Complementariedad en ADN y ARN: definición y emparejamiento de bases
Complementariedad en ADN y ARN: guía clara sobre definición, emparejamiento de bases (A‑T, C‑G), mecanismos y su papel en la replicación genética.
En biología molecular, la complementariedad es una propiedad (algo que puede hacer) de los ácidos nucleicos como el ADN y el ARN. Cada nucleótido tiene una base nitrogenada, y cada base nitrogenada puede emparejarse con la base nitrogenada de otro nucleótido diferente. Se puede decir que la base nitrogenada es complementaria de la otra en el sentido de que los pares de bases entre ellas están unidos de forma no covalente por enlaces de hidrógeno. Estos enlaces y la geometría de las bases hacen que sólo aparezcan emparejamientos específicos, lo que confiere fidelidad a la transferencia de información genética.
Como sólo hay una base complementaria para cualquiera de las bases que se encuentran en el ADN y en el ARN, las enzimas pueden sintetizar una cadena complementaria a partir de cualquier cadena simple. Esto es esencial para procesos como la replicación del ADN y la transcripción del ADN a ARN, ya que las enzimas (por ejemplo, la ADN polimerasa o la ARN polimerasa) reconocen y añaden nucleótidos complementarios a la cadena molde.
Reglas de emparejamiento
- A con T — en el ADN (A y T forman dos enlaces de hidrógeno).
- C con G — en el ADN (C y G forman tres enlaces de hidrógeno, lo que estabiliza más esos pares).
En el ARN, la timina (T) es sustituida por la uracila (U), por lo que el emparejamiento relevante es A–U. Además, en ARN pueden aparecer emparejamientos no canónicos como G–U (llamados wobble), importantes en el reconocimiento entre codón y anticodón durante la traducción y en la estructura secundaria del ARN.
Orientación antiparalela y ejemplo práctico
Las dos hebras de una molécula de ADN doble hebra son antiparalelas: una corre en dirección 5'→3' y la otra en dirección 3'→5'. Al escribir la cadena complementaria conviene indicar la orientación.
Por ejemplo, la cadena de ADN (mostrada en dirección 5'→3'):
5' — A G T C A T G — 3'
La secuencia de bases complementaria que se empareja con ella, escrita en la dirección opuesta (3'→5') sería:
3' — T C A G T A C — 5'
Si se quiere mostrar la hebra complementaria también en dirección 5'→3' (como es habitual cuando se dan secuencias comparables), hay que invertir el orden:
5' — C A T G A C T — 3'
Importancia biológica y aplicaciones
- La complementariedad permite la replicación fiel del material genético y la reparación de errores mediante mecanismos que reconocen la hebra molde.
- En la transcripción, la hebra de ADN molde sirve para generar una hebra de ARN complementaria (con U en lugar de T), que luego se traducirá a proteína.
- En técnicas de laboratorio como la PCR, la hibridación y la secuenciación, se aprovecha la especificidad del emparejamiento de bases para amplificar, detectar o leer secuencias de ácido nucleico.
- La estabilidad de regiones ricas en GC (debido a tres enlaces de hidrógeno) influye en la temperatura de fusión (Tm) de fragmentos de ADN y en la estructura de ácidos nucleicos.
- Las mutaciones que alteran una base pueden producir desajustes (mismatches) que afectan la función o la expresión génica, y son detectadas o corregidas por sistemas de reparación.
En resumen, la complementariedad de bases es el principio físico-químico que asegura la transmisión y expresión precisa de la información genética en ADN y ARN, y constituye la base de muchas técnicas y procesos biológicos fundamentales.
A la izquierda están los nucleótidos que forman el ADN y su par de bases complementarias. Entre A y T hay 2 enlaces de hidrógeno, entre C y G, hay 3 enlaces de hidrógeno. A la derecha está la secuencia de ADN
Páginas relacionadas
- Par de bases
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la complementariedad en biología molecular?
R: En biología molecular, la complementariedad es una propiedad de los ácidos nucleicos como el ADN y el ARN, en la que cada nucleótido tiene una base nitrogenada que puede emparejarse con la base nitrogenada de otro nucleótido diferente.
P: ¿Cómo se complementan entre sí las bases nitrogenadas?
R: Cada base nitrogenada puede emparejarse con la base nitrogenada de otro nucleótido diferente, y estos pares de bases están unidos de forma no covalente por enlaces de hidrógeno.
P: ¿Por qué es importante la complementariedad para la replicación del ADN?
R: Las enzimas pueden formar una cadena complementaria a partir de cualquier cadena simple, lo que es necesario para la replicación del ADN.
P: ¿Cuáles son los pares complementarios de bases que se encuentran en el ADN y el ARN?
R: Los pares complementarios de bases que se encuentran en el ADN y el ARN son A con T y C con G.
P: ¿Puede cualquier base nitrogenada emparejarse con cualquier otra base nitrogenada?
R: No, sólo hay una base complementaria para cualquiera de las bases que se encuentran en el ADN y en el ARN.
P: ¿Cuál es la secuencia de bases nitrogenadas de la cadena complementaria para la secuencia de ADN A G T C A T G?
R: La secuencia de bases nitrogenadas de la cadena complementaria para la secuencia de ADN A G T C A T G sería T C A G T A C.
P: ¿Cómo se unen los pares complementarios de bases en el ADN y el ARN?
R: Los pares complementarios de bases en el ADN y el ARN están unidos por enlaces de hidrógeno.
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