Le coppie di basi sono coppie di nucleotidi uniti con un legame idrogeno presente nel DNA e nell’RNA. Questo materiale genetico è tipicamente a doppio filamento, con una struttura che ricorda una scala, e ogni set di coppie di basi costituisce un singolo piolo della scala. Le coppie di basi hanno una serie di proprietà interessanti che le rendono argomenti di interesse, e capire come funzionano le coppie di basi è importante per molti genetisti.
I nucleotidi che compongono il DNA sono adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G). Nell’RNA, la timina viene sostituita con l’uracile (U). Insieme, questi piccoli composti chimici costituiscono il codice genetico di un organismo, con la loro disposizione che codifica per la produzione di un certo numero di proteine. L’adenina può legarsi solo con la timina e la cistosina può legarsi solo con la guanina. Ciò significa, ad esempio, che quando si esamina un filamento di DNA, se c’è una A su un’estremità di un piolo, una T deve essere sull’altra.
L’adenina e la guanina sono entrambi tipi di molecole note come purine, mentre la timina e la citosina sono pirimidine. Le purine sono più grandi, con una struttura che impedisce a due di esse di stare su un piolo della scala, mentre le pirimidine sono troppo piccole. Ciò significa che l’adenina non può diventare una coppia di basi con la guanina e la timina non può essere una coppia di basi con la citosina.
Ci si potrebbe ragionevolmente chiedere perché la purina adenina non possa legarsi con la pirimidina citosina e perché la timina non possa legarsi con la guanina. La risposta ha a che fare con la struttura molecolare di questi composti; l’adenina non può formare un legame idrogeno con la citosina, proprio come la timina non può formare un legame idrogeno con la guanina. Queste proprietà dettano la disposizione fondamentale delle coppie di basi, con il composto su un’estremità del piolo che detta quale composto giacerà sull’altro lato.
Ci vogliono numerosi insiemi di coppie di basi per formare un singolo gene e ogni dato filamento di DNA può contenere numerosi geni oltre a sezioni di ciò che è noto come “DNA non codificante”, DNA che non sembra avere alcuna funzione. Il genoma umano contiene circa tre miliardi di coppie di basi, il che spiega perché ci è voluto così tanto tempo per sequenziare con successo il genoma umano e comprendere la disposizione delle coppie di basi non aiuta le persone a capire dove si trovano i geni specifici e cosa fanno quei geni. In un certo senso, le coppie di basi potrebbero essere considerate l’alfabeto con cui si scrive il libro del codice genetico.