8.1 : Base-pairing and DNA Repair

El ADN se asemeja a una escalera retorcida. Y los peldaños de la escalera del ADN son pares complementarios de bases nitrogenadas. De acuerdo con las reglas de emparejamiento de bases, la adenina, una purina, se empareja con la timina, una pirimidina, con dos enlaces de hidrógeno.

Y aparece la guanina, una purina, con citosina, una pirimidina, con tres enlaces de hidrógeno. Pero, por qué las purinas siempre se combinan con pirimidinas? Debido a las restricciones estéricas que son restricciones espaciales impuestas por la columna vertebral del fosfato de azúcar del ADN, solo está disponible un espacio de 10, 85 angstrom para los pares de bases en una doble hélice de ADN.

Las purinas tienen una estructura de anillo doble. Por lo tanto, dos purinas juntas serán demasiado grandes para caber en este espacio. Por otro lado, si juntamos dos pirimidinas, que contienen un solo anillo, la distancia entre ellas será demasiado grande para formar enlaces de hidrógeno, que tienen aproximadamente dos angstroms de longitud.

Sin embargo, si emparejamos una purina y una pirimidina, encajan perfectamente dentro de la hélice del ADN y están lo suficientemente cerca como para formar enlaces de hidrógeno. Los enlaces de hidrógeno se pueden formar cuando un átomo de hidrógeno está aproximadamente a dos angstroms de un átomo electronegativo, como el oxígeno o el nitrógeno. La adenina tiene un átomo de hidrógeno cercano al oxígeno y la timina.

La timina tiene un hidrógeno cercano al nitrógeno y la adenina. Esto conduce a la formación de dos enlaces de hidrógeno. La adenina no puede formar enlaces de hidrógeno con la citosina, porque la citosina tiene un átomo de hidrógeno donde estarían el oxígeno y la timina.

Y el átomo de hidrógeno que está presente en la timina está ausente en la citosina. Un fenómeno similar ocurre en el par de bases de guanina citosina, donde un oxígeno en guanina y un oxígeno y un nitrógeno en citosina se colocan frente a un hidrógeno, lo que lleva a la formación de tres enlaces de hidrógeno, lo que no ocurre en el emparejamiento de bases guanina timina. La alta especificidad del emparejamiento de bases, junto con la ayuda de las enzimas de replicación del ADN, es la razón por la que la adenina siempre se empareja con la timina y la guanina siempre se empareja con la citosina.