bases nitrogen ad as. estructura y metabolismo

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BIOLOGÍA MOLECULAR Estructura y metabolismo de nucleótidos. Estructura de ácidos nucleicos y mutacione Procesos de: - Replicación. - Transcripción. - Código Genético y Traducción.

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Page 1: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

BIOLOGÍA MOLECULARBIOLOGÍA MOLECULAR

Estructura y metabolismo de nucleótidos.

Estructura de ácidos nucleicos y mutaciones.

Procesos de:

- Replicación.- Transcripción.- Código Genético y Traducción.

Estructura y metabolismo de nucleótidos.

Estructura de ácidos nucleicos y mutaciones.

Procesos de:

- Replicación.- Transcripción.- Código Genético y Traducción.

Page 2: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

BIOSÍNTESIS DE NUCLEÓTIDOSBIOSÍNTESIS DE NUCLEÓTIDOS

Existen dos vías de síntesis de nucleótidos:

de novo: a partir de L-aa, ribosa-5-fosfato, CO2 y NH3

reciclaje: reutilización de bases libres y nucleósidos liberados por rompimiento de ácidos nucleicos.

Existen dos vías de síntesis de nucleótidos:

de novo: a partir de L-aa, ribosa-5-fosfato, CO2 y NH3

reciclaje: reutilización de bases libres y nucleósidos liberados por rompimiento de ácidos nucleicos.

VÍA DE NOVOVÍA DE NOVO

Ocurre en la mayoría de organismos vivos, destacando el hecho que no se usan las bases libres (A,C,G,T,U) para unirlas a la ribosa, sino que se sintetizan los anillos purínicos y pirimidínicos por etapas.

Ocurre en la mayoría de organismos vivos, destacando el hecho que no se usan las bases libres (A,C,G,T,U) para unirlas a la ribosa, sino que se sintetizan los anillos purínicos y pirimidínicos por etapas.

Page 3: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

I.- SÍNTESIS DE PURINASI.- SÍNTESIS DE PURINAS

Adenosina-5’-monofosfato (AMP)Guanosina-5’-monofosfato (GMP)Adenosina-5’-monofosfato (AMP)Guanosina-5’-monofosfato (GMP)

ORIGEN DE ÁTOMOS DE C y NORIGEN DE ÁTOMOS DE C y N

Se comienza a partir del precursor fosforibosil-pirofosfato (PRPP). Este PRPP es un importante intermediario de vías metabólicas (síntesis de Trp, His) y se sintetiza a partir de ribosa-5-fosfato (vía de las pentosas fosfato):

Se comienza a partir del precursor fosforibosil-pirofosfato (PRPP). Este PRPP es un importante intermediario de vías metabólicas (síntesis de Trp, His) y se sintetiza a partir de ribosa-5-fosfato (vía de las pentosas fosfato):

Ribosa-5-fosfato + ATPRibosa-5-fosfato + ATP

Page 4: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

ETAPA 1: Incorporación de un grupo aminoETAPA 1: Incorporación de un grupo amino

SÍNTESIS DE PURINASSÍNTESIS DE PURINAS

Se transfiere un grupo amino de Gln al C-1 de PRPP, liberando Glu y PPi.

Enzima:

Glutamina-PRPP-amidotransferasa

Se transfiere un grupo amino de Gln al C-1 de PRPP, liberando Glu y PPi.

Enzima:

Glutamina-PRPP-amidotransferasa

Page 5: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

ETAPA 2: Incorporación de tres átomos desde GlyETAPA 2: Incorporación de tres átomos desde Gly

SÍNTESIS DE PURINASSÍNTESIS DE PURINAS

Gly es activado con ATP para luego ser unido al grupo amino.

Enzima:

GAR sintetasa

Gly es activado con ATP para luego ser unido al grupo amino.

Enzima:

GAR sintetasa

Page 6: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

ETAPA 3: Formilación del grupo amino.ETAPA 3: Formilación del grupo amino.

SÍNTESIS DE PURINASSÍNTESIS DE PURINAS

El grupo amino de glicina agregado es formilado por N10-formiltetrahidrofolato

Enzima:

GAR transformilasa

El grupo amino de glicina agregado es formilado por N10-formiltetrahidrofolato

Enzima:

GAR transformilasa

Page 7: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

ETAPA 4: Adición de un N por Gln.ETAPA 4: Adición de un N por Gln.

