Tartalom
- A négy nitrogénbázis
- Chargaffs Rule
- Chargaffok magyarázata
- Kiegészítő alap-párosítási szabályok használata
A dezoxiribonukleinsav (DNS) kódolja mindazt sejtes genetikai információk a Földön. A sejtek élettartama a legkisebb baktériumoktól az óceán legnagyobb bálnáig a DNS-t használja genetikai anyagként.
Jegyzet: Egyes vírusok DNS-t használnak genetikai anyagként. Néhány vírus ehelyett RNS-t használ.
A DNS egy nukleinsavtípus, amely sok alegységből áll, úgynevezett nukleotidok. Mindegyik nukleotid három részből áll: egy 5 szénszénből álló ribózcukor, egy foszfátcsoport és egy nitrogénbázis. Kettő kiegészítő szálak A DNS-ek összekapcsolódnak a nitrogén bázisok hidrogénkötésének köszönhetően, amely lehetővé teszi a DNS számára, hogy létraszerű formát képezzen, amely becsavarodik a híres kettős spirálba.
A nitrogén bázisok közötti kötés lehetővé teszi ennek a szerkezetnek a kialakulását. A DNS-ben négy nitrogénbázisú lehetőség van: adenin (A), timin (T), citozin (C) és guanin (G). Mindegyik bázis csak egymással kötődik, A T-vel és C G-vel. Ezt nevezzük kiegészítő bázispárosítási szabály vagy Chargaffok szabálya.
A négy nitrogénbázis
A DNS nukleotid alegységekben négy nitrogénbázis van:
Ezeket az alapokat két kategóriába lehet osztani: purin bázisok és pirimidin bázisok.
Az adenin és a guanin példák erre purin bázisok. Ez azt jelenti, hogy szerkezetük nitrogéntartalmú hat atom gyűrű, amely nitrogéntartalmú öt atom gyűrűvel van összekötve, amelyeknek két atomja megoszlik a két gyűrű összekapcsolásához.
A timin és a citozin példák pirimidin bázisok. Ezek a bázisok egyetlen nitrogéntartalmú hat atom gyűrűből állnak.
Jegyzet: Az RNS a timint egy másik pirimidin bázissal helyettesíti, az úgynevezett uracilt (U).
Chargaffs Rule
A chargaffok szabálya, amelyet komplementer bázispárosítási szabálynak is neveznek, kimondja, hogy a DNS bázispárok mindig adenin a timinnal (A-T) és a citozin guaninnal (C-G). A purin mindig párosul egy pirimidinnel és fordítva. Azonban A nem párosul a C-vel, annak ellenére, hogy purin és pirimidin.
Ezt a szabályt Erwin Chargaff tudósról nevezték el, aki rájött, hogy szinte az összes DNS-molekulában lényegében azonos az adenin és a timin, valamint a guanin és a citozin koncentrációja. Ezek az arányok az organizmusok között változhatnak, de az A tényleges koncentrációja mindig lényegében megegyezik a T-vel, és megegyezik a G-vel és C-vel. Például az emberekben körülbelül:
Ez alátámasztja azt a kiegészítő szabályt, miszerint A párosul T-vel és C párosul G-vel.
Chargaffok magyarázata
De miért van ez a helyzet?
Mindkettőnek köze van a hidrogénkötés amely csatlakozik a komplementer DNS szálakhoz a elérhető tér a két szál között.
Először is körülbelül 20 Å van (angströmek, ahol egy angstróma 10-gyel egyenlő)-10 méter) a DNS két komplementer szálja között. Két purin és két pirimidin együttesen túl sok helyet foglalna el ahhoz, hogy beleférjen a két szál közötti térbe. Ez az oka annak, hogy A nem kötődik G-vel, és C nem kötődik T-vel.
De miért nem cserélheted meg, mely purinkötések kötődnek melyik pirimidinhez? A válasznak köze van hozzá hidrogénkötés amely összeköti a bázisokat és stabilizálja a DNS-molekulát.
Az egyetlen pár, amely hidrogénkötéseket hozhat létre ebben a térben, az adenin a timinnal és a citozin a guaninnal. A és T két hidrogénkötést, míg C és G három. Ezek a hidrogénkötések, amelyek csatlakoznak a két szálhoz és stabilizálják a molekulát, lehetővé téve a létraszerű kettős spirál kialakítását.
Kiegészítő alap-párosítási szabályok használata
Ismerve ezt a szabályt, kitalálhatja a komplementer szálat egyetlen DNS-szálhoz, csak az alappár szekvencia alapján. Tegyük fel például, hogy ismeri az egyik DNS-szál szekvenciáját, amely a következő:
AAGCTGGTTTTGACGAC
A kiegészítő bázispárosítási szabályok alkalmazásával megállapíthatjuk, hogy a komplementer szál:
TTCGACCAAAACTGCTG
Az RNS szálak szintén kiegészítik azzal a kivétellel, hogy az RNS uracilt használ a timin helyett. Tehát levonhatja azt az mRNS-szálat is, amelyet az első DNS-szál előállít. Lenne:
UUCGACCAAAACUGCUG