¿Qué son las purinas?

Las purinas son una de las dos familias de moléculas que contienen nitrógeno llamadas bases nitrogenadas . Las pirimidinas son la otra familia de bases nitrogenadas. Se necesitan bases nitrogenadas para construir el material genético en cada organismo vivo. Las sustancias comunes, como la cafeína, son las purinas, y las purinas incluso se utilizan para desarrollar muchos medicamentos importantes. También son una parte esencial del ADN. Esto coloca a las purinas, así como a las pirimidinas, entre las moléculas biológicas más importantes.

Estructura de las purinas

Todas las purinas contienen una estructura de doble anillo que consiste en un anillo de seis miembros fusionado a un anillo de cinco miembros; piense en una celda de panal unida a un pentágono. El anillo de purina se considera una molécula heterocíclica , lo que significa que es un anillo cerrado que contiene al menos dos tipos diferentes de átomos.

Cada uno de los anillos de una purina contiene dos átomos de nitrógeno, para un total de cuatro dentro de la estructura de doble anillo. Estos átomos de nitrógeno se encuentran en las mismas posiciones en todas las purinas. Las cinco posiciones restantes dentro de los anillos están ocupadas por átomos de carbono. El anillo de purina está rodeado por átomos de hidrógeno, que pueden ser reemplazados por otros átomos o grupos de átomos para formar diferentes purinas.

A continuación se muestra un diagrama de bola y palo del anillo de purina. En esta representación, los átomos de carbono son negros, los átomos de nitrógeno son azules y los átomos de hidrógeno son plateados. Observe la disposición de los átomos de carbono y nitrógeno, que es la misma en todas las purinas.

Si ya está familiarizado con las pirimidinas, la otra familia de bases nitrogenadas, puede reconocer el ‘anillo de pirimidina’ de seis miembros en el lado izquierdo de la estructura de doble anillo de la purina. No es sorprendente que, debido a sus estructuras similares, estas dos familias de bases nitrogenadas compartan propiedades químicas similares. Si bien los diagramas de bolas y palos son útiles para comprender la estructura de una molécula, los químicos generalmente usan la notación de líneas para describir moléculas complejas.

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Purinas en la naturaleza y la medicina

Las purinas son abundantes en la naturaleza. Algunos científicos creen que las purinas estaban entre las moléculas que existían en la Tierra primitiva antes del origen de la vida. El aislamiento de purinas de meteoritos que se formaron cuando nació nuestro sistema solar proporciona evidencia de que estas moléculas también podrían estar presentes en otros sistemas solares.

Las purinas se encuentran en todos los organismos vivos, desde los virus más simples hasta las criaturas multicelulares más complejas. Sin purinas, sus cromosomas, y el material genético en virus y bacterias, no existirían. Las células vivas no podrían producir energía o sintetizar la mayoría de las moléculas que necesitan para funcionar si no fuera por las purinas. Muchos compuestos importantes de origen vegetal, como la cafeína y la teobromina , también son purinas. Disfrutamos de las propiedades estimulantes de estas moléculas, pero tienen un propósito más práctico en sus plantas madre, donde desalientan la alimentación de insectos y animales.

Una vez que los científicos aprendieron lo importantes que son las purinas para los organismos vivos y cómo encajan en el esquema de las cosas, no les tomó mucho tiempo desarrollar medicamentos basados en el anillo de purinas. Agentes contra el cáncer , como azatioprina y mercaptopurina; medicamentos para el asma , como aminofilina; y los medicamentos antivirales , incluidos Zovirax, ribavirina y ganciclovir, se encuentran entre los medicamentos a base de purina en el mercado actual.

Purinas en ADN y ARN

Una de las funciones más importantes que cumplen las purinas es la construcción de ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN) . Las purinas y pirimidinas emparejadas sirven como bloques de construcción para el ADN. Las purinas también son necesarias para sintetizar ARN, que luego se usa para producir todas las proteínas en sus células; El ARN, más que el ADN, es el depósito de almacenamiento de información genética en muchos virus.

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La naturaleza puede ser sorprendentemente conservadora. Solo se necesitan 3 bases de pirimidina (timina, citosina y uracilo) y 2 bases de purina ( adenina y guanina ) para producir la increíble diversidad de especies que habitan la tierra. Cuando una base de purina se empareja con una base de pirimidina, se forma un par de bases . Cuando los pares de bases se unen para formar cadenas de ADN de doble hebra, en forma de escalera, y cuando el ADN se enrolla en cromosomas, los miles de millones de pares de bases que constituyen el genoma humano pueden almacenarse dentro del núcleo de cada una de sus células. Recuerde, cada par de bases en el ADN consta de una base de purina y una base de pirimidina.

Las purinas y pirimidinas también se utilizan para fabricar ARN. Sin embargo, a diferencia del ADN, el ARN es monocatenario. Cuando se forman pares de bases entre purinas y pirimidinas en una hebra de ARN, hacen que la hebra se pliegue sobre sí misma y adopte una forma característica. Dependiendo de la forma de una hebra de ARN dada, podría tener la capacidad de ‘leer’ la información genética almacenada en sus cromosomas, podría llevar ese mensaje fuera del núcleo de la célula o podría traducir el mensaje genético en proteínas.

Almacenamiento de energía, metabolismo y apoyo a la síntesis

El almacenamiento de información genética no es el único papel que juegan las purinas en sus células. También participan en la transferencia de energía y en una variedad de otros procesos metabólicos críticos. El trifosfato de adenosina , o ATP , se deriva de la adenina. La energía almacenada dentro de los enlaces químicos del ATP se utiliza en casi todos los procesos metabólicos dentro de sus células. El trifosfato de guanosina, o GTP, es similar al ATP en su capacidad para almacenar y transferir energía, pero se usa en menos procesos metabólicos que el ATP.

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La coenzima A , o CoA , es otro derivado importante de la adenina. Como el ATP, la coenzima A es vital para la producción de energía celular. CoA también es fundamental para sintetizar una amplia gama de otras moléculas, como ácidos grasos, colesterol, hemoglobina (el pigmento que transporta oxígeno en los glóbulos rojos), flavonoides vegetales y aceites esenciales, y antibióticos bacterianos y fúngicos. De hecho, los genes para producir CoA se han encontrado en todos los organismos cuyo genoma se ha cartografiado hasta ahora.

Resumen de la lección

Revisemos. Las purinas y las pirimidinas químicamente similares son esenciales para la construcción de ADN y ARN, lo que las hace indispensables para todos los organismos vivos. Las purinas también son necesarias para producir, almacenar y transferir energía dentro de las células vivas y participan en la síntesis de otros compuestos metabólicamente importantes. Finalmente, el anillo de purina se ha aprovechado en varias preparaciones farmacéuticas.

Las purinas existen desde hace mucho tiempo. Algunos expertos creen que estas moléculas llegaron a la Tierra desde el espacio exterior antes de que se originara la vida aquí. Ya sea por fortuna o por diseño, la aparición de purinas en la ‘prebiosfera’ de nuestro mundo fue un requisito previo para nuestra propia existencia.

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya terminado, debería poder:

Explica por qué las purinas son tan importantes.
Nombra el otro tipo de base nitrogenada
Describe la estructura de las purinas.
Discutir dónde se encuentran las purinas, tanto en la naturaleza como en la medicina.
Identificar los procesos celulares que utilizan purinas.

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¿Qué son las purinas? – Definición y explicación