viernes, 27 de junio de 2014

Ataque nucleofílico durante la síntesis del ADN

Ataque nucleofílico durante la síntesis del ADN



La polimerización de una cadena de ADN requiere de un primer o cebador, la polimerasa de ADN se coloca en el carbono más estable que posee un grupo fosfato, es decir, el carbono 3´.

El modelo simplificado más próximo para explicar la adición de nucleótidos a la cadena creciente se denomina mecanismo de doble ión metálico. Y es aquí donde algo interesante emerge, la reacción de polimerización de ADN no puede llevarse a cabo sin la intervención de iones metálicos de magnesio II.
Figura 01. Los dos átomos de magnesio evitan que los trifosfatos se deshagan entre si, esto por las cargas relativas negativas de todos sus oxígenos "rojos". De hecho, esto implica que toda molécula con tres fosfatos requiere siempre la presencia de iones positivos como el magnesio para trabajar, ¡lo que de hecho sucede!

En este modelo, uno de los iones de magnesio atrae un protón del carbono 3´, esto desestabiliza al grupo hidroxilo, permitiendo un ataque nuclefilico “el ataque de una molécula cargada negativamente total o parcialmente, de forma tal que atrae electrones de un electrófilo”. El nucleófilo en este caso es el oxígeno 3 del primer grupo fosfato del nucleótido que va a ser adicionado.
Figura 02. Adicionalmente, el primer magnesio expulsa al hidrógeno del grupo hidroxilo y sirve como puente electrostático entre los dos oxígenos negativos, aglutinando las dos bases nitrogenadas.

El segundo magnesio estabiliza el grupo fosfato, promoviendo la liberación de dos de los tres grupos fosfato del nucleótido elegido por la polimeraza.
Figura 03. Inmediatamente el ataque del nucleófilo procede, transfiriéndose un par de electrones desde el oxígeno del azúcar al grupo fosfato, lo cual expulsa al oxígeno de la reacción.


La estabilización se refiere a una neutralización electrostática, los grupos magnesio al tener carga positiva son puentes que evitan que los oxígenos del  desoxi-nucleótido se repelan entre sí.
Figura 04. os dos grupos fosfato restante se hidroliza, liberando la energía necesaria para hacer de esta reacción espontánea, esto es porque este proceso también es una deshidratación "se eliminarlo oxígenos e hidrógenos" lo cual también produce agua en el camino, en un ambiente rodeado por agua, producir mas agua cuesta energía. Este detalle también es vital a la hora de entender las hipótesis sobre el origen de la vida.

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