Emparejamiento de bases

Un par de bases consta de dos nucleobases que se encuentran opuestas entre sí en el ácido desoxirribonucleico (ADN) o el ácido ribonucleico (ARN), se unen entre sí y forman la doble hebra con la ayuda de enlaces de hidrógeno. Esta es la información genómica de un organismo y contiene los genes. Uno defectuoso Emparejamiento de bases puede provocar mutaciones.

¿Qué es el emparejamiento de bases?

Un par de bases consta de nucleobases. Es un elemento de ADN o ARN. Estas nucleobases, a su vez, junto con el ácido fosfórico o fosfato y la desoxirribosa, un azúcar, forman el nucleótido (la base).

El ácido fosfórico y la desoxirribosa son iguales para cada nucleótido; forman la columna vertebral del ADN. La base y la desoxirribosa se conocen como nucleósidos. El residuo de fosfato significa que el ADN está cargado negativamente y también es hidrófilo; interactúa con el agua.

Los nucleótidos solo se diferencian en la base. Se distingue entre cinco bases, según sean componentes de ADN o ARN. Las bases son adenina (A) y guanina (G), estas pertenecen a las purinas. La timina (T), la citosina (C) y el uracilo (U) son pirimidinas. Las purinas son compuestos orgánicos heterocíclicos, mientras que las pirimidinas son compuestos orgánicos heterocíclicos, aromáticos.

En el ADN hay un apareamiento de bases de adenina y timina (A-T), así como guanina y citosina (G-C). En el caso del ARN, por otro lado, se produce un apareamiento de bases entre la adenina y el uracilo (A-U) y entre la guanina y la citosina (G-C). Este emparejamiento de bases se llama complementario.

Los emparejamientos se crean mediante enlaces de hidrógeno. Esta es la interacción entre un átomo de hidrógeno y un solo par de electrones en otro átomo. El átomo de hidrógeno está unido covalentemente aquí. Este es un enlace químico en el que existe una interacción entre los electrones de valencia de un átomo y el núcleo de otro átomo. Los emparejamientos de bases también se utilizan como medida del tamaño del ADN: 1 pb corresponde a uno y 1 kb corresponde a 1000 pares de bases o nucleótidos.

Función y tarea

El emparejamiento de bases tiene funciones esenciales para la estructura del ADN. El ADN se presenta como una doble hélice. La disposición espacial de la doble hélice se llama B-DNA, una hélice de doble hebra derecha que, en contraste con la forma de A, tiene una disposición más relajada.

Cuando la adenina y la timina están emparejadas en bases, se forman dos enlaces de hidrógeno. Por el contrario, el emparejamiento de guanina y citosina crea tres enlaces de hidrógeno. Debido al apareamiento de bases entre una purina y una pirimidina, la distancia resultante entre las dos cadenas de ADN es siempre la misma. La estructura del ADN es regular, el diámetro de la hélice del ADN es de 2 nm. Se produce una rotación completa de 360 ​​° dentro de la hélice cada 10 pares de bases y tiene una longitud de 3,4 nm.

El apareamiento de bases también juega un papel importante en la replicación del ADN. La replicación del ADN se divide en una fase de inicio, una fase de alargamiento y una fase de terminación. Esto sucede durante la división celular. El ADN se desenrolla mediante una enzima llamada ADN helicasa. Las hebras dobles se separan entre sí y una ADN polimerasa se une a una única hebra de ADN y comienza a producir una hebra de ADN complementaria en cada hebra simple.Esto crea dos nuevas hebras simples de ADN, que forman una nueva doble hélice de ADN.

La estructura de la doble hélice de ADN recién sintetizada está asegurada por el apareamiento de bases complementarias. Además, el emparejamiento de bases juega un papel esencial en la biosíntesis de proteínas. Esto se divide en transcripción y traducción. Durante la transcripción, la doble hélice del ADN se desata y las hebras complementarias se separan entre sí. Esto también lo hace la enzima helicasa.

La ARN polimerasa se une a una sola hebra de ADN y forma el ARN complementario a ella. En el caso del ARN, se usa uracilo en lugar de timina y, en comparación con el ADN, tiene la denominada cola poliA. El ARN siempre termina en una cadena de adenina. El ARN también permanece como una sola hebra y se usa para sintetizar una proteína durante la traducción. El tipo de proteína depende del gen particular que se leyó y usó como plantilla para la síntesis de proteínas.

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Enfermedades y dolencias

Erwin Chargaff descubrió que el número de bases adenina y timina, así como guanina y citosina, es de 1: 1. James D. Watson y Francis Harry Compton Crick finalmente descubrieron que existe un emparejamiento de bases complementarias de adenina y timina, así como de guanina y citosina. Esto se conoce como emparejamiento Watson-Crick.

Sin embargo, varios trastornos pueden causar un emparejamiento de bases inusual, como el emparejamiento inverso de Watson-Crick. Otra forma errónea de emparejamiento de bases es el emparejamiento oscilante. Estos son emparejamientos contrarios al emparejamiento Watson-Crick, como G-U, G-T o A-C. Estos errores pueden ocurrir durante la replicación del ADN y luego deben eliminarse mediante la reparación del ADN.

El emparejamiento de bases incorrecto puede provocar mutaciones. Estas mutaciones no tienen por qué ser perjudiciales. Existen las denominadas mutaciones silenciosas, en las que un par de bases se intercambia por otro par, pero no produce ninguna alteración funcional o estructural de la proteína sintetizada. En el caso de la anemia de células falciformes, sin embargo, una mutación es la razón de la formación de glóbulos rojos no funcionales. La mutación afecta directamente a la hemoglobina, que se encarga de transportar oxígeno en la sangre. Se producen trastornos circulatorios graves y potencialmente mortales y anemia.