Enlace fosfodiéster en el enlace, formación y función de ADN y ARN

Publicado el 29 septiembre, 2021

¿Qué es un enlace fosfodiéster?

Los enlaces químicos entre átomos y moléculas se presentan en varios tipos y formas. El enlace químico puede ocurrir en forma de enlace iónico, enlace covalente o enlace metálico. Los enlaces iónicos y los enlaces metálicos se producen como resultado de la atracción electrostática entre átomos o moléculas con carga opuesta, mientras que los enlaces covalentes se producen como resultado de que los átomos comparten un par de electrones. Los enlaces covalentes son especialmente abundantes en moléculas orgánicas y son necesarios para la formación de muchas moléculas que componen las células vivas. Un ejemplo de estos enlaces es un enlace fosfodiéster . ¿Qué es un enlace fosfodiéster? Es un enlace covalente entre el azúcar y los fosfatos que es vital para la formación del contenido de ácido nucleico de la célula.

Formación de enlaces de fosfodiéster

La formación de enlaces fosfodiéster se produce entre 2 grupos hidroxilos (OH) presentes en 2 moléculas de azúcar diferentes y un grupo fosfato. Las moléculas de azúcar y el grupo fosfato se encuentran en los nucleótidos , que son monómeros de ácido nucleico; Los nucleótidos se componen de un grupo fosfato, un azúcar pentosa (ribosa o desoxirribosa) y una base que contiene nitrógeno. La formación de un enlace fosfodiéster implica la eliminación de una molécula de agua, por lo que se denomina condensación.reacción. Tras la condensación, los nucleótidos que forman el fosfodiéster tendrían ahora un esqueleto de azúcar-fosfato, que es una estructura necesaria para la estabilidad y función estructural del ácido nucleico. La formación de un enlace fosfodiéster entre nucleótidos proporciona direccionalidad para la cadena de ácido nucleico resultante. Esto se conoce como la dirección 5′-3 ‘, ya que el ácido nucleico crecería desde el extremo 5’ de un azúcar hasta el extremo 3 ‘de otro azúcar.

Enlaces fosfodiéster en ADN y ARN

Los enlaces fosfodiéster son vitales para mantener la estabilidad estructural de los ácidos nucleicos. Los ácidos nucleicos pueden estar en forma de ácidos desoxirribonucleicos (ADN) o ácido ribonucleico (ARN). El ADN y el ARN difieren en su estructura, ya que el ADN es una molécula en forma de escalera bicatenaria, mientras que el ARN es una molécula monocatenaria. Sin embargo, ambas estructuras contienen el esqueleto de azúcar-fosfato que se produce por la formación de enlaces fosfodiéster. Si bien un enlace fosfodiéster en el ADN es vital para mantener su estructura, debe descomponerse fácilmente para facilitar una variedad de procesos celulares, como la reparación de errores del ADN. La replicación del ADN ocurre antes de la división celular, que es muy propensa a errores. La célula contiene enzimas que reparan los errores que ocurren, pero también necesitan enzimas capaces de romper el enlace fosfodiéster para que la reparación progrese. Estas enzimas se denominan enzimas fosfodiesterasas y realizan su función mediante la hidrólisis o la adición de una molécula de agua.

La investigación ha enfatizado la estabilidad de los enlaces fosfodiéster en el ADN y se ha demostrado que estos enlaces tienen una vida media larga de 30 millones de años a temperatura ambiente. Esto sugiere que la hidrólisis del enlace fosfodiéster es catalizada y acelerada por enzimas como la fosfodiesterasa. Por otro lado, la investigación también ha demostrado que este fenómeno difiere en el ARN. Se ha demostrado que los enlaces fosfodiéster de ARN son menos estables que en el ADN, ya que la vida media de un enlace fosfodiéster de ARN es de 120 meses a temperatura ambiente. Esto se debe a la presencia de hidroxilo en el carbono 2 ‘, ya que el azúcar en el ARN es diferente al del ADN. Esta inestabilidad también es el resultado de que el ARN exhibe características similares a las de las enzimas, que se denominan ribozimas; las ribozimas pueden escindir el enlace fosfodiéster del ARN.

Formación de enlaces de fosfodiéster

Las reacciones de condensación forman enlaces fosfodiéster.

¿Cuántos enlaces fosfodiéster hay en el ADN?

El ADN está compuesto por nucleótidos que contienen bases que contienen nitrógeno. Las bases que contienen nitrógeno pueden estar en forma de adenina (A), timina (T), citosina (C) o guanina (G). En el caso del ARN, la timina se reemplaza por uracilo (U). El ADN es una molécula muy larga; se estima que el ADN humano está compuesto por alrededor de 3 mil millones de nucleótidos. Por lo tanto, el número de enlaces fosfodiéster presentes en el ADN es proporcional a su longitud y al contenido de base. Se ha elaborado una fórmula para calcular el número de enlaces en una sola hebra de ADN. Esta fórmula es:

  • # de enlaces = 2 (n-1), donde n es el número de bases en una hebra.

Función de enlace de fosfodiéster

Los enlaces fosfodiéster son enlaces éster que se forman entre el azúcar y el fosfato para formar la columna vertebral de los ácidos nucleicos. La función del enlace fosfodiéster es crucial para estabilizar la estructura del ADN y el ARN. El ADN y el ARN son responsables de la herencia del material genético y la expresión de proteínas. Los errores en la estructura del ADN y el ARN podrían resultar en una síntesis de proteínas alterada, lo que conduciría a anomalías en la función celular.

Estructura del ADN

La estructura del ADN es mantenida por la cadena principal de fosfato.

La importancia de los enlaces fosfodiéster

Los enlaces fosfodiéster se encuentran en todas las células del cuerpo humano. Su importancia en la estructura del ADN y el ARN es prominente, ya que son responsables de gobernar la estructura y función celular. Pueden surgir una multitud de enfermedades debido a la malformación de proteínas implicadas en la formación y escisión de enlaces fosfodiéster, como el síndrome de Lesch Nyhan.

Resumen de la lección

Los enlaces químicos, como los enlaces covalentes, donde un par de electrones se comparten entre los átomos, son vitales para la estructura y función de la célula. Un ejemplo de enlaces covalentes en una célula es un enlace fosfodiéster , que se produce entre el azúcar y el fosfato para formar el ácido nucleico de la célula. Se produce un enlace fosfodiéster entre los nucleótidos , monómeros que forman el ácido nucleico, para formar la estructura de azúcar-fosfato. La formación de enlaces fosfodiéster se produce mediante la eliminación de una molécula de agua cuando 2 grupos hidroxilo de 2 azúcares diferentes se unen con un grupo fosfato, por lo que se conoce como reacción de condensación . Los ácidos nucleicos pueden estar en forma de ADN (estructura en forma de escalera) o ARN(estructura monocatenaria), que se componen de nucleótidos. Los nucleótidos en el ADN están compuestos de fosfato, desoxirribosa y una base que contiene nitrógeno.

Los enlaces fosfodiéster de ADN y ARN difieren en estabilidad, donde los enlaces fosfodiéster de ADN son más estables. Las enzimas que catalizan la ruptura de los enlaces fosfodiéster se denominan fosfodiesterasas y son vitales para procesos celulares como la reparación del ADN. El número de enlaces fosfodiéster en una secuencia de ADN se puede multiplicar usando la fórmula 2 (n-1), donde n es el número de nucleótidos en la secuencia de ADN. La formación de enlaces fosfodiéster es vital para la integridad estructural del ADN y el ARN, que funcionan en la herencia del material genético y la síntesis de proteínas.

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