La struttura a doppia elica del DNA

La struttura del DNA secondo Watson e Crick è così importante perché, oltre a chiarire la struttura di quella che è ragionevolmente la molecola centrale della vita, ha suggerito il meccanismo molecolare dell'ereditarietà. Questi due studiosi studiarono il DNA-B che è considerato la forma nativa poiché il suo assetto ai raggi X assomiglia a quello del DNA delle teste intatte degli spermatozoi e proposero le seguenti caratteristiche:
1.Essa consiste in due filamenti polinucleotidici che si avvolgono intono ad un asse comune con un andamento destrorso formando una doppia elica di circa 20 Å di diametro. I due filamenti sono antiparalleli (corrono in direzioni opposte) e si avvolgono l'uno intorno all'altro in modo da non poter essere separati senza svolgere l'elica (un fenomeno noto come avvolgimento plectonemico). Le basi occupano la parte centrale dell'elica mentre le sue catene di zucchero-fosfato sono avvolte alla sua periferia riducendo quindi al minimo le repulsioni tra i gruppi fosfato carichi.
2.I piani delle basi sono praticamente perpendicolari all'asse dell'elica. Ciascuna base è legata con legami idrogeno a una base sul filamento opposto formando una coppia di basi planare. Sono queste interazioni di tipo legami idrogeno, un fenomeno noto come appaiamento delle basi complementari, che danno origine all'associazione specifica delle due catene della doppia elica.
3.L'elica “ideale” di DNA-B ha 10 coppie di basi (bp) per giro (una torsione dell'elica di 36° per bp) e, poiché le basi aromatiche hanno uno spessore notevole e sono parzialmente incolonnate l'una sull'altra (incolonnamento di basi) l'elica ha un passo (innalzamento per giro) di 34 Å.
La caratteristica più notevole della struttura secondo Watson e Crick è che essa può accettare sono due tipi di coppie di basi: ciascun residuo di adenina si deve appaiare con un residuo di timina e viceversa e ciascun residuo di guanina si deve appaiare con un residuo di citosina e viceversa. La geometria di queste coppie A—T e G—C è appunto detta coppie di basi secondo Watson e Crick. Le due profonde scanalature che si trovano all'esterno, con andamento a spirale, del DNA-B, tra le catene di zuccheri-fosfati hanno dimensioni diverse perché: (1) il limite superiore di ciascuna coppia di basi è strutturalmente distinto dal limite inferiore e (2) perché i residui di desossiribosio sono asimmetrici. La scanalatura secondaria è quella in cui l'angolo C(1')-elica asse-C(1') è <180° stretta e profonda (accesso allo scheletro periferico), mentre la scanalatura principale si apre verso il limite opposto di ciascuna coppia di basi ed è larga e profonda (accesso alle basi).