Zawartość
- Cztery zasady azotowe
- Reguła Chargaffs
- Wyjaśnienie reguły Chargaffs
- Korzystanie z uzupełniających zasad parowania zasad
Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) jest tym, co koduje dla wszystkich komórkowy informacja genetyczna na Ziemi. Całe życie komórkowe, od najmniejszych bakterii po największego wieloryba w oceanie, wykorzystuje DNA jako materiał genetyczny.
Uwaga: Niektóre wirusy wykorzystują DNA jako materiał genetyczny. Jednak niektóre wirusy używają zamiast tego RNA.
DNA jest rodzajem kwasu nukleinowego złożonego z wielu podjednostek zwanych nukleotydami. Każdy nukleotyd ma trzy części: 5-węglowy cukier rybozowy, grupę fosforanową i zasadę azotową. Dwa komplementarne pasma DNA łączą się dzięki wiązaniu wodoru między zasadami azotowymi, które pozwalają DNA stworzyć formę drabinkową, która skręca się w słynną podwójną helisę.
Jego wiązanie między zasadami azotowymi, które pozwala na utworzenie tej struktury. W DNA istnieją cztery opcje azotowe: adenina (A), tymina (T), cytozyna (C) i guanina (G). Każda zasada może wiązać się tylko ze sobą, A z T i C z G. Nazywa się to uzupełniająca zasada parowania zasad lub Chargaffs rządzą.
Cztery zasady azotowe
W podjednostkach nukleotydowych DNA istnieją cztery zasady azotowe:
Każdą z tych baz można podzielić na dwie kategorie: zasady purynowe i zasady pirymidynowe.
Adenina i guanina są przykładami zasady purynowe. Oznacza to, że ich struktura jest zawierającym azot pierścieniem sześciu atomów połączonym z zawierającym azot pierścieniem pięciu atomów, które dzielą dwa atomy w celu połączenia dwóch pierścieni.
Tymina i cytozyna są przykładami zasady pirymidynowe. Te zasady składają się z pojedynczego pierścienia sześciu atomów zawierającego azot.
Uwaga: RNA zastępuje tyminę inną zasadą pirymidynową zwaną uracylem (U).
Reguła Chargaffs
Reguła Chargaffs, znana również jako zasada komplementarnego parowania zasad, stwierdza, że parami zasad DNA są zawsze adenina z tyminą (A-T) i cytozyna z guaniną (C-G). Puryna zawsze łączy się z pirymidyną i na odwrót. Jednak A nie łączy się z C, mimo że jest to puryna i pirymidyna.
Ta reguła została nazwana na cześć naukowca Erwina Chargaffa, który odkrył, że w zasadzie prawie wszystkie cząsteczki DNA mają zasadniczo równe stężenia adeniny i tyminy, a także guaniny i cytozyny. Te stosunki mogą się różnić między organizmami, ale rzeczywiste stężenia A są zawsze zasadniczo równe T i takie same jak G i C. Na przykład u ludzi jest około:
To potwierdza komplementarną zasadę, że A musi sparować z T, a C musi sparować z G.
Wyjaśnienie reguły Chargaffs
Dlaczego tak jest?
Ma to związek zarówno z wiązanie wodorowe który łączy komplementarne nici DNA wraz z wolne miejsce między dwoma pasmami.
Po pierwsze, istnieje około 20 Å (angstremów, gdzie jedna angstrem jest równa 10-10 metrów) między dwoma komplementarnymi niciami DNA. Dwie puryny i dwie pirymidyny razem zajęłyby po prostu zbyt dużo miejsca, aby zmieścić się w przestrzeni między dwoma pasmami. Dlatego A nie może wiązać się z G, a C nie może wiązać się z T.
Ale dlaczego nie możesz zamienić, które puryny wiążą się z którą pirymidyną? Odpowiedź ma związek z tym wiązanie wodorowe który łączy zasady i stabilizuje cząsteczkę DNA.
Jedynymi parami, które mogą tworzyć wiązania wodorowe w tej przestrzeni, są adenina z tyminą i cytozyna z guaniną. A i T tworzą dwa wiązania wodorowe, podczas gdy C i G tworzą trzy. Te wiązania wodorowe łączą dwie nici i stabilizują cząsteczkę, co pozwala jej na utworzenie podwójnej helisy przypominającej drabinę.
Korzystanie z uzupełniających zasad parowania zasad
Znając tę zasadę, możesz zrozumieć komplementarną nić do pojedynczej nici DNA na podstawie tylko sekwencji pary zasad. Powiedzmy na przykład, że znasz sekwencję jednej nici DNA, która jest następująca:
AAGCTGGTTTTGACGAC
Korzystając z uzupełniających zasad parowania zasad, możesz dojść do wniosku, że komplementarna nić to:
TTCGACCAAAACTGCTG
Nici RNA są również komplementarne z wyjątkiem tego, że RNA używa uracylu zamiast tyminy. Możesz więc wnioskować o nici mRNA, która byłaby wytwarzana z tej pierwszej nici DNA. To byłby:
UUCGACCAAAACUGCUG