Quando Gregor Mendel scoprì per la prima volta le unità di eredità chiamate geni, non aveva idea del grado di complicanza della struttura del DNA. La collaborazione di molti scienziati in seguito mostrò che il DNA era organizzato in un complicato modello di zuccheri, gruppi fosfato e acidi nucelici noti come doppia elica. Gli zuccheri e i fosfati formano i lati della scala mentre gli acidi nucleici compongono i pioli.

La doppia elica

Le molecole di DNA sono strutture altamente condensate ed elaborate che contengono grandi quantità di informazioni genetiche. Scoperto per la prima volta da Friedrich Miescher nel 1868, il DNA è stato studiato da ricercatori come Erwin Chargraff, che ha confrontato il DNA di diverse specie e Rosalind Franklin, che ha esaminato le molecole di DNA con i raggi X. Elaborando il lavoro dei colleghi scienziati, James Watson e Francis Crick proposero nell'aprile 1953 che il materiale genetico fosse sistemato nella doppia elica con uno scheletro di fosfato di zucchero e pioli di acido nucleico.

Acidi nucleici

Nel DNA sono presenti quattro tipi di acidi nucleici: adenina, timina, citosina e guanina. Gli acidi nucleici, noti anche come basi, servono come elementi costitutivi del DNA. Il sequenziamento ordinato di queste basi costituisce il codice genetico di un singolo filamento di DNA. Quando due filamenti si uniscono per formare la caratteristica struttura a doppia elica, gli acidi nucleici si accoppiano per formare i pioli nel centro dell'elica.

Purine e piramidine

Gli acidi nucleici del DNA si dividono in due gruppi, con adenina e guanina chiamate purine, e timina e citosina chiamate piramidine. Le purine hanno una struttura chimica in cui due anelli di atomi si uniscono. Le piramidali hanno un singolo anello. La struttura ad anello ha un ruolo importante nel modo in cui due filamenti di DNA si attaccano per formare la doppia elica.

Coppie di base complementari

Per formare i pioli della doppia elica, gli acidi nucleici si legano in un modo noto come accoppiamento di base complementare. Questo abbinamento non è casuale; le piramidi ad anelli singoli si incollano solo attraverso l'elica con purine a doppio anello. Nello specifico, l'adenina si accoppia sempre con la timina e la citosina si accoppia sempre con la guanina. Quando le coppie di basi complementari si trovano l'una all'altra, si attaccano attraverso una serie di legami a idrogeno e una serie di filamenti di DNA antiparalleli diventa una doppia elica di materiale genetico.