Instrucciones
Usted tiene las siguientes opciones en este simulador para moléculas pequeñas tanto inorgánicas como orgánicas.
- En la parte superior, aparecen los botones 2D y 3D para que pueda observar el modelo en dos o tres dimensiones.
- A continuación se presenta el modelo en dos o tres dimensiones.
- "Search" puede ser utilizado para buscar alguna molécula, escribiendo el nombre en inglés, por ejemplo al escribir, sulphuric acid (ácido sulfúrico).
- Color de fondo, sirve seleccionar el color del fondo del modelo en tres dimensiones.
- Acercar +, acerca el modelo.
- Acercar -, aleja el modelo.
- Girar X, Y, Z, para girar el modelo en tres dimensiones en los ejes x, y, z.
- Alambres, varillas y pelotas y varillas, para cambiar el modelo en tres dimensiones en esas representaciones.
- Energía, aparce en la parte superior la energía de la molécula en kJ/mol o kcal/mol.
- Minmizar por MMFF94, normalmente las estructuras iniciales que se crean en los simuladores poseen energías mucho mayores a las que tendría un objeto real, por esta razón, se utilizan algoritmos para calcular las posiciones y fuerzas originales, con el objetivo de minimizarlas y que sean más realistas.
- Arrastrar Minimizar, usted puede arrastrar un átomo, soltarlo y entonces el sistema hace un cálculo de minimización de energía.
- Simetría, muestra los planos de simetría en la molécula.
- Editar, puede editar la molécula agragando o quitando átomos y enlaces.
- Superficie VDW, La superficie de van der Waals de una molécula es una representación abstracta o modelo de esa molécula, que ilustra dónde, en términos muy generales, podría haber una superficie para la molécula en función de los cortes duros de los radios de van der Waals para átomos individuales, y representa una superficie a través de la cual la molécula podría concebirse interactuando con otras moléculas.
- PEM es el mapa de potencial electrostático.
- Tetraedros, para el caso que exista alguna átomo tetraédrico.
- Dipolos enlaces, para ver el los dipolos de todos los enlaces.
- Dipolo molecular, para ver el momento dipolar resultante de toda la molécula.
- Hibridación sp, sp2 y sp3, para ver la hibridacion del átomo de carbono.
- Anillo Aromático, detecta anillos aromáticos en la estructura.
- C quiral (nomenclatura R/S) y E/Z para isomería geométrica en alquenos, los descriptores R/S permiten indicar en un compuesto orgánico la configuración (la disposición espacial de los sustituyentes) de un carbono o centro quiral, estereocentro o centro estereogénico, que es el caso de un átomo de carbono con cuatro sustituyentes diferentes. Se añade R o S entre paréntesis como prefijo delante del nombre de la molécula orgánica. En caso de ser más de uno el centro estereogénico, separados por coma se indica el descriptor R o S de cada uno, precedido del número o localizador que identifica su posición.
- Invertir R/S, para cambiar la quiralidad.
- Nomenclatura E/Z en Alquenos, el sistema tradicional para nombrar los isómeros geométricos de un alqueno, en el que los mismos grupos están dispuestos de manera diferente, es nombrarlos como cis o trans. Sin embargo, es fácil encontrar ejemplos donde el sistema cis-trans no se aplica fácilmente.
- N electrones, O electrones y S electrones, para ver los electrones libres del nitrógeno, oxígeno y azufre.
- C primario, C secundario, C terciario, C cuaternario, identifica la clasificación de los átomos de carbono.
- Dadores y aceptores de puentes de hidrógeno, señala los átomos que pueden dar o aceptar puentes de hidrógeno
- Botón 2D, cuando escoge el botón 2D, la aplicación tiene su propio menú y quedan inhabilitados todos los botones 3D.
Ácidos Nucleicos
En 1953, Watson, Crick, Franklin y Wilkins fueron los primeros científicos en identificar la estructura correcta de la molécula de ADN. Propusieron una estructura que consistía en dos cadenas de polinucleótidos no ramificadas, unidas por enlaces de hidrógeno que formaban una estructura helicoidal enrollada hacia la derecha; esta estructura se llegó a conocer como hélice doble. Cuando describimos la estructura de las moléculas de proteína consideramos sus estructuras primaria, secundaria y terciaria. Las moléculas de ADN también tienen estructuras primaria, secundaria y terciaria.
Estructura Primaria
atención
Se trata de la secuencia de desoxirribonucleótidos de una de las cadenas. La información genética está contenida en el orden exacto de los nucleótidos.
