El ácido desoxirribonucleico (ADN) es lo que codifica para todos celular información genética en la Tierra. Toda la vida celular, desde la bacteria más pequeña hasta la ballena más grande del océano, utiliza el ADN como material genético.
Nota: Algunos virus utilizan el ADN como material genético. Sin embargo, algunos virus usan ARN en su lugar.
El ADN es un tipo de ácido nucleico compuesto por muchas subunidades llamadas nucleótidos. Cada nucleótido tiene tres partes: un azúcar ribosa de 5 carbonos, un grupo fosfato y una base nitrogenada. Dos hebras complementarias de ADN se unen gracias al enlace de hidrógeno entre los bases nitrogenadas que permite que el ADN forme una forma de escalera que se tuerce en la famosa doble hélice.
Es la unión entre las bases nitrogenadas lo que permite que se forme esta estructura. En el ADN, hay cuatro opciones de bases nitrogenadas: adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G). Cada base solo puede unirse entre sí, A con T y C con G. Esto se llama regla de emparejamiento de bases complementarias o Regla de Chargaff.
Las cuatro bases nitrogenadas
En el ADN nucleótido subunidades, hay cuatro bases nitrogenadas:
- Adenina (A)
- Timina (T)
- Citosina (C)
- Guanina (G)
Cada una de estas bases se puede dividir en dos categorías: bases de purina y bases de pirimidina.
La adenina y la guanina son ejemplos de bases de purina. Esto significa que su estructura es un anillo de seis átomos que contiene nitrógeno unido con un anillo de cinco átomos que contiene nitrógeno que comparten dos átomos para combinar los dos anillos.
La timina y la citosina son ejemplos de bases de pirimidina. Estas bases están formadas por un solo anillo de seis átomos que contiene nitrógeno.
Nota: El ARN reemplaza a la timina con una base de pirimidina diferente llamada uracilo (U).
Regla de Chargaff
La regla de Chargaff, también conocida como regla de emparejamiento de bases complementarias, establece que los pares de bases de ADN son siempre adenina con timina (A-T) y citosina con guanina (C-G). Una purina siempre se empareja con una pirimidina y viceversa. Sin embargo, A no se empareja con C, a pesar de ser una purina y una pirimidina.
Esta regla lleva el nombre del científico Erwin Chargaff, quien descubrió que hay esencialmente iguales concentraciones de adenina y timina, así como guanina y citosina en casi todas las moléculas de ADN. Estas proporciones pueden variar entre organismos, pero las concentraciones reales de A son siempre esencialmente iguales a T y lo mismo con G y C. Por ejemplo, en los humanos, hay aproximadamente:
- 30,9 por ciento de adenina
- 29,4 por ciento de timina
- 19,8 por ciento de citosina
- 19,9 por ciento de guanina
Esto apoya la regla complementaria de que A debe emparejarse con T y C debe emparejarse con G.
Explicación de la regla de Chargaff
Sin embargo, ¿por qué es este el caso?
Tiene que ver tanto con el enlaces de hidrógeno que une las hebras de ADN complementarias junto con el espacio disponible entre las dos hebras.
En primer lugar, hay alrededor de 20 Å (angstroms, donde un angstrom es igual a 10-10 metros) entre dos hebras complementarias de ADN. Dos purinas y dos pirimidinas juntas simplemente ocuparían demasiado espacio para poder caber en el espacio entre las dos hebras. Es por eso que A no puede unirse con G y C no puede unirse con T.
Pero, ¿por qué no puedes intercambiar qué enlaces de purina con qué pirimidina? La respuesta tiene que ver con enlaces de hidrógeno que conecta las bases y estabiliza la molécula de ADN.
Los únicos pares que pueden crear enlaces de hidrógeno en ese espacio son la adenina con timina y la citosina con guanina. A y T forman dos enlaces de hidrógeno, mientras que C y G forman tres. Son estos enlaces de hidrógeno los que unen las dos hebras y estabilizan la molécula, lo que le permite formar una escalera. doble hélice.
Uso de reglas de emparejamiento de bases complementarias
Conociendo esta regla, puede averiguar el hebra complementaria a una sola hebra de ADN basada únicamente en la secuencia del par de bases. Por ejemplo, supongamos que conoce la secuencia de una hebra de ADN que es la siguiente:
AAGCTGGTTTTGACGAC
Usando las reglas de emparejamiento de bases complementarias, puede concluir que la hebra complementaria es:
TTCGACCAAAACTGCTG
Las cadenas de ARN también son complementarias con la excepción de que el ARN usa uracilo en lugar de timina. Entonces, también puede inferir la cadena de ARNm que se produciría a partir de esa primera cadena de ADN. Podría ser:
UUCGACCAAAACUGCUG