SÍNTESIS DE PURINASSÍNTESIS DE PURINAS

Gln aporta un N

Enzima:

FGAR amidotransferasa

Gln aporta un N

Enzima:

FGAR amidotransferasa

Page 8: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

ETAPA 5: Ciclación del anillo.ETAPA 5: Ciclación del anillo.

SÍNTESIS DE PURINASSÍNTESIS DE PURINAS

Se genera el anillo de imidazol de la purina, por deshidratación.

Enzima:

AIR sintetasa

Se genera el anillo de imidazol de la purina, por deshidratación.

Enzima:

AIR sintetasa

Page 9: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

En este punto, ya hay tres de los seis átomos que se necesitan para el segundo anillo en la estructura de la purina En este punto, ya hay tres de los seis átomos que se necesitan para el segundo anillo en la estructura de la purina

C

CN

Page 10: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

ETAPA 6: Adición de un grupo carboxiloETAPA 6: Adición de un grupo carboxilo

SÍNTESIS DE PURINASSÍNTESIS DE PURINAS

Bicarbonato aporta el grupo carboxilo

Enzima: AIR carboxilasa

Page 11: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

ETAPA 7: Adición de un grupo aminoETAPA 7: Adición de un grupo amino

SÍNTESIS DE PURINASSÍNTESIS DE PURINAS

Asp dona su grupo amino al anillo imidazol, formando un enlace amida.

Enzima:

SAICAR sintetasa

Asp dona su grupo amino al anillo imidazol, formando un enlace amida.

Enzima:

SAICAR sintetasa

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Page 12: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

ETAPA 8: Eliminación de fumaratoETAPA 8: Eliminación de fumarato

SÍNTESIS DE PURINASSÍNTESIS DE PURINAS

El esqueleto carbonado del Asp se elimina como fumarato.

Enzima:

SAICAR liasa

El esqueleto carbonado del Asp se elimina como fumarato.

Enzima:

SAICAR liasa

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Page 13: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

ETAPA 9: Adición de otro CETAPA 9: Adición de otro C

SÍNTESIS DE PURINASSÍNTESIS DE PURINAS

Se agrega el último C para cerrar el ciclo desde N10-formiltetrahidrofolato.

Enzima:

AICAR transformilasa

Se agrega el último C para cerrar el ciclo desde N10-formiltetrahidrofolato.

Enzima:

AICAR transformilasa

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Page 14: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

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ETAPA 9: Segunda ciclaciónETAPA 9: Segunda ciclación

SÍNTESIS DE PURINASSÍNTESIS DE PURINAS

Se cierra el segundo ciclo de la purina, formándose IMP (inosinato)

Enzima:

IMP sintasa

Se cierra el segundo ciclo de la purina, formándose IMP (inosinato)

Enzima:

IMP sintasa

Page 15: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

Dadores de grupo en la formación de una purinaDadores de grupo en la formación de una purina

Page 16: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

SÍNTESIS DE ADENILATO Y GUANILATOSÍNTESIS DE ADENILATO Y GUANILATO

De inosinato a adenilato:

De inosinato a guanilato:

Page 17: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

II.- SÍNTESIS DE PIRIMIDINASII.- SÍNTESIS DE PIRIMIDINAS

Citidina-5’-monofosfato (CMP)Uridina-5’-monofosfato (UMP)Citidina-5’-monofosfato (CMP)Uridina-5’-monofosfato (UMP)

A partir de Asp y carbamoil fosfato, se generan precursores pirimidínicos como el orotato.

Al orotato se le une PRPP, se descarboxila y genera UMP.

Posteriormente, el UMP es fosforilado para formar UTP, y luego, se incorpora un grupo amino donado por Gln para formar CTP.

A partir de Asp y carbamoil fosfato, se generan precursores pirimidínicos como el orotato.

Al orotato se le une PRPP, se descarboxila y genera UMP.

Posteriormente, el UMP es fosforilado para formar UTP, y luego, se incorpora un grupo amino donado por Gln para formar CTP.

