DNA碱基配对

DNA 像一个扭曲的梯子。DNA 阶梯的梯级是互补的 含氮碱基对。根据碱基配对规则，腺嘌呤，一种嘌呤，与胸腺嘧啶配对，胸腺嘧啶是一种嘧啶，有两个氢键。鸟嘌呤，一种嘌呤，与胞嘧啶一起出现，胞嘧啶是一种嘧啶，带有三个氢键。但为什么嘌呤总是和嘧啶配对？由于空间限制，这是 DNA 的磷酸糖主链 所施加的空间限制，DNA 双螺旋结构的碱基对空间 只有 10.85 埃。嘌呤具有双环结构。因此，两个嘌呤加在一起太大，无法容纳在这个空间中。另一方面，如果我们把 仅包含一个环的两个嘧啶放在一起，它们之间的距离会太大，无法形成只有大约 2 埃长的氢键。但是，如果我们把一个嘌呤和一个嘧啶配对，它们就能完美地嵌入 DNA 螺旋结构中 并且足够接近，形成氢键。当一个氢原子距离一个电负性原子，例如氧或氮，大约 2 埃时，就可以形成氢键。腺嘌呤 带有一个氢原子，靠近氧和胸腺嘧啶。胸腺嘧啶带有一个氢原子，靠近氮和腺嘌呤。这导致两个氢键的形成。腺嘌呤不能与胞嘧啶形成氢键，因为胞嘧啶带有一个氢原子，占据了氧和胸腺嘧啶的位置。胸腺嘧啶中存在的氢原子 在胞嘧啶中不存在。类似的现象发生在鸟嘌呤胞嘧啶碱基对中，其中鸟嘌呤中的氧和胞嘧啶中的氧和氮各自位于氢的相对面，导致形成三个氢键，这在鸟嘌呤胸腺嘧啶碱基对中 不会发生。碱基配对的高度特异性，加上 DNA 复制酶的帮助，就是为什么腺嘌呤总是与胸腺嘧啶配对，鸟嘌呤总是与胞嘧啶配对的原因。