基因组与染色质

碱基配对(A-T、G-C)

/ BAYS PAIR-ing /

想象拉链的两半:每一侧的每一颗齿都只与正对面那颗相配的齿吻合,于是拉链能干净又可预测地合拢。DNA 的信息也建立在同一个想法上。这里的“齿”是四个化学字母——腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)——它们按一条严格的规则成对:A 只与 T 攥在一起,G 只与 C 攥在一起。正是这种配对把双螺旋的两条链拴在了一起。

为什么偏偏是这几对搭档?每个碱基都有特定的形状和一组能形成微弱氢键的位点。A 与 T 靠两个氢键吻合;G 与 C 靠三个氢键吻合。一个嘌呤(较大的 A 或 G)总是与一个嘧啶(较小的 T 或 C)配对,于是梯子的每一根横档宽度都相同,螺旋因而保持平滑。错配的碱基对(比如 A 配 G)在几何上不吻合、也形成不了恰当的氢键,所以很不稳定,会被细胞的机器拒绝或修复。

这条单一规则,是 DNA 能作为一种信息分子运作的最深层原因。因为每个碱基都指定了自己的搭档,两条链就互为互补的副本:把它们拉开,每一条都是重建另一条的完美模板。这是 DNA 复制的基础,也是细胞把 DNA 读成 RNA 的方式。同样的逻辑——靠形状配对的字母——驱动着从 PCR 到 DNA 测序的各种实验室工具。

由于 G-C 对共享三个氢键、而 A-T 对只共享两个,富含 G 和 C 的 DNA 片段更难被拉开——这就是为什么这些区域在实验室里要在更高温度下才会分开。

三个键对两个键:为什么 G-C 对比 A-T 抓得更牢。

在 RNA 中规则几乎相同,只是尿嘧啶(U)取代了胸腺嘧啶,所以 A 与 U 配对,而不是与 T 配对。

又称
complementary base pairingWatson-Crick pairing互补配对互補配對