Química

Estructuras de ADN

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Apilamiento de bases y estabilización de estructuras

En solución acuosa, los enlaces de hidrógeno entre los pares de bases como fuerzas estabilizadoras de la estructura son insuficientes para la aparición estable de la doble hélice del ADN. La fuerza responsable de esto se denomina "fuerza de apilamiento".

Las fuerzas de apilamiento de bases se entienden como el efecto dipolo entre grupos exocíclicos parcialmente cargados positivamente de las bases con las nubes de electrones π de las bases adyacentes verticalmente. La estructura cuasi-aromática de los heterociclos de las bases juega aquí un papel esencial. Si bien la adenosina, la guanosina y la citidina tienen cada una un grupo amino exocíclico, este está ausente en el ARN de la timidina y la uridina. Esto explica las fuerzas de apilamiento particularmente débiles de la timidina (uridina), como se indica en la Tabla 1 con los parámetros termodinámicos.

Tab.1
Energía de las fuerzas de apilamiento de pares de bases superpuestos al vacíoLa información de la tabla se relaciona con los cálculos. al vacío, las energías para los pares de bases GC en solución son -15 kJ / mol y las de los pares de bases AT son -6 kJ / mol.
emparejamientoEnergía [kJ / mol]Energía [kJ / mol dímero]
C-G G-C- 61.6- 14.59
C-G A-ToT-A G-C- 44.0- 10.51
C-G T-AoA-T G-C- 41.1- 9.81
G-C C-G- 40.6- 9.69
G-C G-CoC-G C-G- 34.6- 8.26
T-A A-T- 27.5- 6.57
G-C T-AoA-T C-G- 27.5- 6.57
G-C A-ToT-A C-G- 28.4- 6.78
A-T A-ToT-A T-A- 22.5- 5.37
A-T T-A- 16.0- 3.82

La tabla muestra una diferencia de casi cuatro veces entre los pares dobles CG / GC y AT / TA mejor apilados. Los datos subyacentes se calcularon químicamente cuánticamente. Concuerdan muy bien con el comportamiento de fusión del ADN sintético y explican de manera convincente el comportamiento de fusión diferente de ciertas áreas del ADN natural. Los pares de bases AT alternados facilitan la separación de las cadenas en el promotor La secuencia AAAAT se produce varias veces en el punto de partida de la replicación del ADN, donde la separación de las cadenas es un requisito previo necesario para la función.


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