Propiedades físico-químicas de las bases nitrogenadas

1.- Hidrofobia y disposición coplanar de los enlaces

El carácter hidrófobo viene dado por la naturaleza aromática de los anillos purínicos y pirimidínicos. Por tanto, son insolubles en agua a pH fisiológico.

Son planas porque los C tienen orbitales moleculares sp2 (tres orbitales moleculares en un plano y uno p perpendicular que sirve para formar el doble enlace). Lógicamente, es una estructura resonante.

2.- Dipolos

Las bases tienen átomos muy electronegativos (N y O) dentro y fuera del anillo aromático, por lo que existe una atracción asimétrica de los electrones de la molécula y, por tanto, se forman dipolos que permiten formar puentes de hidrógeno.

dipolos

De todos los posibles, los más importantes son los que van a servir para formar los puentes de hidrógeno de Watson y Crick para formar el DNA bicatenario a pH7. A diferente pH, la estructura se debilita al cambiar la disposición electrónica de las bases: por protonación a pH ácido, o por desprotonación a pH básico.

pH

3.- Tautomería

Watson y Crick postularon la tautomería de las bases para explicar que se puedan aparear de manera distinta a la que ellos proponían y generar mutaciones espontáneas. Hoy se sabe que dichas formas existen debido a la migración de los electrones por los dobles enlaces conjugados. Hay dos tipos de tautomería:

Tautomería ceto-enólica (lactama-lactima)
Interconvierte un grupo ceto (=O) y enol (—OH) extracíclicos cerca de un N cíclico. Se puede producir en la G, C, T y U. Las lactimas imprimen un fuerte carácter ácido a las bases.
Tautomería imina-amina
Interconvierte un amino (—NH2) extracíclico en un imino (=NH) cerca de un N cíclico. Se puede dar en G, A y C.

tautom

Las formas tautoméricas (enol e imina, respectivamente) son unas 10 000 más inestables. La A sólo presenta un tipo de tautomería, y la G y C dos. La T presenta dos formas tautoméricas, pero ambas cetoenólicas.

4.- Nauraleza básica

Todas las bases nitrogenadas son bases débiles al ser desprotonables a pH entre 9 y 10, aunque los grupos ceto (=O) pueden tautomerizar a enol (–OH), perder el protor y conferir cierta acidez. Al no tener ningún ceto, la A es la más básica de todas. Las C y G son levemente ácidas por tener un único sustituyente ceto. Las T y U son aún más ácidas por tener dos grupos cetónicos. Un caso extremo es el ácido úrico, que, a pesar de ser una base nitrogenada, tiene carácter ácido debido a los tres grupos ceto que contiene.

protonac

5.- Absorción de luz

Los electrones deslocalizados de anillos aromáticos se pueden excitar al recibir energía en forma de luz ultravioleta. En torno a 260 nm todas ellas absorben luz UV —desde los 259,5 nm de G hasta los 276 nm de C— y su coeficiente de extinción molar oscila entre el de la C (ε = 9  103 M–1cm–1) y el de la A (ε = 1,5  104 M–1cm–1); la media es 104 M-1 cm-1. Esta propiedad permite calcular la concentración a partir del coeficiente de extinción molar y la ecuación de Lambert-Beer:
A = L x C x ε
(A es la absorbancia a 260 nm, L es el paso de la cubeta, normalmente 1 cm, C es la concentración de la muestra, y ε el coeficiente de extinción molar).

absUV


Autor: M. Gonzalo Claros