Un par de bases ( pb ) es una unidad fundamental de ácidos nucleicos bicatenarios que consta de dos nucleobases unidas entre sí por enlaces de hidrógeno . Forman los componentes básicos de la doble hélice del ADN y contribuyen a la estructura plegada tanto del ADN como del ARN . Dictados por patrones específicos de enlaces de hidrógeno , los pares de bases de "Watson-Crick" (o "Watson-Crick-Franklin") ( guanina - citosina y adenina - timina ) [1] permiten que la hélice de ADN mantenga una estructura helicoidal regular que es sutilmente dependiente en sussecuencia de nucleótidos . [2] La naturaleza complementaria de esta estructura basada en pares proporciona una copia redundante de la información genética codificada dentro de cada hebra de ADN. La estructura regular y la redundancia de datos proporcionada por la doble hélice de ADN hacen que el ADN sea muy adecuado para el almacenamiento de información genética, mientras que el emparejamiento de bases entre el ADN y los nucleótidos entrantes proporciona el mecanismo a través del cual la ADN polimerasa replica el ADN y la ARN polimerasa transcribe el ADN en ARN. Muchas proteínas de unión al ADN pueden reconocer patrones de emparejamiento de bases específicos que identifican regiones reguladoras particulares de genes.
Los pares de bases intramoleculares pueden ocurrir dentro de los ácidos nucleicos monocatenarios. Esto es particularmente importante en las moléculas de ARN (p. Ej., ARN de transferencia ), donde los pares de bases de Watson-Crick (guanina-citosina y adenina- uracilo ) permiten la formación de hélices cortas de doble hebra y una amplia variedad de interacciones distintas de Watson-Crick (p. ej., G – U o A – A) permiten que los ARN se plieguen en una amplia gama de estructuras tridimensionales específicas . Además, el apareamiento de bases entre el ARN de transferencia (ARNt) y el ARN mensajero (ARNm) forma la base de los eventos de reconocimiento molecular que dan como resultado que la secuencia de nucleótidos del ARNm se traduzca en la secuencia de aminoácidos deproteínas a través del código genético .
El tamaño de un gen individual o del genoma completo de un organismo a menudo se mide en pares de bases porque el ADN suele ser de doble hebra. Por tanto, el número de pares de bases totales es igual al número de nucleótidos en una de las cadenas (con la excepción de las regiones de telómeros monocatenarios no codificantes ). Se estima que el genoma humano haploide (23 cromosomas ) tiene una longitud aproximada de 3200 millones de bases y contiene entre 20 000 y 25 000 genes distintos que codifican proteínas. [3] [4] [5] Una kilobase (kb) es una unidad de medida en biología molecular igual a 1000 pares de bases de ADN o ARN. [6]El número total de pares de bases de ADN en la Tierra se estima en 5.0 × 1037 con un peso de 50 mil millones de toneladas . [7] En comparación,se ha estimado quela masa totalde la biosfera es de hasta 4 TtC (billones de toneladas de carbono ). [8]
El enlace de hidrógeno es la interacción química que subyace a las reglas de emparejamiento de bases descritas anteriormente. La correspondencia geométrica apropiada de los donantes y aceptores de enlaces de hidrógeno permite que sólo los pares "correctos" se formen de forma estable. El ADN con alto contenido de GC es más estable que el ADN con bajo contenido de GC. Pero, contrariamente a la creencia popular, los enlaces de hidrógeno no estabilizan el ADN de manera significativa; La estabilización se debe principalmente a las interacciones de apilamiento . [9]
Las nucleobases más grandes , adenina y guanina, son miembros de una clase de estructuras químicas de doble anillo llamadas purinas ; las nucleobases más pequeñas, citosina y timina (y uracilo), son miembros de una clase de estructuras químicas de anillo único llamadas pirimidinas. Las purinas son complementarias solo con las pirimidinas: los emparejamientos pirimidina-pirimidina son energéticamente desfavorables porque las moléculas están demasiado separadas para que se establezca un enlace de hidrógeno; Los emparejamientos purina-purina son energéticamente desfavorables porque las moléculas están demasiado cerca, lo que lleva a una repulsión superpuesta. El emparejamiento de bases purina-pirimidina de AT o GC o UA (en ARN) da como resultado una estructura dúplex adecuada. Los únicos otros emparejamientos purina-pirimidina serían AC y GT y UG (en ARN); estos emparejamientos son desajustes porque los patrones de donantes y aceptores de hidrógeno no se corresponden. El emparejamiento GU, con dos enlaces de hidrógeno, ocurre con bastante frecuencia en el ARN (ver par de bases oscilantes ).