¿Por qué el ADN es estable pero el ARN no lo es?

El ADN se define como ácido desoxirribonucleico. La molécula de ADN consta de dos cadenas que están conectadas entre sí por enlaces de hidrógeno y retorcidas helicoidalmente. Una cadena de molécula de ADN es un polímero de cuatro nucleótidos de adenina, timina, guanina y citosina. Las dos cadenas de molécula de ADN se combinan para formar la estructura de doble hélice.

La molécula de ADN es mucho más estable que el ARN debido a la sustitución del grupo URACIL en ARN por TIMINA en ADN . Debido a que la timina tiene una mayor resistencia a las mutaciones fotoquímicas, lo que hace que el mensaje genético sea más estable. Por lo tanto, la timina da más estabilidad a la estructura del ADN. Interacciones hidrofóbicas entre las bases.

Debido a las razones mencionadas anteriormente

El ADN es mucho más estable que el ARN.

El ADN (ácido desoxirribonucleico) es mucho más estable que el ARN (ácido ribonucleico) por las siguientes razones:

1. Doble cadena: el ADN es de doble cadena, lo que lo hace estable porque

1. La unión de hidrógeno entre bases libera energía libre, lo que le proporciona estabilidad termodinámica.
2. La doble cadena también asegura que las bases reactivas (A, T, G, C) se mantengan ocupadas con sus enlaces. Además, la estructura de doble hélice garantiza que los electrófilos extraños no puedan alcanzar las proximidades de las bases. Esto evita que se produzcan reacciones inesperadas.
3. La estructura de doble hélice es estable en sí misma. Las bases perpendicularmente apiladas unidas por enlaces de hidrógeno proporcionan soporte al enlace fosfodiéster para mantener la estructura de la hélice.

3. Estabilidad de la timina sobre el uracilo: la timina es más resistente a la fotomutación que el uracilo. Esto hace que la resistencia del ADN sea más fuerte frente a los agentes mutagénicos radioactivos.

Es un hecho bien conocido que el ADN actúa como material genético en la mayoría de los organismos en este planeta tierra. Sin embargo, también está claro que el ARN también actúa como material genético, pero solo en algunos virus (por ejemplo, virus del mosaico del tabaco, bacteriófago QB , etc.). […]

Se espera que una molécula que pueda actuar como material genético cumpla con los siguientes criterios.

1. Replicación : debe tener la capacidad de replicarse a sí mismo.
2. Estabilidad : debe proporcionar un almacenamiento estable para la información genética.
3. Evolución : debe tener la capacidad de evolucionar y cambiarse a sí mismo.
4. Expresión : debe poder expresar la información cuando sea necesario.

Ahora, tenemos los criterios de elegibilidad para el material genético. Entonces, examinemos cada requisito uno por uno y comparemos ADN y ARN para estas funciones.

¿Qué es mejor en replicación?

La replicación ocurre cuando una cadena actúa como plantilla para la síntesis de nuevas cadenas complementarias. Esto es posible solo cuando existe la presencia de pares de bases complementarias entre las dos cadenas de ácidos nucleicos. Ya se sabe que el apareamiento de bases complementarias está presente tanto en los ácidos nucleicos como en el ADN y el ARN. Por lo tanto, ambos tienen la capacidad de dirigir sus duplicaciones.

Sin embargo, el ADN tiene una ventaja en la replicación, ya que puede replicarse con muy alta fidelidad porque, en promedio, solo se produce un error por cada 10 [matemáticas] ^ 9 [/ matemáticas] y 10 [matemáticas] ^ {10} [ / matemáticas] bases.

¿Cuál es mejor en estabilidad?

El material genético debe ser estable para que la información genética pueda transmitirse de una generación a otra sin ningún cambio durante las diferentes etapas del ciclo de vida del organismo. Ahora, veamos cuál es mejor en estabilidad. ADN o ARN.

