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La complementariedad existente de las bases nitrogenadas

Breve análisis acerca de la complementariedad de las bases nitrogenada...
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BIOLOGIA MOLECULAR (012)

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Año académico: 2019/2020
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sarah
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Complementariedad de las bases nitrogenadas

La estructura química de las bases permite la formación de enlaces por puente de hidrógeno (dos átomos electronegativos, como N y O, comparten un átomo de hidrógeno cuando los 3 están en línea y la distancia es cercana a 3 Å). En concreto, dos nucleótidos pueden interaccionar de forma específica mediante dichos enlaces y se habla de ‘‘bases complementarias’’, ‘‘pares de bases’’ o ‘‘emparejamiento de bases’’.

Para una mejor comprensión de la complementariedad, es conveniente establecer unos criterios previos en cuanto a la escritura de los nucleótidos en cada pareja de bases. Se trata con ello, simplemente, de facilitar la descripción de unas estructuras relativamente complejas:

Las interacciones óptimas se forman entre G y C (tres enlaces de hidrógeno) y entre A y T, o bien A y U (dos enlaces de hidrógeno). El par GC establece así una interacción más fuerte que el par A=T (en el DNA) o el par A=U (en el RNA). Obsérvese que siempre se forma un enlace de hidrógeno entre los dos átomos de N nucleares, mientras que los restantes se forman entre un grupo amino exocíclico y un grupo carbonilo.

Las interacciones óptimas mostradas corresponden a los tautómeros más abundantes (pág. 16); en los casos en que por alguna razón se estabilice otra forma tautomérica, los emparejamientos de bases serán diferentes

También son posibles otros emparejamientos entre bases, entre ellos los denominados ‘‘de tipo Hoogsteen’’, que aparecen menos frecuentemente y no forman parte del B-DNA. Pueden encontrarse, por ejemplo, en el RNA (pág. 66), en los puentes entre 3 bases en DNA o RNA (págs. 55-56) y en la interacción codónanticodón (pág. 315).

4.3.1 Consecuencias de la complementariedad

Gracias a la complementariedad descrita, dos cadenas polinucleotídicas se pueden asociar a todo lo largo siempre y cuando todas sus bases sean complementarias. Este emparejamiento completo de las dos cadenas da lugar a un ácido nucleico bicatenario, que es la estructura habitual del DNA. Esto quiere decir que siempre que en un DNA exista A, G, C o T en una cadena, se encontrarán respectivamente T, C, G y A en la otra.

Es importante destacar que la complementariedad entre las dos hebras del DNA es fundamental para su papel como portador de la información genética. Por un lado, porque se reduce la posibilidad de que las bases sufran modificaciones químicas accidentalmente. Por otro, porque la información está en cierto modo duplicada, aunque las secuencias de ambas hebras son diferentes entre sí (págs. 42-43); esa duplicidad facilita la corrección de mutaciones y de errores producidos durante la replicación del DNA. Además, la existencia de la complementariedad explica las reglas de Chargaff (pág. 36), y justifica dos características estructurales importantes, la helicidad y el antiparalelismo, que se estudian más adelante.

4.3.1 Efecto del pH sobre el emparejamiento de bases

Los cambios de pH, al afectar a la ionización de los grupos funcionales de las bases nitrogenadas y al equilibrio de tautómeros (pág. 16), modifican las posibilidades de formación de enlaces de hidrógeno y, por tanto, el emparejamiento de las bases.

Como consecuencia, a valores de pH inferiores o superiores al fisiológico la reducción en el número de enlaces de hidrógeno provoca la separación de las hebras componentes del DNA, fenómeno denominado

desnaturalización (pág. 162). No debe confundirse este efecto con la hidrólisis ácida o alcalina, bajo condiciones más extremas, de las cadenas de ácido nucleico (pág. 31).

Herráez, Á. (2012). Texto ilustrado e interactivo de Biología molecular e ingeniería genética: Conceptos, técnicas y aplicaciones en ciencias de la salud (2a. ed., pp. 38-42). España, Barcelona: Elsevier.

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Complementariedad de las bases nitrogenadas
La estructura química de las bases permite la formación de enlaces por puente de hidrógeno (dos átomos
electronegativos, como N y O, comparten un átomo de hidrógeno cuando los 3 están en línea y la
distancia es cercana a 3 Å). En concreto, dos nucleótidos pueden interaccionar de forma específica
mediante dichos enlaces y se habla de ‘‘bases complementarias’’, ‘‘pares de bases’’ o ‘‘emparejamiento
de bases’’.
Para una mejor comprensión de la complementariedad, es conveniente establecer unos criterios previos
en cuanto a la escritura de los nucleótidos en cada pareja de bases. Se trata con ello, simplemente, de
facilitar la descripción de unas estructuras relativamente complejas:
Las interacciones óptimas se forman entre G y C (tres enlaces de hidrógeno) y entre A y T, o bien A y U
(dos enlaces de hidrógeno). El par GC establece así una interacción más fuerte que el par A=T (en el
DNA) o el par A=U (en el RNA). Obsérvese que siempre se forma un enlace de hidrógeno entre los dos
átomos de N nucleares, mientras que los restantes se forman entre un grupo amino exocíclico y un grupo
carbonilo.
Las interacciones óptimas mostradas corresponden a los tautómeros más abundantes (pág. 16); en los
casos en que por alguna razón se estabilice otra forma tautomérica, los emparejamientos de bases serán
diferentes
También son posibles otros emparejamientos entre bases, entre ellos los denominados ‘‘de tipo
Hoogsteen’’, que aparecen menos frecuentemente y no forman parte del B-DNA. Pueden encontrarse,
por ejemplo, en el RNA (pág. 66), en los puentes entre 3 bases en DNA o RNA (págs. 55-56) y en la
interacción codónanticodón (pág. 315).
4.3.1.1 Consecuencias de la complementariedad
Gracias a la complementariedad descrita, dos cadenas polinucleotídicas se pueden asociar a todo lo largo
siempre y cuando todas sus bases sean complementarias. Este emparejamiento completo de las dos
cadenas da lugar a un ácido nucleico bicatenario, que es la estructura habitual del DNA. Esto quiere
decir que siempre que en un DNA exista A, G, C o T en una cadena, se encontrarán respectivamente T,
C, G y A en la otra.
Es importante destacar que la complementariedad entre las dos hebras del DNA es fundamental para su
papel como portador de la información genética. Por un lado, porque se reduce la posibilidad de que las
bases sufran modificaciones químicas accidentalmente. Por otro, porque la información está en cierto
modo duplicada, aunque las secuencias de ambas hebras son diferentes entre sí (págs. 42-43); esa
duplicidad facilita la corrección de mutaciones y de errores producidos durante la replicación del DNA.
Además, la existencia de la complementariedad explica las reglas de Chargaff (pág. 36), y justifica dos
características estructurales importantes, la helicidad y el antiparalelismo, que se estudian más adelante.
4.3.1.2 Efecto del pH sobre el emparejamiento de bases
Los cambios de pH, al afectar a la ionización de los grupos funcionales de las bases nitrogenadas y al
equilibrio de tautómeros (pág. 16), modifican las posibilidades de formación de enlaces de hidrógeno y,
por tanto, el emparejamiento de las bases.
Como consecuencia, a valores de pH inferiores o superiores al fisiológico la reducción en el número de
enlaces de hidrógeno provoca la separación de las hebras componentes del DNA, fenómeno denominado

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