Intercalación

los Intercalación es la incorporación de partículas como moléculas o iones en determinados compuestos químicos como las redes cristalinas. En bioquímica, el término está asociado con la intercalación de partículas entre pares de bases vecinos del ADN, lo que puede resultar en mutaciones de la red. La sustancia talidomida, por ejemplo, tiene propiedades intercaladas, lo que provocó un escándalo de malformaciones.

¿Qué es la intercalación?

En química, la intercalación es la intercalación de moléculas, iones o átomos en compuestos químicos. La estructura de las partículas permanece esencialmente constante durante el proceso de almacenamiento. En química inorgánica, la intercalación se refiere principalmente a la intercalación de partículas entre los planos de la red cristalina de los cristales de capa. En este contexto, por ejemplo, la intercalación de un metal alcalino en el grafito, que crea nuevos compuestos en forma de complejos de intercalación. Los compuestos de intercalación de cristales requieren grandes fuerzas de interacción en las capas involucradas y fuerzas mínimas entre capas adyacentes.

En bioquímica, el término se refiere nuevamente al ADN. En el proceso, ciertas moléculas se insertan en la doble hélice de ADN empujándose entre pares de bases vecinos.

El proceso de intercalación bioquímica no es un proceso fisiológico. Es un proceso fisiopatológico que interrumpe la replicación y transcripción del ADN.

La intercalación se asocia causalmente con mutaciones genéticas que son principalmente relevantes en el proceso de replicación. El resultado son malformaciones de tejidos individuales. Además de las propiedades mutagénicas, también se dice que la intercalación en el sentido bioquímico es carcinógena, es decir, carcinógena.

Los compuestos con potencial intercalativo incluyen, por ejemplo, citostáticos que se utilizan en la terapia del cáncer. Durante el tratamiento, se utilizan sustancias intercaladas para dañar el ADN, lo que provoca la muerte del tumor.

Función y tarea

Durante la intercalación bioquímica, las moléculas dentro del ADN se deslizan hacia la doble hélice de pares de bases adyacentes e interfieren con la replicación y transcripción del material genético. En el proceso de replicación, la intercalación causa principalmente mutaciones de trama, que también se conocen como mutaciones de marco de lectura, cambios de marco de lectura o mutaciones de cambio de marco.

Durante la intercalación, se insertan pares de bases (3n + 1), lo que falsifica la rejilla de ARNm en el ADN. Como consecuencia, se forman proteínas mutadas, cuya secuencia de aminoácidos cambia en todas las posiciones desde la posición de la mutación. Se introduce un codón de terminación en una etapa temprana, que termina la síntesis de proteínas en el sentido de traducción. Las mutaciones de cribado hacia el final del marco de lectura a veces alargan el polipéptido porque dificultan el reconocimiento del codón de parada fisiológico.

Las personas se benefician de los procesos de intercalación principalmente a través de citostáticos que se utilizan para tratar el cáncer. A pesar del progreso médico de las últimas décadas, los citostáticos todavía se consideran el método de tratamiento más eficaz para el cáncer maligno debido a sus propiedades intercaladas. Las sustancias químicas tóxicas se utilizan en quimioterapia y alteran, retrasan o previenen el ciclo celular de las células tumorales para que las células malignas ya no se propaguen ni se propaguen.

El daño del ADN causado por la intercalación provoca aberraciones cromosómicas o interrumpe el desarrollo del aparato del huso. De esta manera, la división de las células objetivo se ralentiza o se apaga.

El grupo de citostáticos incluye varias sustancias con estructuras químicamente muy diferentes. Las sustancias intercaladas conocidas de este tipo son actinomicina, antraciclinas o daunorrubicina. Los seres humanos también se benefician del principio de intercalación en relación con otras drogas. Por ejemplo, el efecto quimioterapéutico de los antibióticos también se atribuye a la conexión de intercalación.

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Enfermedades y dolencias

La talidomida corresponde a un derivado del ácido glutámico que tiene un efecto amortiguador sobre el sistema nervioso central y, además de efectos inmunosupresores, también tiene efectos antiinflamatorios. La sustancia se considera intercalada.

Dado que la talidomida tiene un efecto calmante, estimulante del sueño, inflamatorio, del crecimiento de tumores y de la formación de vasos sanguíneos, se puso a disposición de casi todos los hogares como Contergan® a fines de la década de 1950. Debido a sus propiedades intercaladas, la ingesta de la sustancia en los primeros tres meses de embarazo conduce a los procesos de intercalación descritos anteriormente, que tienen efectos dramáticos sobre el desarrollo embrionario. Los recién nacidos nacieron con graves malformaciones de las extremidades u órganos internos.

Debido a sus propiedades intercaladas, la sustancia bloquea el factor de crecimiento VEGF, por lo que se inhibe la formación de vasos sanguíneos en el desarrollo embrionario. Dado que el embrión reacciona de manera particularmente sensible a las influencias nocivas en los primeros tres meses de desarrollo, además de las malformaciones, esto puede incluso conducir a la pérdida.

Aparte de estas devastadoras consecuencias, las sustancias intercaladas se asocian con un efecto cancerígeno, es decir, cancerígeno. Esto se aplica, por ejemplo, a ciertos tintes. Estos incluyen bromuro de etidio o EtBr, que en genética molecular tiñe los ácidos nucleicos. El bromuro de etidio tiene la fórmula empírica C21H20BrN3 y se intercala entre las dos cadenas de ADN, de modo que se produce la tinción.

Dado que el tinte absorbe luz ultravioleta en longitudes de onda de 254 a 366 nm y emite luz de color rojo anaranjado con longitudes de onda de 590 nm, es insustituible como colorante en genética molecular. El bromuro de etidio tiñe las muestras de ADN que se han separado previamente con un gel de agarosa. El tinte se agrega al gel inmediatamente. De esta manera, el tinte se une al ADN, haciendo que el ADN sea visible de una manera específica. Dado que el bromuro de etidio es potencialmente cancerígeno, se deben tomar las medidas de seguridad adecuadas al usarlo para evitar el contacto directo con las membranas mucosas o la piel. Lo mismo se aplica a todas las demás sustancias intercaladas con efectos cancerígenos.