Si recordamos las dos diferencias químicas básicas entre el ADN y el ARN, obtenemos estas dos diferencias:

1. La presencia del grupo 2′-hidroxilo (-OH) en el ARN.

Sin embargo, el ARN es una molécula estable ya que la presencia de carga negativa ([matemática] ^ – [/ matemática] ve) en el esqueleto de fosfato de azúcar lo protege del ataque de los iones hidroxilo (OH [matemática] ^ – [/ matemática] ) eso conduciría a la escisión hidrolítica . Pero, la presencia del grupo 2′-hidroxilo (-OH) hace que el ARN sea susceptible a la hidrólisis catalizada por bases . Además, el ARN también es propenso a la auto-hidrólisis cuando es monocatenario. Esta reacción de escisión espontánea tiene lugar en soluciones básicas, donde los iones hidroxilo libres en solución pueden desprotonar fácilmente el grupo 2′-hidroxilo (-OH) del azúcar ribosa.

Sin embargo, si este grupo 2′-hidroxilo (-OH) se elimina del azúcar ribosa, la velocidad de dicha hidrólisis catalizada por base disminuye aproximadamente 100 veces en condiciones extremas.

Por lo tanto, la presencia del grupo 2′-hidroxilo (-OH) en cada nucleótido de ARN lo hace lábil y fácilmente degradable.

2. La presencia de timina en el lugar de uracilo en el ADN.

La única diferencia estructural entre Thymine y Uracil es la presencia de un grupo metilo en Thymine. Este grupo metilo facilita la reparación del ADN dañado , proporcionando una ventaja selectiva adicional.

La citosina en el ADN sufre desaminación espontánea a un ritmo perceptible para formar uracilo. Por ejemplo, en condiciones celulares típicas, la desaminación de la citosina a uracilo (en el ADN) ocurre en aproximadamente cada 10 ^ 7 residuos de citidina en 24 horas, lo que significa 100 eventos espontáneos por día . La desaminación de la citosina es potencialmente mutagénica porque los pares de uracilo con la adenina y esto conducirían a una disminución en los pares de bases G≡C y un aumento en los pares de bases A = U en el ADN de todas las células. Durante el período de tiempo, la desaminación de citosina podría eliminar completamente los pares de bases G≡C. Pero, esta mutación es prevenida por un sistema de reparación que reconoce a Uracil como extraño en el ADN y lo elimina.

Por lo tanto, el grupo metilo en la timina es una etiqueta que distingue la timina de la citosina desaminada . Pero, si el ADN normalmente contiene reconocimiento de uracilo, sería más difícil y el uracilo no apareado conduciría a cambios de secuencia permanentes, ya que se emparejaron con adenina durante la replicación.

Entonces, podemos decir que Thymine se usa en lugar de Uracil en el ADN para mejorar la fidelidad del mensaje genético. Por el contrario, el ARN no se repara y, por lo tanto, el uracilo se usa en el ARN porque es un componente básico menos costoso.

Por lo tanto, el ADN es más estable que el ARN.

Esto es desoxirribosa

Este es ribose

Como mencionó Daniel Roy, el ARN tiene un 2’OH. El resultado es que, en condiciones básicas, el grupo hidroxilo puede desprotonarse y puede actuar como nucleófilo e hidrolizar el enlace fosfato.

Además, su piel y sus mocos tienen toneladas de ARNasas que mastican ARN libres.

Sí, el grupo 2′-hidroxilo hace que el ARN sea más susceptible a la hidrólisis, pero también permite muchos otros usos, por lo que el ARN puede tener propiedades genéticas y catalíticas (el ribosoma es una ribozima = el ARN mismo está haciendo las reacciones químicas directas) . El hidroxilo ayuda a estabilizar los dúplex en forma de A, que son más compactos que la hélice de ADN en forma de B. El ARN también tiene muchas estructuras secundarias y terciarias que no se encuentran en el ADN.
Desenredando ARN – La importancia de un hidroxilo 2 ‘

La vecina A76 2′-OH del éster del sitio P es esencial para la reacción.32 La eliminación o alteración de este grupo funcional da como resultado una pérdida completa de la actividad de peptidil transferasa (> 106 veces la pérdida de actividad). Sin este grupo hidroxilo, la tasa de hidrólisis espontánea del éster es más rápida que la tasa de formación de enlaces peptídicos. Esta contribución es significativamente mayor que la realizada por cualquiera de las nucleobases de rRNA dentro del sitio activo, aunque también se ha demostrado que el 2′-OH de A2451 contribuye a la reacción.33

