الاقتران الأساسي وإصلاح الحمض النووي

يشبه الـDNA سلّمًا ملتويًا. ودرجات سلّم الـDNA بمثابة أزواج مكمّلة من القواعد النيتروجينية. وفقًا لقواعد تشكيل الأزواج القاعدية،فإن أدنين،الذي هو بيورين،يقترن مع الثايمين،والذي هو بيريميدين،بواسطة رابطيتين هيدروجينيتين.

كما يقترن غوانين،الذي هو بيورين،مع السايتوسين،الذي هو بيريميدين،بواسطة ثلاث روابط هيدروجينية. لكن لماذا تقترن البيورينات دائمًا مع البيريميدينات؟نتيجة إعاقات فراغية،يفرضها سكر الفوسفات الذي يشكل عماد الـDNA،لا يتوفر سوى 10.85 أنغستروم من الحيز للأزواج القاعدية في الحلزون المزدوج لـDNA. تكون بنية البيورينات على شكل حلقتين.

لذلك فإن اثنين منها معًا أكبر من أن يتسع لهما هذا الحيز. وفي المقابل،إذا وضعنا بيريميدتين معًا،علمًا أن كل واحدة منهما تتألف من حلقة واحدة،فستكون المسافة بينهما أطول من أن تشكل روابط هيدروجينية،إذ يبلغ طولها قرابة 2 أنغستروم. لكن إذا زاوجنا بين بيورين وبيريميدين،يتلاءمان تمامًا مع الحيز المتوفر في حلزون الـDNA المزدوج ويكونان متقاربان بما يكفي لتشكيل روابط هيدروجينية.

يمكن أن تتشكل الروابط الهيدروجينية عندما تكون ذرة هيدروجين على بعد 2 أنغستروم تقريبًا عن ذرة كهروسالبة،كالأكسجين والنيتروجين. يحتوي أدنين على ذرة هيدروجين واحدة قريبة من ذرة أكسجين وثايمين. ويحتوي الثايمين على ذرة هيدروجين واحدة قريبة من ذرة نيتروجين وأدنين.

يؤدي هذا إلى تشكّل رابطتين هيدروجينيتين. لا يستطيع الأدنين أن يشكل روابط هيدروجينية مع السايتوسين،لأن السايتوسين يحتوي على ذرة هيدروجين في المكان الذي كان مخصصًا لذرتي الأكسجين والثايمين. كما أن ذرة الهيدروجين الموجودة في الثايمين،غائبة في السايتوسين.

تحدث ظاهرة مشابهة في الزوج القاعدي المكون من الغوانين والسايتوسين حيث ذرة أكسجين في الغوانين،وذرتي أكسجين ونيتروجين في السايتوسين،تتمركز جميعها بعيدًا عن ذرة الهيدروجين،مما يؤدي إلى تشكيل ثلاث روابط هيدروجينية،وهذا لا يحدث في زوج الغوانين والثايمين. الخصوصية العالية للاقتران بين القواعد،ومساعدة إنزيمات تضاعف الـDNA،هو ما يجعل أدنين يقترن دائمًا مع ثايمين ويجعل غوانين يقترن دائمًا مع سايتوسين.