Page 19: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

Generación de nucleósidos trifosfatoGeneración de nucleósidos trifosfato

Adenilato quinasa:

ATP + AMP 2 ADP ATP (glicólisis y/o fosforilación oxidativa)

Adenilato quinasa:

ATP + AMP 2 ADP ATP (glicólisis y/o fosforilación oxidativa)

Nucleósido monofosfato quinasa (específicas de base):

ATP + NMP ADP + NDP

Nucleósido monofosfato quinasa (específicas de base):

ATP + NMP ADP + NDP

Nucleósido disfosfato quinasa (inespecíficas de base y/o azúcar):

NTP (dador) + NDP (aceptor) NDP (dador) + NTP (aceptor)

Nucleósido disfosfato quinasa (inespecíficas de base y/o azúcar):

NTP (dador) + NDP (aceptor) NDP (dador) + NTP (aceptor)(ATP)(ATP)

Page 20: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

LOS RIBONUCLEÓTIDOS SON PRECURSORES DELOS DESOXIRIBONUCLEÓTIDOS

LOS RIBONUCLEÓTIDOS SON PRECURSORES DELOS DESOXIRIBONUCLEÓTIDOS

A partir de los ribonucleósidos difosfato se generan los desoxiribonucleótidos, por reacciones de reducción del 2’-OH del azúcar. La enzima que cataliza estas reacciones es la ribonucleótido reductasa.

A partir de los ribonucleósidos difosfato se generan los desoxiribonucleótidos, por reacciones de reducción del 2’-OH del azúcar. La enzima que cataliza estas reacciones es la ribonucleótido reductasa.

ADP dADP + H2OADP dADP + H2O

GDP dGDP + H2OGDP dGDP + H2O

Page 21: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

1) Formación de un radical libre en el 3’ del NDP.

2) Cesión de un H al grupo 2’-OH.

3) Eliminación de agua, formando un carbocatión.

4) Cesión de un H al carbocatión, con formación de un puente S-S en la enzima.

5) Reacción inversa al 1.

1) Formación de un radical libre en el 3’ del NDP.

2) Cesión de un H al grupo 2’-OH.

3) Eliminación de agua, formando un carbocatión.

4) Cesión de un H al carbocatión, con formación de un puente S-S en la enzima.

5) Reacción inversa al 1.

Page 22: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

Formación de dTMPFormación de dTMP

Se origina desde dUMP por metilación de la base, catalizado por la timidilato sintasa. El grupo metilo es aportado por la coenzima N5, N10-metilentetrahidrofolato.

Posteriormente, el 7,8-dihidrofolato es reducido a tetrahidrofolato por la dihidrofolato reductasa.

Se origina desde dUMP por metilación de la base, catalizado por la timidilato sintasa. El grupo metilo es aportado por la coenzima N5, N10-metilentetrahidrofolato.

Posteriormente, el 7,8-dihidrofolato es reducido a tetrahidrofolato por la dihidrofolato reductasa.

Page 23: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

DEGRADACIÓN DE PURINAS Y PRIMIDINASLas purinas son degradadas, perdiendo su grupo fosfato por una 5’-nucleotidasa.

AMP produce adenosina, que luego es desaminada a inosina. GMP forma guanosina.

Por hidrólisis, se elimina la ribosa. Inosina libera hipoxantina y guanosina libera guanina. Por oxidación de la hipoxantina y desaminación de guanosina se forma xantina.

Finalmente, la xantina se oxida formando ácido úrico, catalizada por la xantina oxidasa (XO)

5’-nucleotidasa

nucleosidasa

guanina deaminasa

5’-nucleotidasa

nucleosidasa

XO

XO

adenina deaminasa

Page 24: Bases Nitrogen Ad As. Estructura y Metabolismo

SOBREPRODUCCIÓN DE ÁCIDO ÚRICO PRODUCE GOTASOBREPRODUCCIÓN DE ÁCIDO ÚRICO PRODUCE GOTA

Por defecto genético, que involucre a una o varias enzimas del metabolismo de las purinas, se genera un exceso de ácido úrico que se acumula en las articulaciones como urato sódico. Además, se afectan los riñones por depósito de los cristales de urato en los túbulos renales.

Tratamiento: dieta estricta, restringida en alimentos ricos en nucleótidos y ácidos nucleicos (hígado y glándulas) y con el empleo de alopurinol, análogo de hipoxantina e inhibidor competitivo de la xantina oxidasa.

Por defecto genético, que involucre a una o varias enzimas del metabolismo de las purinas, se genera un exceso de ácido úrico que se acumula en las articulaciones como urato sódico. Además, se afectan los riñones por depósito de los cristales de urato en los túbulos renales.

Tratamiento: dieta estricta, restringida en alimentos ricos en nucleótidos y ácidos nucleicos (hígado y glándulas) y con el empleo de alopurinol, análogo de hipoxantina e inhibidor competitivo de la xantina oxidasa.