La purina es un compuesto orgánico aromático heterocíclico que consta de dos anillos ( pirimidina e imidazol ) fusionados. Es soluble en agua . La purina también da su nombre a la clase más amplia de moléculas , las purinas , que incluyen purinas sustituidas y sus tautómeros . Son los heterociclos que contienen nitrógeno más comunes en la naturaleza. [1]
Las purinas se encuentran en alta concentración en la carne y los productos cárnicos, especialmente en los órganos internos como el hígado y los riñones . En general, las dietas basadas en plantas son bajas en purinas. [2] Las plantas y algas con alto contenido de purinas incluyen algunas legumbres ( lentejas , soja y guisantes de ojo negro ) y espirulina . Los ejemplos de fuentes altas en purinas incluyen: mollejas , anchoas , sardinas , hígado, riñones de res , sesos , extractos de carne (p. ej., Oxo , Bovril ), arenque , caballa , vieiras , carnes de caza , levadura ( cerveza , extracto de levadura , levadura nutricional ) y salsa . [3]
Una cantidad moderada de purina también se encuentra en la carne roja, la carne de res , el cerdo , las aves , el pescado y los mariscos , los espárragos , la coliflor , las espinacas , los hongos , los guisantes , las lentejas , los guisantes secos, los frijoles , la avena , el salvado de trigo , el germen de trigo y las espigas . [4]
Las purinas y las pirimidinas forman los dos grupos de bases nitrogenadas , incluidos los dos grupos de bases nucleotídicas . Las bases púricas son guanina (G) y adenina (A) que forman nucleósidos correspondientes: desoxirribonucleósidos ( desoxiguanosina y desoxiadenosina ) con fracción desoxirribosa y ribonucleósidos ( guanosina , adenosina ) con fracción ribosa. Estos nucleósidos con ácido fosfórico forman nucleótidos correspondientes (desoxiguanilato, desoxiadenilato y guanilato, adenilato) que son los bloques de construcción del ADN y el ARN , respectivamente. Las bases púricas también juegan un papel esencial en muchos procesos metabólicos y de señalización dentro de los compuestos monofosfato de guanosina (GMP) y monofosfato de adenosina (AMP).
Para llevar a cabo estos procesos celulares esenciales, la célula necesita purinas y pirimidinas en cantidades similares. Tanto la purina como la pirimidina son autoinhibidoras y activadoras . Cuando se forman purinas, inhiben las enzimas necesarias para la formación de más purinas. Esta autoinhibición se produce porque también activan las enzimas necesarias para la formación de pirimidinas. La pirimidina autoinhibe y activa simultáneamente a la purina de manera similar. Debido a esto, hay casi una cantidad igual de ambas sustancias en la célula en todo momento. [5]
La purina es a la vez un ácido muy débil ( pKa 8,93 ) y una base aún más débil ( pKa 2,39 ). [6] Si se disuelve en agua pura, el pH está a medio camino entre estos dos valores de pKa.
La purina es aromática y tiene cuatro tautómeros , cada uno con un hidrógeno unido a uno diferente de los cuatro átomos de nitrógeno. Estos se identifican como 1-H, 3-H, 7-H y 9-H (ver imagen del anillo numerado). La forma cristalina común favorece al tautómero 7-H, mientras que en solventes polares predominan tanto los tautómeros 9-H como 7-H. [7] Los sustituyentes de los anillos y las interacciones con otras moléculas pueden cambiar el equilibrio de estos tautómeros. [8]
Existen muchas purinas naturales, entre ellas las bases nucleotídicas adenina y guanina . En el ADN , estas bases forman enlaces de hidrógeno con sus pirimidinas complementarias , timina y citosina , respectivamente. Esto se denomina apareamiento de bases complementarias. En el ARN , el complemento de la adenina es el uracilo en lugar de la timina.
Otras purinas notables son la hipoxantina , la xantina , la teofilina , la teobromina , la cafeína , el ácido úrico y la isoguanina .
Además de los papeles cruciales de las purinas (adenina y guanina) en el ADN y el ARN, las purinas también son componentes significativos en una serie de otras biomoléculas importantes, como ATP , GTP , AMP cíclico , NADH y coenzima A. La purina ( 1 ) en sí no se ha encontrado en la naturaleza, pero se puede producir mediante síntesis orgánica .
También pueden funcionar directamente como neurotransmisores , actuando sobre los receptores purinérgicos . La adenosina activa los receptores de adenosina .
La palabra purina ( orina pura ) [9] fue acuñada por el químico alemán Emil Fischer en 1884. [10] [11] La sintetizó por primera vez en 1898. [11] El material de partida para la secuencia de reacción fue el ácido úrico ( 8 ), que había sido aislado de los cálculos renales por Carl Wilhelm Scheele en 1776. [12] El ácido úrico se hizo reaccionar con PCl 5 para dar 2,6,8-tricloropurina, que se convirtió con HI y PH 4 I para dar 2,6-diyodopurina. El producto se redujo a purina utilizando polvo de zinc .
Muchos organismos tienen vías metabólicas para sintetizar y descomponer las purinas.
Las purinas se sintetizan biológicamente como nucleósidos (bases unidas a la ribosa ).
