Hay dos tipos de nucleótidos que se utilizan para crear cadenas de ADN y ARN: purinas y pirimidinas. Según su estructura, los cinco nucleótidos se clasifican como purina o pirimidina. Los nucleótidos citosina, timina y uracilo son pirimidinas, y se producen a través de la biosíntesis de pirimidina.
Todos los nucleótidos tienen una estructura básica similar, ya que están formados por una molécula de azúcar de cinco carbonos que está unida a una base que contiene nitrógeno y un grupo fosfato. La estructura de la base nitrogenada es lo que diferencia las pirimidinas de las purinas. También difieren en la forma en que se sintetizan.
La biosíntesis de pirimidina puede ocurrir tanto dentro de un organismo vivo como fuera, o in vivo e in vitro. Hay dos vías diferentes para la biosíntesis de purina y pirimidina, que son las vías de novo y de rescate. Durante la biosíntesis de novo, el nucleótido se sintetiza desde cero o se crea una nueva pirimidina a partir de las moléculas que lo componen. Las pirimidinas que ya se han formado se usan o reciclan durante la biosíntesis de rescate. En ambos casos, el paso final del proceso es unir la pirimidina a un azúcar ribosa.
La principal forma en que la biosíntesis de pirimidina difiere de la biosíntesis de purina es cómo se ensambla la pirimidina o la purina. Durante la biosíntesis de pirimidina, la pirimidina se construye primero y luego se une al azúcar ribosa. En contraste, las purinas se construyen directamente sobre el azúcar ribosa.
La base nitrogenada de pirimidina está formada por un anillo de seis miembros que contiene dos átomos de nitrógeno en las posiciones uno y tres dentro del anillo. Esta es la parte de la pirimidina que se completa antes de unirse al azúcar ribosa. Hay seis pasos que conducen a la formación de una pirimidina a partir de las dos moléculas precursoras, que son el carbamoil fosfato (carbamoil-P) y el ácido aspártico.
Dependiendo del tipo de organismo, se utilizan diferentes cantidades de enzimas para llevar a cabo los seis pasos de la biosíntesis de pirimidina. Dentro de las bacterias, hay seis enzimas distintas, o una para cada paso del proceso. Solo se necesitan tres enzimas dentro de los mamíferos.
Varias reacciones químicas diferentes están involucradas en la creación de una pirimidina. Los primeros dos pasos implican la producción de carbamoil-P, que luego se une a un grupo amina (-NH2) que contiene un átomo de nitrógeno y dos átomos de hidrógeno. En este punto, el anillo está cerrado y proporciona la estructura básica de la base nitrogenada. Los últimos tres pasos dan como resultado que el anillo de pirimidina se complete y se una al azúcar ribosa de cinco carbonos.