Cada nucleótidos está unido por un enlace 3', 5'-fosfodiéster a otros dos nucleótidos de la cadena. Las moléculas pequeñas muy pequeñas de ADN, aquellas que se encuentran en los virus, tienen hasta 1000 unidades de nucleótidos. Algunas bacterias contienen 106 unidades de nucleótidos y las formas superiores de vida tienen aproximadamente 109 unidades de nucleótidos en una molécula de ADN. El análisis de la composición de las aminas heterocíclicas en las moléculas de ADN revela que cada animal o planta diferente tiene su propia composición única. El ADN humano consta de 30% de adenina, 30% de timina, 20% de guanina y 20% de citosina. Debe anotarse que los porcentajes de adenina y timina son iguales y los de guanina y citosina también lo son. En las moléculas de ADN de todos los organismos, existen números iguales de unidades de adenina y timina y números iguales de unidades de guanina y citosina.
Molécula de ADN
Estructura Secundaria
atención
La estructura secundaria de una molécula de ADN se refiere a la distribución espacial de las cadenas polinucleótidas.
Es una estructura en doble hélice. Permite explicar el almacenamiento de la información genética y el mecanismo de duplicación del ADN. Fue postulada por Watson y Crick, basándose en estudios de difracción de rayos X que habían realizado Franklin y Wilkins.
Se trata de dos polinucleótidos: enrollados uno en torno a otro, constituyendo una doble hélice dextrógira de tipo plectonémico (lo cual quiere decir que para separar uno de otro es preciso desenrollar previamente la hélice). Puede observarse que las bases están en planos aproximadamente perpendiculares al eje mayor de la doble hélice y dirigidas hacia dentro de la estructura: mientras que el continuo desoxirribosa-fosfato se dirige hacia el exterior.
Watson y Crick y demás investigadores, demostraron que la molécula de ADN tiene una configuración helicoidal enrollada a la derecha en donde las bases de purina de una cadena están unidas por enlaces de hidrógeno a las bases pirimídicas de la otra cadena.
Con frecuencia, la estructura secundaria del ADN se compara con una escalera torcida; si una escalera flexible se tuerce, sería semejante a la estructura de la molécula de ADN. Los peldaños de la escalera corresponden a las bases unidas por enlaces de hidrógeno y los soportes verticales de los escalones corresponden a los grupos alternantes de azúcar y fosfato.
Modelos Moleculares
Existen tres modelos de ADN. El ADN de tipo B es el más abundante y es el descubierto por Watson y Crick.
Tipo de ADN
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Giro de hélice
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nm por vuelta
|
Plano entre bases
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distancia en Å entre fosfatos adyacentes |
A
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dextrógiro
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2.8
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inclinado
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5.9
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B
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dextrógiro
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3.4
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perpendicular
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7.0
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Z
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levógiro
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4.5
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zig-zag
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5.7 - 7.3
|
Tipo de ADN
|
nº de nucleótidos por vuelta
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Tamaño del surco mayor
en Å (fondo x ancho)
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Tamaño del surco menor
en Å (fondo x ancho)
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A
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11
|
13.5 x 2.7 |
2.8 x 11 |
B
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10
|
8.5 x 11.7 |
7.5 x 5.7 |
Z
|
12
|
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angosto y profundo
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ADN-A
atención
La conformación A del ADN aparece en cristales de baja hidratación y menor grado de polimerización que el ADN-B. Asimismo es la conformación favorecida en el ARN de doble hélice y en los híbridos ADN-ARN.
Se trata de una estructura más ancha y corta que el ADN-B, que consta, al igual que éste, de una doble hélice dextrógira formada por dos polinucleótidos enrollados plectonémicamente.
El ADN-A muestra el mismo patrón de apareamiento de bases que el ADN-B (A-T y G-C): pero a diferencia de éste, los planos de los pares de bases están situados oblicuamente respecto al eje mayor de la doble hélice.
En el ADN-A los surcos tienen aproximadamente la misma anchura.
ADN-B
atención
La conformación B del ADN es la que aparece con un grado importante de hidratación y es la que presenta el ADN in vivo. Fue propuesta por Watson y Crick en su trabajo original de 1953.
Se trata de dos polinucleótidos: enrollados uno en torno a otro, constituyendo una doble hélice dextrógira de tipo plectonémico (lo cual quiere decir que para separar uno de otro es preciso desenrollar previamente la hélice). Puede observarse que las bases están en planos aproximadamente perpendiculares al eje mayor de la doble hélice y dirigidas hacia dentro de la estructura: mientras que el continuo desoxirribosa-fosfato se dirige hacia el exterior.
La relación espacial que existe entre las hebras da lugar a que entre ellas aparezca una estría principal o surco mayor de 12Å y una estría secundaria o surco menor de 6Å, esto es debido a que los enlaces glucosídicos entre los azúcares y las bases de un par de bases no se encuentran directamente opuestos entre sí (formado ángulos de 180°), lo que provoca que existan dos surcos en la doble hélice.