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ …

Estructura secundaria y terciaria de ARNt (transfiere aminoácidos al ribosoma para la síntesis de proteínas)

Esta es la razón por la cual hay mucho apoyo para la “teoría del mundo del ARN”, donde el ARN era tanto el almacenamiento de información como el motor catalítico de la vida temprana. Luego, el ADN llegó para separar esas dos funciones, dejando que el ARN solo se use para los aspectos posteriores.
Joyce, GF “La antigüedad de la evolución basada en ARN” Nature, 2002.
http://fire.biol.wwu.edu/cmoyer/ …

Mientras que el ARN es de mayor importancia evolutiva, el ADN es más estable.

• El ADN se compone de timina, mientras que el ARN se compone de uracilo (en lugar de timina). La timina en el ADN confiere más estabilidad.
• El grupo OH (hidroxilo) adicional en la posición 2 ‘en el ARN lo hace más reactivo.
• Además, el ARN sufre mutaciones a un ritmo más rápido en comparación con el ADN.
• El ARN es fácilmente degradable. Con este hecho, podemos inferir que no puede soportar vidas más largas.

Por lo tanto, el ARN es menos estable que el ADN.

La estabilidad del ADN es mayor que el ARN porque

1. El ADN es de doble estándar, proporciona protección a los nucleótidos contra las enzimas hidrolizantes.
2. El grupo hidroxilo (OH) presente en el carbono 3 ‘del azúcar ribosa del ARN hace más reactivo.
3. La naturaleza de doble hélice del ADN hace que tenga más carga negativa (debido al ácido fosfórico), por lo que puede interactuar fácilmente con la proteína cargada positivamente y formar un cromosoma.
4. La metilación del nucleótido de timina en el ADN también aumenta la estabilidad de la molécula.

El ADN tiene que ser más estable que el ARN, ya que es portador de información genética. La razón es-

• En condiciones alcalinas, el grupo hidroxilo 2 ‘en la ribosa (en el ARN) puede reaccionar con el fosfato terminal 3’, lo que conduce a la cilización [1] de la molécula. Pero, la desoxirribosa del ADN no tiene un grupo hidroxilo 2 ‘.

• El ADN es bicatenario y se estabiliza con proteínas histonas, pero el ARN es de cadena simple. Por lo tanto, puede formar muchas estructuras secundarias y terciarias. Me gusta esto [2]

• La timina (en el ADN) proporciona beneficios estructurales, mientras que el uracilo (en el ARN) no.

Gracias.

Abhinaba Chakraborty

Notas al pie

[1] Imagen en tru.ca

[2] Imagen en slideplayer.com

Primero, el ADN es bicatenario, es decir, los nucleótidos en cada cadena están unidos al nucleótido en la cadena opuesta. El enlace es un enlace débil cualitativamente, pero como hay innumerables enlaces, lo convierte en un enlace muy fuerte cuantitativamente. Por lo tanto, requiere más energía para romper los enlaces de ADN y dado que el ARN no tiene dichos enlaces, se degrada fácilmente.

En segundo lugar, el acceso de enzimas hidrolizantes al ADN bicatenario es difícil en comparación con el acceso directo que proporciona el ARN.

En tercer lugar, como su nombre indica, el ADN carece de un grupo OH en su azúcar desoxirribosa, mientras que el ARN tiene ese grupo hidroxilo. Esto hace que el ARN sea más fácil de hidrolizar que el ADN.

Lea el comunicado de prensa de la Real Academia de Ciencias de Suecia que explica las razones por las cuales Thomas Lindahl
Instituto Francis Crick y Laboratorio Clare Hall, Hertfordshire, Reino Unido

Paul Modrich
Howard Hughes Medical Institute y Duke University School of Medicine, Durham, NC, EE. UU.

y

Aziz Sancar
Universidad de Carolina del Norte, Chapel Hill, Carolina del Norte, EE. UU.

recibió el premio Química 2015

“Para estudios mecanicistas de reparación de ADN.

