Figura prezintă modelul propus în 1953 de biochimiștii James D. Watson și Francis H. C. Crick pentru structura ADN-ului (acidul dezoxiribonucleic), un model acceptat universal. Molecula este desenată ca o scară răsucită. Cele două benzi care se împletesc sunt cele două lanțuri (catene) de nucleotide, iar barele dintre ele sunt treptele scării, fiecare formată dintr-o pereche de baze azotate. În stânga sus, o nucleotidă este desenată separat, iar legenda din stânga, „Componentele ADN-ului”, explică literele și formele folosite în desen.

Nucleotida, unitatea de bază

Asemenea proteinelor, acizii nucleici sunt molecule foarte mari, alcătuite din multe subunități, numite nucleotide. Nucleotida desenată separat este cea încadrată cu linie punctată în prima treaptă a helixului, iar săgeata punctată arată de unde a fost scoasă. Are trei componente:

• Dezoxiriboza (S), glucida ADN-ului, o pentoză (glucidă cu 5 atomi de carbon).
• Gruparea fosfat (P), legată de dezoxiriboză.
• Baza azotată, o moleculă care conține azot și poartă acest nume pentru că are proprietăți bazice. În nucleotida din desen, baza este adenina (A), legată tot de dezoxiriboză.

Componentele ADN-ului

Legenda enumeră cele patru baze azotate ale ADN-ului: guanina (G), citozina (C), adenina (A) și timina (T). Adenina și guanina sunt molecule purinice, iar citozina și timina sunt molecule pirimidinice. Fiecare bază are capătul desenat în alt fel, iar ultimele două rânduri amintesc că P este gruparea fosfat și S este dezoxiriboza.

Dezoxiriboza și timina sunt tocmai componentele care deosebesc ADN-ul de ARN. ARN-ul conține riboză în loc de dezoxiriboză și uracil în loc de timină.

Cele două lanțuri

Nucleotidele se leagă între ele și formează două lanțuri lungi, benzile notate la capetele de jos cu Lanțul 1 și Lanțul 2. Grupările fosfat leagă moleculele de dezoxiriboză una de cealaltă, formând așa-numitul „schelet” al lanțului. În partea de sus a desenului, pe ambele benzi, S și P se succed alternativ, iar bazele se prind de benzi în dreptul dezoxiribozei. Mai jos, benzile sunt desenate simplificat, fără litere. Bazele sunt îndreptate spre interior, precum treptele unei scări.

Împerecherea bazelor

Fiecare treaptă este formată din două baze, câte una de pe fiecare lanț. În ADN, adenina se împerechează cu timina, iar citozina cu guanina, așa că orice treaptă este fie o pereche A-T, fie o pereche G-C. Adenina și timina sunt complementare, ca și guanina și citozina, iar acest mod de aranjare constituie principiul complementarității bazelor. Formele din desen fac regula ușor de văzut: capătul rotunjit al adeninei intră în scobitura rotunjită a timinei, iar proeminența dreptunghiulară a guaninei intră în crestătura citozinei.

Citite de la stânga la dreapta, cele 12 trepte din desen sunt, de sus în jos, A-T, G-C, T-A, C-G, iar acest grup de patru perechi se repetă de trei ori.

Bazele celor două lanțuri sunt menținute împreună prin legături de hidrogen, legături slabe, desenate ca linii punctate între bazele fiecărei perechi. Eticheta „Legături de hidrogen” indică liniile punctate de la capătul adeninei din nucleotida desenată separat, prin care aceasta se leagă de timina de pe celălalt lanț.

Dublul helix și codul genetic

Cele două lanțuri se împletesc și formează un dublu helix, asemănător unei scări în spirală. Succesiunea bazelor de-a lungul lanțului dictează ordinea corectă a aminoacizilor din proteinele care urmează să fie sintetizate și reprezintă esența codului genetic. Prima etapă a sintezei proteice, transcripția, se bazează tot pe complementaritatea bazelor: o catenă de ARN mesager este sintetizată după bazele unei catene de ADN (Figura 3.9).

ADN-ul se găsește în cei 46 de cromozomi ai nucleului celular (46 de molecule de ADN), este materialul din care sunt formate genele și are funcții de sinteză proteică și de transmitere a informației genetice.

Legătura cu replicarea

Pentru că fiecare bază are o singură parteneră posibilă, succesiunea de pe un lanț o stabilește pe cea de pe celălalt. Pe acest lucru se sprijină replicarea ADN-ului, care are loc înainte ca celula să se dividă: enzime specializate „desfac” dublul helix, bazele expuse de pe fiecare catenă își atrag nucleotidele complementare, iar enzima ADN polimerază le unește într-un șir lung de nucleotide. Fiecare nou dublu helix păstrează astfel câte o catenă veche, motiv pentru care procesul se numește replicare semiconservativă (Figura 2.9).