Los dos polinucleótidos interaccionan entre sí mediante enlaces de hidrógeno establecidos entre las bases nitrogenadas de uno y de otro. Esta interacción sólo puede tener lugar entre adenina y timina (el par A-T): entre las que se establecen dos enlaces de hidrógeno:
O bien, entre guanina y citosina (el par G-C): entre las que se establecen tres enlaces de hidrógeno:
Puente de hidrógeno entre las bases guanina-citosina
La estructura del ADN se mantiene gracias a los enlaces de hidrógeno establecidos entre las bases, por una parte, y a una interacción de naturaleza hidrofóbica que se da entre pares de bases contiguos, la interacción de apilamiento ( stacking), que podemos apreciar en una visión espacial de la molécula: en la que vemos cómo los pares de bases sucesivos se apilan unos sobre otros como una pila de monedas.
Esta visión nos vale asimismo para distinguir el surco estrecho y el surco ancho.
La hidratación es muy importante para la conformación y función de los ácidos nucleicos. El ADN-B requiere aproximadamente 30% en peso, de agua para mantener su conformación original en el estado cristalino.
ADN-Z
atención
La conformación Z del ADN aparece fundamentalmente en zonas ricas en el par G-C; se trata también de un doble polinucleótido: en enrollamiento plectonémico, con polaridades opuestas, y en el que el patrón de apareamiento de bases es el mismo: No obstante, hay algunas importantes diferencias entre la conformación Z y las otras dos.
En primer lugar, las hélices son levógiras: a diferencia de las conformaciones A y B. El conjunto es una doble hélice más estrecha y alargada que el ADN-B; una diferencia notable es que las purinas están en conformación syn-, es decir, la base y la pentosa están situados del mismo lado que el enlace glicosídico: Otra diferencia estructural es que en el ADN-Z desaparece por completo el surco ancho mientras que el surco estrecho se hace aún más estrecho y profundo.
La formación de ADN-Z se produce durante la transcripción de genes, en los puntos de inicio de la transcripción cerca de los promotores de genes que se transcriben de manera activa. Durante la transcripción, el movimiento de la ARN polimerasa induce una superhelicoidización negativa en la parte anterior o corriente arriba y una superhelicoidización en la parte posterior o corriente debajo de la transcripción. La superhelicoidización negativa corriente arriba favorece la formación de ADN-Z; una función posible del ADN-Z podría ser absorber esta superhelicoidización negativa. Al final de la transcripción, la topoisomerasa relaja la estructura del ADN volviendo a la conformación B.
Ciertas proteínas se unen al ADN-Z, particularmente la adenosina desaminasa de ARN de doble cadena (ADAR1), una enzima de edición de ARN; esta enzima transforma de adenina en inopina en el pre-ARNm. Posteriormente, los ribosomas interpretarán la inosina como guanina, por lo que la proteína codificada por esta modificación epigenética será distinta.
ADN-H
atención
El ADN-H, que se cree que desempeña un papel regulador en la transcripción, existe en dos formas isoméricas, H-y3 y H-y5.
El ADN triplex (ADN-H) es una estructura de ácido desoxirribonucleico (ADN) que involucra la formación de tres hebras de ADN en lugar de las dos hebras características del ADN de doble hélice. En lugar del emparejamiento de bases adenina (A) con timina (T) y citosina (C) con guanina (G), el ADN triplex implica la formación de tres hebras donde una hebra de ADN se empareja con dos hebras complementarias.
En un ADN triplex, generalmente una de las hebras es una cadena de ADN de doble hélice que se une a una tercera hebra que se coloca en la ranura menor o mayor de la hélice de ADN. La formación de un ADN triplex puede depender de secuencias específicas de bases que permitan que la tercera hebra se una de manera estable. Este tipo de estructura de ADN se ha estudiado en el contexto de la biología molecular y la genética, y también ha sido considerado como una posible herramienta en la terapia génica y la ingeniería genética.
Sin embargo, es importante destacar que el ADN triplex es menos común en la naturaleza que la estructura de doble hélice del ADN, y su estudio se ha centrado en investigaciones científicas y aplicaciones biotecnológicas específicas.
ADN Triplex (ADN-H)
Representación esquemática de la formación del ADN triple
En el modelo doble, las hebras de purina y pirimidina son mostradas de color azul y amarillo.
La cadena TFO que se une a la hebra rica en purina del modelo doble, se muestra de color rojo.
Representación esquemática de tripletes de bases
- Bases de Watson y Crick en líneas punteadas.
- Apareamiento tipo Hoogsteen en líneas quebradas.
ADN Cuádruple (ADN-G)
atención
Científicos de la universidad de Cambridge, en Reino. han identificado dónde existe una versión de cuatro hebras de ADN en el genoma de las células humanas y sugieren que puede ser la clave para el desarrollo de nuevas terapias dirigidas conntra el cáncer. Los autores hallaron que estas estructuras de cuádruple hélice ricas en guanina que se producen en las regiones de ADN que controlan los genes, en particular los genes del cáncer, lo que sugiere que pueden desempeñar un papel en el encendido o apagado de genes.
