¿Qué son las purinas y las pirimidinas?

Escrito por robert mullis

El ADN y el ARN son componentes fundamentales de las células vivas, compuestos por bases de nitrógeno conocidas como purinas y pirimidinas. Estas bases son también componentes críticos de almacenamientos momentáneos de energía en las células, y sin ellas, muchos procesos celulares no podrían lograrse.

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Uso en el laboratorio

La clase de moléculas que se conocen como purinas son todas derivadas de la purina de compuesto heterocíclico, que en realidad no se encuentra nunca en la naturaleza. La guanina, como se muestra en la imagen, es una molécula de purina modificada por un grupo amino y un oxígeno de una cetona. Las purinas estándar que toman parte en la unión de alta energía y la síntesis de ADN/ARN son la guanina y la adenina.

Las pirimidinas son moléculas derivadas de la pirimidina. Esta, al igual que la purina, es una molécula heterocíclica que no se encuentra en la naturaleza. La citosina, mostrada en la imagen, es similar a la guanina en que es una pirimidina modificada con un grupo amino y un oxígeno de una cetona.

Purinas y pirimidinas cumplen dos funciones principales en la célula. En primer lugar, las purinas adenina y guanina y las pirimidinas citosina, timina y uracilo participan todas en la producción de ADN y ARN. Estas bases de nitrógeno se sintetizan asociadas a un residuo fosforilado de ribosa, un azúcar, y los nucleotidos monofosfatados se incorporan a cadenas en desarrollo del nuevo ADN o ARN durante la replicación o la transcripción. La segunda función de las pirimidinas y las purinas es el almacenamiento de energía a corto plazo. La forma más común de energía en todas las células es el trifosfato de adenosina, o ATP. La liberación del tercer fosfato para producir difosfato de adenosina, o ADP, es una reacción extremadamente favorable y puede dar paso a otras que requieren un aporte de energía. Algunas enzimas y receptores utilizan el trifosfato y el difosfato de guanina como interruptores de encendido/apagado, mientras que el trifosfato de citosina y el de uridina se usan ambos en la producción de biomoléculas.

Las purinas y las pirimidinas usadas por la célula para la síntesis de nucleótidos (adenina, citosina, guanina, timina y uracilo) tienen muchos átomos que pueden crear puentes de hidrógeno, como el nitrógeno, el oxígeno y el propio hidrógeno. Estas moléculas están diseñadas de tal forma que la citosina y la guanina forman tres puentes de hidrógeno, mientras que o bien la adenina o la timina en el ADN, o el uracilo en el ARN, forman dos. Durante la réplica del ADN, las polimerasas forman pares A-T y C-G con tasas de error minúsculas debido a la eficiencia de sus puentes de hidrógeno. Un emparejamiento de bases inadecuado se detecta rápidamente debido a la inestabilidad inherente de los pares incorrectos.

Los trifosfatos de los nucleótido son ingredientes comunes para varios procedimientos comunes en el laboratorio. La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) requiere la entrada de una combinación de NTP para la amplificación del ADN. El ATP puede añadirse a una mezcla para iniciar una reacción que se desea que ocurra y que requiere un aporte de energía.

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