Obsah
- Štyri dusíkové základy
- Chargaffs Rule
- Chargaffs Rule Vysvetlenie
- Použitie doplnkových pravidiel párovania báz
Kyselina deoxyribonukleová (DNA) je kódom pre všetkých bunkový genetické informácie o Zemi. Celý bunkový život od najmenších baktérií po najväčšiu veľrybu v oceáne používa DNA ako svoj genetický materiál.
Poznámka: Niektoré vírusy používajú DNA ako svoj genetický materiál. Niektoré vírusy namiesto toho používajú RNA.
DNA je typ nukleovej kyseliny tvorený mnohými podjednotkami nazývanými nukleotidy. Každý nukleotid má tri časti: 5-uhlíkový ribózový cukor, fosfátovú skupinu a dusíkatú bázu. Dva komplementárne vlákna DNA sa spájajú vďaka vodíkovému spojeniu medzi dusíkatými bázami, ktoré umožňuje DNA vytvoriť rebríčkovú formu, ktorá sa skrúti do slávnej dvojzávitnice.
Jeho väzba medzi dusíkatými bázami umožňuje vznik tejto štruktúry. V DNA existujú štyri možnosti dusíkatej bázy: adenín (A), tymín (T), cytozín (C) a guanín (G). Každá báza sa môže viazať iba navzájom, A s T a C s G. Toto sa nazýva pravidlo doplnkového párovania báz alebo Chargaffs Rule.
Štyri dusíkové základy
V DNA nukleotidových podjednotkách existujú štyri dusíkaté bázy:
Každú z týchto základní možno rozdeliť do dvoch kategórií: purínové bázy a pyrimidínové bázy.
Príkladmi sú adenín a guanín purínové bázy, To znamená, že ich štruktúra je šesť atómový kruh obsahujúci dusík spojený s päť atómovým kruhom obsahujúcim dusík, ktoré zdieľajú dva atómy, aby spojili tieto dva kruhy.
Tymín a cytozín sú príklady pyrimidínové bázy, Tieto bázy sú tvorené jedným šesťčlenným kruhom obsahujúcim dusík.
Poznámka: RNA nahrádza tymín inou pyrimidínovou bázou nazývanou uracil (U).
Chargaffs Rule
Chargaffove pravidlo, známe tiež ako pravidlo komplementárneho párovania báz, uvádza, že dvojice báz DNA sú vždy adenín s tymínom (A-T) a cytozín s guanínom (C-G). Purín sa vždy spáruje s pyrimidínom a naopak. Avšak A nespáruje s C napriek tomu, že ide o purín a pyrimidín.
Toto pravidlo je pomenované po vedcovi Erwinovi Chargaffovi, ktorý zistil, že v podstate vo všetkých molekulách DNA sú v podstate rovnaké koncentrácie adenínu a tymínu, ako aj guanínu a cytozínu. Tieto pomery sa môžu medzi organizmami líšiť, ale skutočné koncentrácie A sú vždy v podstate rovnaké ako T a rovnaké ako u G a C. Napríklad u ľudí je to približne:
Toto podporuje doplnkové pravidlo, že A sa musí spárovať s T a C sa musí spárovať s G.
Chargaffs Rule Vysvetlenie
Prečo tomu tak je?
Týka sa to oboch vodíková väzba ktorá spája komplementárne vlákna DNA spolu s DNA dostupné miesto medzi dvoma prameňmi.
Po prvé, je tu asi 20 Á (angströmov, kde jeden angström sa rovná 10-10 metrov) medzi dvoma komplementárnymi reťazcami DNA. Dva puríny a dva pyrimidíny spolu by jednoducho zaberali príliš veľa miesta, aby sa zmestili do priestoru medzi dvoma prameňmi. Preto sa A nemôže viazať s G a C sa nemôže viazať s T.
Ale prečo nemôžete vymeniť, ktoré purínové väzby sa spájajú s ktorým pyrimidínom? Odpoveď musí súvisieť vodíková väzba ktorý spája bázy a stabilizuje molekulu DNA.
Jediné páry, ktoré v tomto priestore môžu vytvárať vodíkové väzby, sú adenín s tymínom a cytozín s guanínom. A a T tvoria dve vodíkové väzby, zatiaľ čo C a G tvoria tri. Ich vodíkové väzby spájajú tieto dva reťazce a stabilizujú molekulu, čo jej umožňuje vytvárať dvojitú skrutkovicu podobnú rebríku.
Použitie doplnkových pravidiel párovania báz
Po poznaní tohto pravidla môžete zistiť komplementárne vlákno k jednému vláknu DNA založené iba na sekvencii párov báz. Povedzme napríklad, že poznáte postupnosť jedného reťazca DNA, ktorý je nasledujúci:
AAGCTGGTTTTGACGAC
Pomocou doplnkových pravidiel párovania báz môžete dospieť k záveru, že doplnkový reťazec je:
TTCGACCAAAACTGCTG
Vlákna RNA sú tiež komplementárne s výnimkou, že RNA používa uracil namiesto tymínu. Takže môžete tiež odvodiť vlákno mRNA, ktoré by sa vytvorilo z tohto prvého vlákna DNA. Bolo by:
UUCGACCAAAACUGCUG