Base nitrogenada

Qué es una base nitrogenada

Dentro del nucleótido, la base nitrogenada es la parte que varía y, por tanto, la que transporta información. El azúcar y el fosfato son comunes a todos los nucleótidos; la base es lo que distingue a una «letra» genética de otra. Cuando hablamos de la secuencia del ADN —los tres mil doscientos millones de posiciones del genoma humano—, en realidad estamos hablando de un orden concreto de bases nitrogenadas.

El término «base» tiene aquí una doble raíz. En química general, una base es una sustancia capaz de aceptar protones; los átomos de nitrógeno de estas moléculas, con pares electrónicos libres, cumplen esa condición. Y «nitrogenada» alude al elemento que les da carácter: el nitrógeno, bautizado por Antoine Lavoisier como nitrogène —del griego νίτρον (nitron, «salitre») y γένος (genos, «que genera»)— porque lo identificó como componente del ácido nítrico.

Quien primero las aisló una a una fue Albrecht Kossel, fisiólogo alemán que entre 1885 y 1901 separó las cinco bases de los ácidos nucleicos de diversas fuentes biológicas —timo de ternera, levadura, esperma de salmón— y estableció su naturaleza química. El trabajo le valió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1910 y marcó el punto de partida de la bioquímica de los ácidos nucleicos, aunque faltarían aún cuatro décadas para que alguien entendiera que el orden de esas bases codificaba instrucciones genéticas.

Purinas y pirimidinas

Las cinco bases se reparten en dos familias según la geometría de su anillo. Las purinas —adenina y guanina— poseen un sistema bicíclico: un anillo de seis átomos fusionado con uno de cinco, nueve átomos en total. Las pirimidinas —citosina, timina y uracilo— tienen un anillo único de seis átomos, dos de ellos nitrógenos. Esa diferencia de tamaño no es trivial: explica por qué, en la doble hélice, una purina se aparea siempre con una pirimidina; si se enfrentaran dos purinas, la hélice se ensancharía, y si se enfrentaran dos pirimidinas, se estrecharía. El diámetro constante de 2 nm que Watson y Crick dedujeron de los datos de difracción de rayos X solo es compatible con parejas purina-pirimidina.

Conviene anotar que el reparto entre ADN y ARN no es simétrico. Tres bases se comparten: adenina, guanina y citosina. La timina es exclusiva del ADN. El uracilo, del ARN. La timina es, en esencia, un uracilo al que se le ha añadido un grupo metilo en la posición 5 del anillo (de ahí su otro nombre, 5-metiluracilo), y esa pequeña modificación le confiere mayor resistencia frente a la desaminación espontánea, un tipo de daño químico que la citosina sufre con cierta frecuencia y que, en el ADN, los sistemas de reparación deben corregir continuamente.

Apareamiento de bases complementarias

Las bases no se asocian al azar. En el ADN de doble cadena, la adenina forma dos puentes de hidrógeno con la timina (A=T), y la guanina forma tres con la citosina (G≡C). Erwin Chargaff descubrió esta regularidad en 1950, años antes de que se conociera la estructura de la doble hélice: en cualquier muestra de ADN, la proporción de adenina es igual a la de timina, y la de guanina igual a la de citosina. Las llamadas «reglas de Chargaff» fueron una de las pistas que Watson y Crick utilizaron para construir su modelo en 1953.

Con tres puentes de hidrógeno, el par G≡C es más estable que el par A=T, que solo tiene dos. Esta diferencia tiene una consecuencia mensurable: las regiones del ADN ricas en G y C requieren más energía para desnaturalizarse (separar las dos hebras) que las ricas en A y T, y la temperatura de fusión del ADN de un organismo se correlaciona directamente con su contenido en G+C. Las bacterias termófilas, por ejemplo, suelen tener genomas con un porcentaje de G+C superior al 60 %, una adaptación que contribuye a la estabilidad de su ADN a altas temperaturas.

Preguntas frecuentes

¿Por qué se llaman «bases» si forman ácidos nucleicos?

Porque el carácter ácido del ADN y del ARN no proviene de las bases sino de los grupos fosfato del esqueleto. Las bases nitrogenadas, con sus nitrógenos capaces de aceptar protones, son químicamente básicas. El nombre «ácido nucleico» describe la molécula completa, no uno de sus componentes.

¿Cuántas bases nitrogenadas existen?

Cinco son las principales en los ácidos nucleicos convencionales. Hay, además, bases modificadas —como la 5-metilcitosina, relevante en la metilación del ADN, o la inosina, frecuente en el ARN de transferencia— que amplían el repertorio pero se generan por modificación postranscripcional, no directamente durante la síntesis.

¿Quién descubrió las bases nitrogenadas?

Albrecht Kossel, entre 1885 y 1901, las aisló y caracterizó a partir de tejidos animales y de levadura. Recibió el Nobel en 1910. El nombre de cada base tiene orígenes distintos: adenina deriva de «glándula» (del griego ἀδήν, porque se aisló del páncreas), timina del timo, guanina del guano de murciélago y uracilo del ácido úrico.

Referencias

1. National Human Genome Research Institute (NHGRI). Ácido desoxirribonucleico (ADN) — Hoja informativa.
2. MedlinePlus Genetics. ¿Qué es el ADN?.
3. National Human Genome Research Institute (NHGRI). Par de bases — Glosario de genética.
4. Manual MSD, versión para público general. Genes y cromosomas.