6.3: DNA Baz Eşlenmesi

DNA bükülmüş bir merdivene benzer ve DNA merdiveninin basamakları, azotlu bazlardan oluşan tamamlayıcı çiftlerdir. Baz eşleştirme kurallarına göre, bir pürin olan adenin, iki hidrojen bağı ile, bir pirimidin olan timin ile eşleşir. Ve bir pürin olan guanin, üç hidrojen bağı ile, bir pirimidin olan sitozin ile eşleşir.

Peki ama neden pürinler her zaman pirimidinler ile eşleşir? Sterik kısıtlamalar, yani DNA’nın şeker fosfat omurgası tarafından uygulanan uzaysal kısıtlamalar nedeniyle, bir DNA çift sarmalında baz çiftleri için sadece 10, 85 angstromluk bir yer mevcuttur. Pürinler çift halkalı bir yapıya sahiptir.

Bu nedenle, iki pürin birlikte bu alana sığmayacak kadar büyük olacaktır. Öte yandan, sadece tek bir halka içeren iki pirimidini bir araya getirirsek, aralarındaki mesafe, yaklaşık 2 angstrom uzunluğundaki hidrojen bağlarını oluşturmak için çok büyük olacaktır. Ancak, bir pürini bir pirimidin ile eşleştirirsek, DNA sarmalının içine mükemmel bir şekilde sığarlar ve hidrojen bağları oluşturacak kadar da yakındırlar.

Hidrojen bağları, bir hidrojen atomu oksijen veya azot gibi elektronegatif bir atomdan yaklaşık 2 angstrom uzakta olduğunda oluşabilir. Adeninde, timindeki oksijene yakın bir hidrojen atomu vardır. Ve timinde, adenindeki azota yakın bir hidrojen vardır.

Bu, iki hidrojen bağının oluşmasına yol açar. Adenin, sitozin ile hidrojen bağları kuramaz;çünkü sitozin, oksijen ve timinin olacağı yerde bir hidrojen atomuna sahiptir. Ve timinde bulunan hidrojen atomu, sitozinde yoktur.

Benzer bir durum, guanin-sitozin baz çiftinde görülür. Burada, guanindeki bir oksijenin ve sitozindeki bir oksijen ve azotun her biri, bir hidrojenin karşısına yerleşerek, guanin-timin baz eşleştirmesinde gerçekleşmeyen, üç hidrojen bağının oluşmasına yol açar. DNA replikasyon enzimlerinin yardımıyla birlikte baz eşleşmesinin yüksek oranda özgüllüğü, adeninin her zaman timin ile ve guaninin her zaman sitozin ile eşleşmesinin nedenidir.