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¿Cuál es la diferencia de energía entre las formas ceto y enol de la guanina y el uracilo?

Las nucleobases del ADN y el ARN suelen estar presentes en la forma ceto y no en la forma enol. Como nota histórica interesante, James Watson y Francis Crick creyeron inicialmente que adoptaban la forma enol, lo que no es compatible con el modelo correcto del ADN que propusieron más tarde.

Pero hay algunos informes que indican que en ciertas estructuras de ARN la guanosina y la uridina forman esencialmente un par de bases Watson-Crick en el que una de las dos bases está presente en la forma enol, en lugar del habitual par de bases G-U wobble.

¿Se sabe algo de la diferencia de energía entre la forma ceto y la forma enol de estas bases?

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Grant Puntos 5366

No soy un experto en la materia, pero una rápida búsqueda bibliográfica arroja una buena cantidad de artículos sobre el tema. En particular, he encontrado este documento [1] que responde perfectamente a la pregunta sobre la guanina:

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Así, en fase gaseosa, el tautómero de enol más estable tiene una diferencia de energía libre de 0,9 kcal/mol con el tautómero de ceto más estable. Esa diferencia de energía libre es muy exacerbada en solución acuosa con ahora un ∆G° = 8,7 kcal/mol . También observamos que el tautómero ceto más estable no es el mismo en fase gaseosa y en disolución, y que tanto el ceto como el enol tienen muchos tautómeros cercanos en energía libre, lo que muestra los límites de la simple línea de pensamiento ceto vs. enol.


En cuanto al uracilo, la primera referencia que aparece en una búsqueda bibliográfica es este documento [2]. Sólo cito el resumen:

Los efectos del disolvente sobre los equilibrios tautoméricos de la citosina y el uracilo se estudian utilizando el modelo de campo de reacción de Onsager en el marco de la teoría del funcional de la densidad. [ ] Nuestros resultados concuerdan bien con los resultados experimentales disponibles y confirman que la polarización del soluto por el continuo tiene efectos importantes sobre las energías de solvatación absolutas y relativas.


  1. Valores pKa de la Guanina en Agua: Cálculos de la Teoría del Funcional de la Densidad Combinados con el Modelo de Solubilización Continua de Poisson-Boltzmann , Y. H. Jang et al., J. Phys. Chem. B 2003, DOI: 10.1021/jp020774x

  2. Efectos de los disolventes en los cálculos funcionales de densidad del tautomerismo del uracilo y la citosina L. Paglieri et al, Quantum Chem. , 2004, DOI: 10.1002/qua.560560517

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jkp Puntos 20410

Los datos facilitados por @F'x son muy útiles para responder a la pregunta. Pero la estabilización relativa de las bases cuando están unidas por enlace de hidrógeno es relevante para la pregunta. Dado que el papel del apilamiento aún está en fase de estudio, no creo que esta pregunta tenga una respuesta sencilla.

Dado que se observan pares tambaleantes, pero no los he visto fuera de un contexto en el que los pares de bases convencionales también están presentes en la misma molécula, ni siquiera estoy seguro de que su formación sea exergónica.

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