Química

Intercalación

Publicado por Mónica González

En química, el término intercalación se refiere a la inclusión de un grupo o molécula entre otras dos moléculas o grupos, de manera reversible. Los ejemplos más comunes de intercalación los encontramos en el ADN y en el grafito.

En la intercalación, la estructura original de la molécula es alterada por el grupo o molécula intercalado. En la siguiente figura se observa la representación de una cadena de ADN sin intercalar (a la izquierda), y las modificaciones que sufre tras una intercalación (figura de la derecha). Las zonas marcadas en rojo corresponden a las moléculas no pertenecientes a la cadena de ADN original, que han sido intercaladas en el mismo.

En la figura de abajo observamos una molécula de etidio intercalado entre dos pares de bases: adenina-uracilo.

Las moléculas capaces de interactuar con cadenas de ADN son llamadas ligandos. Los ligandos pueden enlazarse covalentemente con el ADN, interactuar mediante fuerzas electrostáticas, o intercalarse. La intercalación sucede cuando el ligando tiene una estructura y composición tales que le permiten situarse entre pares de bases, encajando perfectamente.

Estos ligandos son por lo general aromáticos, policíclicos y planares. Muchas veces se usar estos ligandos como tinción para las cadenas de ADN y ARN. Dentro de los intercaladotes de ácidos nucleicos más conocidos tenemos: daunomicina, doxorubicina, proflavina, bromuro de etidio y talidomida.

Otra aplicación frecuente de intercaladores de ADN es en quimioterapia. Con el proceso de intercalación se logra una alteración en la estructura de la cadena de ADN de las células cancerígenas, de manera tal que se inhibe la reproducción de dichas células. Doxorubicina y daunorubicina son usados en el tratamiento de linfoma de Hodgkin. Otros intercaladotes resultan útiles para el tratamiento de otros tipos de tumores, como sarcoma de Ewing, rabdomiosarcoma, entre otros.

Para que el intercalador pueda situarse en medio de los pares de bases, éste debe provocar un desenrrollamiento parcial de la cadena de ADN. El grado del desenrrollamiento provocado depende del intercalador. Por ejemplo, en el caso del bromuro de etidio, el catión etidio desenrolla la cadena de ADN 26º. La proflavina causa un desenrrollamiento de 17º.

Esto causa varios cambios estructurales en la cadena de ADN, como elongación de la misma y torsión de los pares de bases, apareciendo un espacio entre las mismas, en el cual se intercala el ligando.

Con estas modificaciones en su estructura, el ADN también se ve afectado desde el punto de vista funcional; muchas veces los procesos de transcripción, replicación y reparación del ADN resultan inhibidos. De esta manera, los intercaladores tienen marcado efecto mutágeno y carcinógeno.

El grafito interviene en varias reacciones en las que las capas de carbono se separan, quedando átomos o iones entre ellas.  Los productos de estas reacciones se denominan compuestos de intercalación del grafito.

Existen dos tipos de sustancias que se intercalan  en el grafito: algunas causan una ondulación de las capas laminares del mismo,  y otras mantienen la planaridad de las capas, pero separándolas.

Un ejemplo de intercalador de grafito es el flúor, formando el monofluoruro de carbono polímero. Este intercalador causa ondulación en las capas de grafito.

El potasio también puede interactuar con grafito, separando sus capas laminares, pero sin causar ondulación.

El grafito también puede formar compuestos de intercalación con grupos sulfato, átomos de bromo, cloro, iodo, entre otros. Estos compuestos tienen diversas aplicaciones, entre ellas, como catalizadores de otras reacciones.

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