Ácidos Nucleicos
Como muchas moléculas biológicas los ácidos nucleicos son polímeros, moléculas largas formadas por unidades repetitivas. En el caso de los ácidos nucleicos, la unidad que se repite es el nucleótido. Un nucleótido está formado por un azúcar de cinco carbonos, una base que contiene nitrógeno y un grupo fosfato. Los dos tipos principales de ácidos nucleicos, el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN), poseen azúcares ligeramente diferentes en sus respectivos nucleótidos y un conjunto diferente de cuatro bases que pueden contener sus nucleótidos.
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| ADN Nucleótido | |
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| Nucleótido de ARN | Estructura de una sección de una molécula de ARN. |
Nota la presencia de un grupo hidroxilo en el carbono 2′ del azúcar moety.
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| Adenina – ADN y ARN |
Guanina – ADN y ARN |
Thymine –
ADN y ARN |
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| Citosina – ADN y ARN |
Uracilo – Sólo ARN |
De gran importancia para la electroforesis es la ionización de los grupos fosfato, dando a los ácidos nucleicos una gran carga neta negativa. Debido a que cada nucleótido está ionizado, la relación carga-masa de dos moléculas de ácido nucleico diferentes coincidirá en gran medida.
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| Los grupos fosfato de cada nucleótido llevan una carga formal negativa. Como cada nucleótido lleva la misma carga, la relación carga-masa de las diferentes moléculas de ácido nucleico es casi idéntica. La fuerza eléctrica hace que las moléculas de ácido nucleico cargadas negativamente migren hacia el polo positivo. | |
El ADN y el ARN contienen cada uno cuatro nucleótidos posibles que corresponden al conjunto de cuatro bases posibles (adenina, guanina, timina y citosina para el ADN; adenina, guanina, uracilo y citosina para el ARN). Cada base muestra una afinidad particular por una de las otras tres bases, basándose en las simetrías de los enlaces de hidrógeno. La base nitrogenada adenina se «empareja» con la timina (o uracilo en el ARN). La guanina se «empareja» con la citosina. Debido al emparejamiento de bases, el ADN o el ARN pueden existir como variantes monocatenarias o bicatenarias. La forma bicatenaria consiste en dos hebras complementarias unidas por el emparejamiento de bases.
El emparejamiento de bases de dos hebras complementarias permite que las moléculas de ácido nucleico adopten una forma bicatenaria.
El emparejamiento de bases también puede ocurrir en el ADN o ARN monocatenario. Una sección que contiene una secuencia de nucleótidos a menudo hará un bucle y se emparejará con una sección complementaria en la misma cadena. Esto afectará a la estructura tridimensional de la molécula, con implicaciones para las separaciones electroforéticas. En general, las cadenas largas de ADN o ARN se encontrarán en una conformación de bases emparejadas, ya sea de doble cadena o de cadena simple con emparejamiento interno. Los ácidos nucleicos no emparejados, o «desnaturalizados», sólo se encuentran en solución bajo condiciones especiales que desestabilizan los pares de bases.
El emparejamiento de bases no se limita a las variantes de doble cadena, sino que también puede ocurrir dentro de la misma molécula. Las conformaciones resultantes pueden dar lugar a resultados de electroforesis difíciles de interpretar.
La electroforesis de ADN o ARN de doble cadena se denomina electroforesis nativa en gel. La electroforesis de ADN o ARN monocatenario se produce en condiciones de desnaturalización. La formamida y la urea son los dos agentes más comunes que logran la desnaturalización química. Estas sustancias actúan para interrumpir el enlace de hidrógeno entre las bases nitrogenadas, eliminando así los efectos del emparejamiento de bases. Por lo general, se emplea alguna combinación de formamida, urea y calor en el proceso de desnaturalización de la electroforesis, desde la preparación de la muestra hasta la ejecución del gel. El objetivo de las condiciones de desnaturalización es garantizar la existencia de moléculas monocatenarias y evitar los cambios de conformación debidos al emparejamiento de bases entre diferentes secciones de la misma molécula de ADN o ARN. Las condiciones de desnaturalización de la electroforesis permiten una relación consistente entre el tamaño molecular y la movilidad a través del gel.
La formamida y la urea logran la desnaturalización del ADN o del ARN formando nuevos enlaces de hidrógeno con las bases de las moléculas de ácido nucleico, interrumpiendo los enlaces de hidrógeno que conducen al emparejamiento de bases.
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