Léalo aquí El Premio Nobel de Química 2015

El Premio Nobel de Química 2015

La respuesta a la pregunta: es cierto que el ADN es más estable que el ARN, debido al azúcar desoxirribosa, pero sigue siendo una macrolécula muy inestable

en primer lugar, el grupo -OH adicional en la posición 2 ‘en el ARN lo hace inestable de esta manera

en segundo lugar, el uracilo sustituido con metilo, o simplemente la timina, también contribuyen a la estabilidad del ADN.

La razón principal detrás de esto radica en su estructura. Tanto el ADN como el ARN están formados por una base nitrogenada, un azúcar pentosa y una molécula de fosfato. En el ARN, el azúcar pentosa es RIBOSA, mientras que en el ADN es DESOXIRIBOSA.

La ribosa tiene un grupo -OH en su posición 2 ‘mientras que la desoxirribosa solo tiene un átomo de H. En el ARN, la presencia del grupo – OH lo hace más susceptible al ataque nucleofílico y, en presencia de iones, da como resultado la ruptura del enlace fosfodiéster. El ADN, por otro lado, carece de un átomo de oxígeno en el carbono 2 ‘que lo hace más estable que el ARN.

Mientras que el ADN contiene desoxirribosa, el ARN contiene ribosa (en desoxirribosa no hay un grupo hidroxilo unido al anillo pentosa en la posición 2 ‘). Estos grupos hidroxilo hacen que el ARN sea menos estable que el ADN porque es más propenso a la hidrólisis.
Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/RNA

1. El ADN es bicatenario y, por lo tanto, es estable.
2. Tiene un ribonucleótido desoxi unido a él en la posición 5 ‘, que es responsable de su estabilidad. Mientras que en el caso del ARN, tiene un grupo hidroxilo unido a su entidad nucleótida que lo hace inestable.
3. El uracilo presente en el ARN en lugar de la timina (en el ADN) también lo hace inestable.

El ADN es más estable debido a que solo tiene un grupo hidroxilo y timina en su estructura en lugar del uracilo que está presente en el ARN.

Aparte de esto, el ADN está protegido dentro de la estructura de doble membrana del núcleo, mientras que el ARN está presente en el citosol de una célula.

El ADN está incrustado con proteínas histonas que estabilizan su carga negativa y no permiten que ningún componente reaccione con él. El ARN no está protegido por ninguna estructura proteica.

Mientras que el ADN contiene desoxiribosa, el ARN contiene ribosa. Como sabemos, en la desoxirribosa no hay grupo hidroxilo unido al anillo de pentosa en la posición 2 ‘de carbono. estos grupos hidroxilo hacen que el ARN sea menos estable ya que tiene dos grupos hidroxilo unidos en el carbono 2 ‘y 3’. y sabemos que el grupo hidroxilo se desprotona y actúa como nucleófilo e hidroliza el enlace fosfato y hace que el ARN sea menos estable que el ADN

Muchas razones inevitables hacen que el ADN sea más estable que el ARN, sin embargo, las 2 mejores razones son las siguientes:

1-adn carece del grupo 2’oh que está presente en el adn, lo que hace que el adn sea menos lábil

2-dna tiene un emparejamiento de bases complementario a través de enlaces de hidrógeno, lo que confiere estabilidad adicional al adn.

El ARN contiene azúcares de ribosa en lugar de azúcares de desoxirribosa. Estos grupos hidroxilo hacen que el ARN sea menos estable que el ADN porque es más propenso a la hidrólisis, lo que hace que el ARN sea más inestable y más propenso a la degradación.

El ADN contiene desoxirribosa mientras que el ARN contiene ribosa.

En la desoxirribosa no hay un grupo hidroxilo unido al anillo de pentosa en la posición 2 “.

Estos grupos hidroxilo hacen que el ARN sea menos estable que el ADN porque es más propenso a la hidrólisis.

Algunas otras razones son:

1. El grupo hidroxilo (OH) presente en el carbono 3 ‘del azúcar ribosa del ARN hace más reactivo.
2. La naturaleza de doble hélice del ADN hace que tenga más carga negativa (debido al ácido fosfórico), por lo que puede interactuar fácilmente con la proteína cargada positivamente y formar un cromosoma.
3. El ADN es de doble estándar, proporciona protección a los nucleótidos contra las enzimas hidrolizantes.
4. La metilación del grupo de ADN de timina también aumenta la estabilidad.