🟢 Clase 3: Las PROPIEDADES FISICAS y QUIMICAS de los ÁCIDOS NUCLEICOS 🧬

En esta publicación explicaremos sobre las propiedades físico-químicas de los ácidos nucleicos.

El tamaño de los ácidos nucleicos varía enormemente. Los ácidos ribonucleicos más pequeños son los ARNt (de transferencia) que comprenden aproximadamente 80 nucleótidos; su peso molecular es de aproximadamente 30 000. Los ácidos ribonucleicos ribosomales (ARNr) son más grandes; contienen varios miles de nucleótidos y su peso molecular puede superar el millón.

Los pesos moleculares de los ácidos desoxirribonucleicos se determinan mediante la observación de moléculas por microscopía electrónica (se estima que una longitud de 1μ corresponde a un peso molecular de 10⁶ para una estructura monocatenaria, o,2 x 10⁶ para una doble-estructura trenzada).

📌 Este video se complementa con la primera parte de nuestro canal aliado DiMedinet. Sin embargo lo descrito en esta publicacion es una recopilacion que profundiza el video del Canal..

🟢 Clase 3: Las PROPIEDADES FISICAS y QUIMICAS de los ÁCIDOS NUCLEICOS 🧬

I. ABSORCIÓN

A. Las bases del ADN absorben la luz ultravioleta a una longitud de onda de 260 nm.

1. Esta absorción se puede controlar con un espectrofotómetro.

2. Este es un método utilizado para calcular la concentración de ADN en solución.

B. Cuanto menos ordenadas están las bases, más luz ultravioleta se absorbe

1. Las bases libres absorben 1,60 unidades a 260 nm

2. El ADN monocatenario absorbe 1,37 unidades a 260 nm

3. El ADN de doble hebra absorbe 1,00 unidades a 260 nm

II. DENSIDAD

A. La densidad se puede medir mediante ultracentrifugación de densidad de CsCl

El cloruro de cesio es usado porque a una concentración de 1.6 a 1.8 g/mL, es similar a la densidad del ADN.

1. El CsCl, tras la ultracentrifugación, formará un gradiente de densidad, con la solución más densa en la parte inferior.

2. Las macromoléculas, como el ADN, se concentrarán en el área de CsCl.

a. que tiene la misma densidad que ellos Por lo tanto, el ADN más denso migrará hacia abajo y el ADN menos denso hacia arriba formando bandas.

B. La densidad se puede utilizar para estimar el contenido de G + C

1. Los pares de bases GC son más densos que los pares de bases AT.

2. Por lo tanto, el ADN con más pares de bases GC formará bandas más abajo que un número igual de pares de bases con alto contenido de AT.

C. Los estudios de densidad muestran la existencia de ADN satélite

1. Si el ADN cromosómico se corta en trozos de aproximadamente el mismo tamaño y se somete a ultracentrifugación con densidad de CsCl, se forman dos bandas.

a. Una banda contiene la mayor parte del ADN del genoma.

b. La segunda banda (el satélite) contiene aproximadamente el 5% del ADN del genoma y tiene una secuencia muy repetitiva.

III. Desnaturalización

A. Definición

1. El ADN se considera desnaturalizado cuando la molécula de ADN bicatenario se convierte en dos moléculas monocatenarias.

2. Esto se puede controlar observando el aumento de la absorción de luz ultravioleta.

B. temperatura

1. A medida que aumenta la energía térmica, aumenta la frecuencia de ruptura de los enlaces de hidrógeno entre las moléculas.

a. A medida que aumenta la temperatura, las dos moléculas se separarán en moléculas monocatenarias.

2. La Tm (temperatura de fusión) de una molécula de ADN es la temperatura a la que la mitad de las moléculas de ADN se desnaturalizan.

a. La Tm se utiliza para estimar el contenido de G + C de una molécula de ADN.

Los pares de bases G-C se mantienen unidos por tres enlaces de hidrógeno (A-Ts por dos) y, por lo tanto, se necesita más energía (temperaturas más altas) para separar moléculas con altos contenidos de GC.

C. Hidrofobicidad del solvente

1. Las sustancias que son hidrófobas tienden a disminuir la Tm de las moléculas de ADN.

a. Las sustancias hidrofóbicas permitirán que las bases del ADN se disuelvan en el disolvente.

b. Por lo tanto, las bases no están limitadas a apilarse unas sobre otras.

Esto facilitará la interrupción del enlace de hidrógeno entre las moléculas de ADN.

2. Las sustancias que son hidrófilas tienden a aumentar la Tm de las moléculas de ADN.

a. Estos mantendrán las bases de ADN apiladas unas sobre otras en la orientación que más favorezca los enlaces de hidrógeno entre las hebras de ADN.

D. pH

1. Ácidos

a. Los pH inferiores a uno dan como resultado la rotura de los enlaces fosfodiéster entre los nucleótidos y la rotura del enlace N-glicosídico entre las bases de azúcar y purina.

b. El pH de alrededor de 4 da como resultado la ruptura selectiva de los enlaces N-glicosídicos entre el azúcar y las purinas.

