Existem dois tipos de nucleotídeos usados para criar cadeias de DNA e RNA: purinas e pirimidinas. Com base em sua estrutura, os cinco nucleotídeos são classificados como purina ou pirimidina. Os nucleotídeos citosina, timina e uracil são pirimidinas e são produzidos através da biossíntese de pirimidina.
Todos os nucleotídeos têm uma estrutura básica semelhante, pois são constituídos por uma molécula de açúcar com cinco carbonos que está ligada a uma base contendo nitrogênio e a um grupo fosfato. A estrutura da base nitrogenada é o que diferencia as pirimidinas das purinas. Eles também diferem na maneira como são sintetizados.
A biossíntese de pirimidina pode ocorrer tanto dentro de um organismo vivo quanto fora dele, ou in vivo e in vitro. Existem duas vias diferentes para a biossíntese de purina e pirimidina, que são as vias de novo e de resgate. Durante a biossíntese de novo, o nucleotídeo é sintetizado a partir do zero, ou uma nova pirimidina é criada a partir das moléculas que o compõem. As pirimidinas já formadas são usadas, ou recicladas, durante a biossíntese de resgate. Em ambos os casos, a etapa final do processo é anexar a pirimidina a um açúcar ribose.
A principal maneira pela qual a biossíntese da pirimidina difere da biossíntese da purina é como a pirimidina ou a purina é montada. Durante a biossíntese da pirimidina, a pirimidina é construída primeiro e depois ligada ao açúcar ribose. Em contraste, as purinas são produzidas diretamente no açúcar ribose.
A base nitrogenada da pirimidina é composta de um anel de seis membros que contém dois átomos de nitrogênio nas posições um e três dentro do anel. Esta é a parte da pirimidina que é concluída antes de ser anexada ao açúcar ribose. Existem seis etapas que levam à formação de uma pirimidina a partir das duas moléculas precursoras, que são o fosfato de carbamoil (carbamoil-P) e o ácido aspártico.
Dependendo do tipo de organismo, diferentes números de enzimas são usados para realizar as seis etapas da biossíntese da pirimidina. Dentro das bactérias, existem seis enzimas distintas, ou uma para cada etapa do processo. Apenas três enzimas são necessárias nos mamíferos.
Várias reações químicas diferentes estão envolvidas na criação de uma pirimidina. Os dois primeiros passos envolvem a produção de carbamoil-P, que é então associado a um grupo amina (-NH2) que contém um átomo de nitrogênio e dois átomos de hidrogênio. Neste ponto, o anel está fechado e fornece a estrutura básica da base nitrogenada. Os últimos três passos resultam no anel de pirimidina sendo completado e anexado aos cinco açúcares de ribose de carbono.