Innhold
Deoxyribonucleic acid (DNA) er det som koder for alle mobilnettet genetisk informasjon på jorden. Alt cellulært liv fra de minste bakteriene til den største hvalen i havet bruker DNA som arvemateriale.
Merk: Noen virus bruker DNA som genetisk materiale. Imidlertid bruker noen virus RNA i stedet.
DNA er en type nukleinsyre som består av mange underenheter kalt nukleotider. Hvert nukleotid har tre deler: et 5-karbon ribosesukker, en fosfatgruppe og en nitrogenholdig base. To komplementære tråder av DNA kommer sammen takket være hydrogenbinding mellom nitrogenholdige baser som gjør at DNA kan lage en stigen-lignende form som vrir seg inn i den berømte dobbelt-heliksen.
Det er binding mellom nitrogenholdige baser som gjør at denne strukturen kan dannes. I DNA er det fire nitrogenbaserte alternativer: adenin (A), timin (T), cytosin (C) og guanin (G). Hver base kan bare binde seg til hverandre, A med T og C med G. Dette kalles komplementær basisparringsregel eller Chargaffs hersker.
De fire nitrogenbaser
I DNA-nukleotidsubenheter er det fire nitrogenholdige baser:
Hver av disse basene kan deles inn i to kategorier: purinbaser og pyrimidinbaser.
Adenin og guanin er eksempler på purinbaser. Dette betyr at strukturen deres er en nitrogenholdig seks atomring forbundet med en nitrogenholdig fem atomring som deler to atomer for å kombinere de to ringene.
Tymin og cytosin er eksempler på pyrimidinbaser. Disse basene består av en enkelt nitrogenholdig seks atomring.
Merk: RNA erstatter tymin med en annen pyrimidinbase kalt uracil (U).
Chargaffs-regel
Chargaffs-regelen, også kjent som den komplementære baseparringsregelen, sier at DNA-basepar alltid er adenin med tymin (A-T) og cytosin med guanin (C-G). En purin kobles alltid sammen med en pyrimidin og omvendt. A parer seg imidlertid ikke med C, til tross for at det er en purin og en pyrimidin.
Denne regelen er oppkalt etter forskeren Erwin Chargaff som oppdaget at det i det vesentlige er like konsentrasjoner av adenin og tymin samt guanin og cytosin i nesten alle DNA-molekyler. Disse forholdene kan variere mellom organismer, men de faktiske konsentrasjonene av A er alltid i det vesentlige lik T og de samme med G og C. For eksempel, hos mennesker, er det omtrent:
Dette støtter den komplementære regelen om at A må pares med T og C må pares med G.
Chargaffs regel forklart
Hvorfor er dette tilfelle?
Det har å gjøre begge deler med hydrogenbinding som forbinder de komplementære DNA-strengene sammen med ledig plass mellom de to trådene.
For det første er det omtrent 20 Å (angstroms, der en angstrom er lik 10-10 meter) mellom to komplementære DNA-tråder. To puriner og to pyrimidiner sammen ville ganske enkelt ta for mye plass til å kunne passe inn i rommet mellom de to trådene. Dette er grunnen til at A ikke kan binde seg til G og C ikke kan binde seg til T.
Men hvorfor kan du ikke bytte hvilke puriner som binder seg til hvilken pyrimidin? Svaret har å gjøre med hydrogenbinding som forbinder basene og stabiliserer DNA-molekylet.
De eneste parene som kan skape hydrogenbindinger i det rommet, er adenin med timin og cytosin med guanin. A og T danner to hydrogenbindinger mens C og G danner tre. Det er disse hydrogenbindinger som går sammen med de to strengene og stabiliserer molekylet, noe som gjør det mulig å danne den stige-lignende dobbelt helix.
Bruke utfyllende baseparringsregler
Når du kjenner til denne regelen, kan du finne ut den komplementære streng til en enkelt DNA-streng bare basert på baseparssekvensen. La oss for eksempel si at du kjenner sekvensen til en DNA-streng som er som følger:
AAGCTGGTTTTGACGAC
Ved hjelp av de komplementære baseparringsreglene kan du konkludere med at den komplementære strengen er:
TTCGACCAAAACTGCTG
RNA-strengene er også komplementære med unntak av at RNA bruker uracil i stedet for timin. Så du kan også utlede mRNA-strengen som ville bli produsert fra den første DNA-strengen. Det vil bli:
UUCGACCAAAACUGCUG