La acumulación de nucleótidos de purina modificados es perjudicial para varios procesos celulares, especialmente aquellos que involucran ADN y ARN . Para ser viables, los organismos poseen una serie de desoxipurina fosfohidrolasas, que hidrolizan estos derivados de purina eliminándolos de los depósitos activos de NTP y dNTP . La desaminación de bases de purina puede resultar en la acumulación de nucleótidos tales como ITP , dITP, XTP y dXTP. [13]
Los defectos en las enzimas que controlan la producción y descomposición de las purinas pueden alterar gravemente las secuencias de ADN de una célula, lo que puede explicar por qué las personas que portan ciertas variantes genéticas de las enzimas metabólicas de las purinas tienen un mayor riesgo de padecer algunos tipos de cáncer .
Los organismos en los tres dominios de la vida, eucariotas , bacterias y arqueas , son capaces de llevar a cabo la biosíntesis de novo de purinas . Esta capacidad refleja la esencialidad de las purinas para la vida. La vía bioquímica de síntesis es muy similar en eucariotas y especies bacterianas, pero es más variable entre especies arqueales. [14] Se determinó que un conjunto casi completo, o completo, de genes requeridos para la biosíntesis de purinas estaba presente en 58 de las 65 especies arqueales estudiadas. [14] Sin embargo, también se identificaron siete especies arqueales con genes codificadores de purinas totalmente, o casi totalmente, ausentes. Aparentemente, las especies arqueales incapaces de sintetizar purinas son capaces de adquirir purinas exógenas para el crecimiento., [14] y son por lo tanto análogas a los mutantes de purinas de eucariotas, por ejemplo, mutantes de purinas del hongo Ascomycete Neurospora crassa , [15] que también requieren purinas exógenas para el crecimiento.
Un mayor consumo de carne y mariscos se asocia con un mayor riesgo de gota , mientras que un mayor consumo de productos lácteos se asocia con un menor riesgo. La ingesta moderada de verduras o proteínas ricas en purinas no se asocia con un mayor riesgo de gota. [16] Se han encontrado resultados similares con el riesgo de hiperuricemia .
Además de la síntesis in vivo de purinas en el metabolismo de las purinas , las purinas también pueden sintetizarse artificialmente.
La purina se obtiene con buen rendimiento cuando la formamida se calienta en un recipiente abierto a 170 °C durante 28 horas. [17]
Esta notable reacción y otras similares han sido discutidas en el contexto del origen de la vida . [18]
El método de producción de adenina a escala industrial, patentado el 20 de agosto de 1968, es una forma modificada del método de la formamida. Este método calienta la formamida a 120 °C en un matraz cerrado durante 5 horas para formar adenina. La reacción se incrementa considerablemente en cantidad utilizando un oxicloruro de fósforo (cloruro de fosforilo) o pentacloruro de fósforo como catalizador ácido y luz solar o ultravioleta. Una vez transcurridas las 5 horas y cuando la solución de formamida-oxicloruro de fósforo-adenina se enfría, se introduce agua en el matraz que contiene la formamida y la adenina así formada. A continuación, la solución de agua-formamida-adenina se vierte a través de una columna de filtrado de carbón activado. Las moléculas de agua y formamida, al ser pequeñas, pasarán a través del carbón y entrarán en el matraz de desechos; sin embargo, las moléculas grandes de adenina se unirán o “adsorberán” al carbón debido a las fuerzas de van der Waals que interactúan entre la adenina y el carbono del carbón. Debido a que el carbón tiene una gran superficie, es capaz de capturar la mayoría de las moléculas que pasan a través de él de un tamaño determinado (mayor que el agua y la formamida). Para extraer la adenina de la adenina adsorbida en el carbón, se vierte gas amoniaco disuelto en agua (amoniaco acuoso) sobre la estructura de carbón activado-adenina para liberar la adenina en la solución de amoniaco-agua. La solución que contiene agua, amoniaco y adenina se deja secar al aire, y la adenina pierde solubilidad debido a la pérdida del gas amoniaco que anteriormente hacía que la solución fuera básica y capaz de disolver la adenina, lo que hace que cristalice en un polvo blanco puro que se puede almacenar. [19]
Oro y Kamat (1961) y sus colaboradores Orgel (1966, 1967) han demostrado que cuatro moléculas de HCN se tetramerizan para formar diaminomaleodinitrilo ( 12 ), que puede convertirse en casi todas las purinas naturales. [20] [21] [22] [23] [24] Por ejemplo, cinco moléculas de HCN se condensan en una reacción exotérmica para formar adenina , especialmente en presencia de amoníaco.
La síntesis de purina de Traube (1900) es una reacción clásica (llamada así en honor a Wilhelm Traube ) entre una pirimidina sustituida con amina y ácido fórmico . [25]
Para comprender cómo surgió la vida , es necesario conocer las vías químicas que permiten la formación de los componentes básicos de la vida en condiciones prebióticas plausibles . Nam et al. (2018) [26] demostraron la condensación directa de nucleobases de purina y pirimidina con ribosa para dar ribonucleósidos en microgotas acuosas, un paso clave que conduce a la formación de ARN. Además, Becker et al . presentaron un proceso prebiótico plausible para sintetizar ribonucleósidos de purina en 2016. [27]