1. El ADN tratado de esta manera se denomina ácido apurínico, ya que se han eliminado las purinas.

2. Álcali

a. La base tiende a cambiar la polaridad de los grupos involucrados en los enlaces de hidrógeno.

1. Por encima de un pH de 11,3, todos los enlaces de hidrógeno se rompen y el ADN está totalmente desnaturalizado.

b. El ADN es resistente a la hidrólisis hasta aproximadamente pH 13

1. A menos que sea apurínico, se hidroliza.

c. El ARN se hidroliza en ribonucleótidos alrededor de pH 11

E. Fuerza iónica

1. Los fosfatos de las cadenas principales de ADN azúcar-fosfato están cargados negativamente

a. Como cargas se repelen

b. El ADN en agua destilada se desnaturalizará espontáneamente en ADN monocatenario

2. Las sales que se disocian en iones neutralizarán las cargas de los grupos fosfato.

a Las sales estabilizarán la doble hélice del ADN dando como resultado una Tm más alta

F. Contenido de G + C

1. Variación

a. La mayoría de los organismos superiores tienen un contenido de G + C de aproximadamente 0,5 (0,49 – 0,51 para primates).

b. Los organismos inferiores varían ampliamente de 0,27 a 0,76 para algunas bacterias.

2. Estimación del contenido de G + C

b. El contenido de G + C de una molécula de ADN se puede estimar a partir de su temperatura de fusión térmica (Tm)

IV. SOLUBILIDAD

A. El ARN es más soluble en soluciones acuosas que el ADN.

1. La ribosa tiene un grupo 2′-OH donde la desoxirribosa contiene un 2′-H

a. Los grupos hidroxilo son polares y se disuelven mejor en agua.
b. C-H es un enlace no polar y, por lo tanto, es hidrofóbico.

B. El ARN es menos estable que el ADN

2. El grupo hidroxilo en el carbono 2 ‘de la ribosa es más reactivo que el hidrógeno que se encuentra en la desoxirribosa.

V. TAMAÑO

A. Electroforesis

1. El ADN tiene una carga negativa proporcional a su tamaño.

a.. Esto se debe a los fosfatos cargados negativamente en la columna vertebral de azúcar-fosfato.
b. Si el ADN se coloca en un campo eléctrico, migrará hacia el electrodo positivo (el cátodo).

2. Si el ADN se somete a electroforesis a través de un gel, las piezas más pequeñas migrarán más rápido que las piezas más grandes.

a. Las piezas más grandes tienen problemas para pasar a través de la matriz de gel y, por lo tanto, se retrasan, mientras que las piezas más pequeñas migran más fácilmente.
b. Tipo de geles

1. La agarosa se utiliza para separar moléculas de ADN bastante grandes.

a. 5 millones a algunos miles de pares de bases

2. La poliacrilamida se utiliza para separar pequeños fragmentos de ADN.

a. 2 a varios cientos de pares de bases

3. El tamaño del ADN se estima comparando su migración a través del gel con moléculas de ADN de tamaño conocido.

B. Velocidad de sedimentación

1. La velocidad de sedimentación depende de dos variables: densidad y forma.

a. Cuanto más denso sea el ADN, más rápido se sedimentará tras la centrifugación.
b. Las moléculas globulares (más compactas) se sedimentarán más rápido que las moléculas lineales.

C. Microscopía electrónica

1. El tamaño de las moléculas de ADN se puede determinar mediante microscopía electrónica.

a. El ADN se visualiza en una cuadrícula de tamaño conocido para poder estimar el tamaño de la molécula de ADN.

VI. CONCENTRACIÓN DE ADN

A. Absorción

1. El ADN absorbe la luz ultravioleta a 260 nm

2. Cuanto más ADN presente, mayor será la absorción.

a. Las concentraciones de ADN se pueden estimar comparando su absorción con concentraciones conocidas de ADN.
b. La mayoría del ADN es bastante puro, ya que muchas sustancias contaminantes (por ejemplo, proteínas) también absorben alrededor de esta longitud de onda.

VII. ESTUDIOS DE RENATURACIÓN

A. El ADN que ha sido desnaturalizado a menudo volverá a juntarse cuando se cumpla la condición.

1. Esto se conoce como renaturalización.

2. La renaturalización ocurre porque los enlaces de hidrógeno de los pares de bases complementarios se reforman.

a. Bajar lentamente la temperatura o agregar iones a la solución puede provocar la renaturalización

B. Las tasas de renaturalización dependen de la concentración de ADN.

1. El paso que limita la velocidad en la renaturalización es la colisión de moléculas de ADN complementarias.

a. Cuantas más moléculas de ADN complementarias estén presentes, más rápido se encontrarán y renaturalizarán.
b. Las moléculas de ADN en baja concentración en solución tardarán un tiempo en encontrar un compañero complementario y, por lo tanto, se renaturalizarán más lentamente.