6.3: Accoppiamento della base del DNA

Il DNA assomiglia ad una scala spiraliforme, e i pioli della scala del DNA corrispondono a coppie complementari di basi azotate. Secondo le regole di accoppiamento delle basi, l’adenina si coniuga alla timina, una pirimidina, attraverso due legami idrogeno. La guanina, una purina, si accoppia con la citosina, una pirimidina, attraverso tre legami idrogeno.

Perché le purine si accoppiano sempre con le pirimidine? A causa di vincoli sterici, cioè restrizioni spaziali, imposte dalla struttura del fosfato di zucchero del DNA:solo uno spazio angstrom di 10.85 è disponibile per le coppie di basi in una doppia elica del DNA. Le purine hanno una struttura a doppio anello.

perciò, due purine insieme saranno troppo grandi per adattarsi in questo spazio. D’altra parte, se mettiamo insieme due pirimidine, che contengono un solo anello, la distanza tra loro sarà troppo grande per formare legami idrogeno, che sono lunghi circa 2 angstroms. Se uniamo invece una purina e una pirimidina, esse si inseriscono perfettamente all’interno dell’elica del DNA e sono abbastanza vicine per formare legami idrogeno.

I legami idrogeno possono formarsi quando un atomo di idrogeno si trova a circa 2 angstrom di distanza da un atomo di elettroni, come ossigeno o azoto. L’adenina ha un atomo di idrogeno vicino ad un ossigeno della timina, e la timina ha un idrogeno vicino ad un azoto dell’adenina;questo porta alla formazione di due legami idrogeno. L’adenina non può formare legami idrogeno con la citosina, perché la citosina ha un atomo di idrogeno dove sarebbe l’ossigeno della timina, e l’atomo di idrogeno presente nella timina è assente nella citosina.

Un fenomeno simile si verifica nella coppia di basi guanina-citosina dove un ossigeno della guanina e un ossigeno e un azoto della citosina sono posizionati ciascuno attraverso 00:02:03.870 00:02:07.560 un idrogeno, il che porta alla formazione di tre legami idrogeno, fenomeno che non avviene nell’accoppiamento di basi guanina-timina. L’alta specificità dell’appaiamento di basi, grazie all’aiuto degli enzimi di replicazione del DNA, è il motivo per cui l’adenina si accoppia sempre con la timina e la guanina si accoppia sempre con la citosina.