la forma en que se metabolizan. El catabolismo de las purinas da como producto principal ácido úrico. En cambio, las pirimidinas son degradadas en mayor grado hasta convertirlas en amoníaco y dióxido de carbono.
Referencias
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