Acizi nucleici
Ca multe molecule biologice, acizii nucleici sunt polimeri, molecule lungi formate din unități repetitive. În cazul acizilor nucleici, unitatea repetitivă este nucleotida. O nucleotidă este formată dintr-un zahăr cu cinci atomi de carbon, o bază care conține azot și o grupare fosfat. Cele două tipuri primare de acizi nucleici, acidul dezoxiribonucleic (ADN) și acidul ribonucleic (ARN), posedă zaharuri ușor diferite în nucleotidele lor respective și un set diferit de patru baze care pot fi conținute de nucleotidele lor.
 |
 |
| ADN Nucleotidă | |
 |
|
| Nucleotidă de ARN | Structura unei secțiuni a unei molecule de ARN. |
Rețineți prezența unei grupări hidroxil pe carbonul 2′ al moțișorului de zahăr.
|
|
 |
 |
| Adenina – ADN și ARN |
Guanina – ADN și ARN |
Timina –
ADN și ARN |
 |
 |
|
| Citozină – ADN și ARN |
Uracil – Doar ARN |
De mare importanță pentru electroforeză este ionizarea grupărilor fosfat, conferind acizilor nucleici o sarcină negativă netă mare. Deoarece fiecare nucleotidă este ionizată, raportul dintre sarcina și masa a două molecule diferite de acid nucleic va fi foarte apropiat.
 |
 |
| Grupările fosfat ale fiecărei nucleotide poartă o sarcină formală negativă. Deoarece fiecare nucleotidă poartă aceeași sarcină, raportul sarcină/masă al diferitelor molecule de acid nucleic este aproape identic. Forța electrică face ca moleculele de acid nucleic încărcate negativ să migreze spre polul pozitiv. | |
ADN și ARN conțin fiecare patru nucleotide posibile care corespund setului de patru baze posibile (adenină, guanină, timină și citozină pentru ADN; adenină, guanină, uracil și citozină pentru ARN). Fiecare bază prezintă o afinitate specială pentru una dintre celelalte trei baze, pe baza simetriilor de legătură de hidrogen. Baza azotată adenină se „împerechează” cu timina (sau uracilul în ARN). Guanina se „împerechează” cu citosina. Din cauza împerecherii bazelor, ADN-ul sau ARN-ul pot exista sub formă de variante monocatenare sau bicatenare. Forma bicatenară constă din două șiruri complementare unite prin împerechere de baze.
Împerecherea de baze a două șiruri complementare permite moleculelor de acid nucleic să ia forma bicatenară.
Împerecherea de baze poate apărea și în ADN sau ARN monocatenar. O secțiune care conține o secvență de nucleotide se va întoarce adesea în buclă și se va împerechea bazic cu o secțiune complementară de pe același lanț. Acest lucru va afecta structura tridimensională a moleculei, cu implicații asupra separărilor electroforetice. În general, șirurile lungi de ADN sau ARN se vor găsi într-o conformație cu împerechere de baze, fie dublă, fie simplă, cu împerechere internă. Acizii nucleici neperecheați, sau „denaturați”, se găsesc în soluție numai în condiții speciale care destabilizează perechile de baze.
Aperecherea bazelor nu se limitează la variantele bicatenare, ci poate apărea și în cadrul aceleiași molecule. Conformațiile rezultate pot duce la rezultate de electroforeză care sunt dificil de interpretat.
Electroforeza ADN sau ARN bicatenar este denumită electroforeză nativă în gel. Electroforeza ADN-ului sau ARN-ului monocatenar are loc în condiții de denaturare. Formamida și ureea sunt cei mai comuni doi agenți care realizează denaturarea chimică. Aceste substanțe acționează pentru a întrerupe legătura de hidrogen dintre bazele azotate, eliminând astfel efectele împerecherii bazelor. De obicei, o combinație de formamidă, uree și căldură este folosită pe parcursul procesului de denaturare a electroforezei, de la pregătirea probei până la rularea gelului. Scopul condițiilor de denaturare este de a asigura molecule monocatenare și de a preveni modificările de conformație datorate împerecherii bazelor între diferite secțiuni ale aceleiași molecule de ADN sau ARN. Condițiile de electroforeză denaturantă permit o relație consecventă între dimensiunea moleculară și mobilitatea prin gel.
Formamida și ureea realizează denaturarea ADN sau ARN prin formarea de noi legături de hidrogen cu bazele moleculelor de acid nucleic,întrerupând legăturile de hidrogen care duc la împerecherea bazelor.
TESTUL URMĂTOR: Macromoleculele biologice-Acizii nucleici
.