Structura secundară a ADN-ului
Structura tridimensională a ADN-ului a făcut obiectul unui efort intens de cercetare la sfârșitul anilor 1940 și începutul anilor 1950. Lucrările inițiale au arătat că polimerul avea o structură repetitivă regulată. În 1950, Erwin Chargaff de la Universitatea Columbia a arătat că cantitatea molară de adenină (A) din ADN era întotdeauna egală cu cea de timină (T). În mod similar, el a arătat că cantitatea molară de guanină (G) era aceeași cu cea de citosină (C). Chargaff nu a tras nicio concluzie din munca sa, dar alții au făcut-o curând.
La Universitatea Cambridge, în 1953, James D. Watson și Francis Crick au anunțat că au un model pentru structura secundară a ADN-ului. Folosind informațiile din experimentele lui Chargaff (precum și alte experimente) și datele din studiile cu raze X ale lui Rosalind Franklin (care au implicat chimie, fizică și matematică sofisticate), Watson și Crick au lucrat cu modele care nu se deosebeau de un set de construcție pentru copii și au ajuns în cele din urmă la concluzia că ADN-ul este compus din două lanțuri de acid nucleic care se desfășoară antiparalel unul față de celălalt – adică unul lângă altul, cu capătul 5′ al unui lanț lângă capătul 3′ al celuilalt. Mai mult decât atât, așa cum a arătat modelul lor, cele două lanțuri sunt răsucite pentru a forma o dublă helix – o structură care poate fi comparată cu o scară în spirală, cu grupurile fosfat și zahăr (coloana vertebrală a polimerului de acid nucleic) reprezentând marginile exterioare ale scării. Bazele purinică și pirimidinică sunt orientate spre interiorul spiralei, guanina fiind întotdeauna opusă citosinei și adenina întotdeauna opusă timinei. Aceste perechi de baze specifice, denumite baze complementare, sunt treptele sau treptele din analogia noastră cu scara (Figura \(\PageIndex{2}\\)).
Structura propusă de Watson și Crick a oferit indicii cu privire la mecanismele prin care celulele sunt capabile să se dividă în două celule fiice identice și funcționale; la modul în care datele genetice sunt transmise noilor generații; și chiar la modul în care proteinele sunt construite conform specificațiilor cerute. Toate aceste abilități depind de împerecherea unor baze complementare. Figura \(\PageIndex{3}\) prezintă cele două seturi de perechi de baze și ilustrează două lucruri. În primul rând, o pirimidină este împerecheată cu o purină în fiecare caz, astfel încât dimensiunile lungi ale ambelor perechi sunt identice (1,08 nm).
Dacă două pirimidine ar fi împerecheate sau două purine ar fi împerecheate, cele două pirimidine ar ocupa mai puțin spațiu decât o purină și o pirimidină, iar cele două purine ar ocupa mai mult spațiu, așa cum este ilustrat în figura \(\PageIndex{4}\). Dacă aceste împerecheri ar avea loc vreodată, structura ADN-ului ar fi ca o scară realizată cu trepte de lățimi diferite. Pentru ca cele două șiruri ale dublei helixuri să se potrivească perfect, o pirimidină trebuie să fie întotdeauna împerecheată cu o purină. Al doilea lucru pe care ar trebui să îl observați în figura \(\PageIndex{3}\) este că împerecherea corectă permite formarea a trei cazuri de legături de hidrogen între guanină și citozină și a două între adenină și timină. Contribuția aditivă a acestei legături de hidrogen conferă o mare stabilitate dublei helixuri de ADN.
.