Съдържание
- Четирите азотни основи
- Правило за зареждания
- Обяснено правило за зарежданията
- Използване на допълнителни основни правила за сдвояване
Деоксирибонуклеиновата киселина (ДНК) е това, което кодира за всички клетъчен генетична информация на Земята. Целият клетъчен живот от най-малките бактерии до най-големия кит в океана използва ДНК като свой генетичен материал.
Забележка: Някои вируси използват ДНК като свой генетичен материал. Някои вируси обаче използват РНК вместо това.
ДНК е вид нуклеинова киселина, съставена от много субединици, наречени нуклеотиди. Всеки нуклеотид има три части: 5-въглеродна рибоза захар, фосфатна група и азотна основа. две допълващи се кичури на ДНК се събират благодарение на водородната връзка между азотните основи, което позволява на ДНК да направи стълбовидна форма, която се усуква в известната двойна спирала.
Свързването му между азотните основи, което позволява формирането на тази структура. В ДНК има четири варианта на азотна основа: аденин (А), тимин (Т), цитозин (С) и гуанин (G). Всяка база може да се свързва само една с друга, A с T и C с G. Това се нарича the допълнение на основното правило за сдвояване или Правилото на Chargaffs.
Четирите азотни основи
В ДНК нуклеотидните субединици има четири азотни бази:
Всяка от тези бази може да бъде разделена на две категории: пуринови основи и пиримидинови основи.
Аденин и гуанин са примери за пуринови основи, Това означава, че тяхната структура е азотсъдържащ шест атомен пръстен, съединен с азотсъдържащ пет атомен пръстен, които споделят два атома за комбиниране на двата пръстена.
Тиминът и цитозинът са примери за пиримидинови основи, Тези бази са изградени от един азотен съдържащ шест атомен пръстен.
Забележка: РНК замества тимина с различна основа на пиримидин, наречена урацил (U).
Правило за зареждания
Правилото за Chargaffs, известно още като допълнително правило за сдвояване на основата, гласи, че ДНК базовите двойки винаги са аденин с тимин (A-T) и цитозин с гуанин (C-G). Пуринът винаги се съчетава с пиримидин и обратно. Въпреки това, A не двойка с C, въпреки че е пурин и пиримидин.
Това правило е кръстено на учения Ервин Чаргаф, който откри, че има по същество равни концентрации на аденин и тимин, както и гуанин и цитозин в почти всички молекули на ДНК. Тези съотношения могат да варират в различните организми, но действителните концентрации на А винаги са по същество равни на Т и едни и същи с G и C. Например при хора, има приблизително:
Това подкрепя допълнителното правило, че A трябва да се сдвои с T и C трябва да се сдвои с G.
Обяснено правило за зарежданията
Защо обаче е така?
Той има общо с двете водородна връзка която се свързва с допълнителни ДНК вериги заедно с свободно пространство между двете направления.
Първо, има около 20 Å (ангстреми, при които един ангстрем е равен на 10-10 метра) между две допълващи се нишки на ДНК. Две пурини и две пиримидини заедно просто ще заемат твърде много място, за да могат да се поберат в пространството между двете нишки. Ето защо A не може да се свърже с G, а C не може да се свърже с T.
Но защо не можеш да разменяш кои пуринови връзки с кой пиримидин? Отговорът е свързан с водородна връзка който свързва основите и стабилизира молекулата на ДНК.
Единствените двойки, които могат да създадат водородни връзки в това пространство, са аденин с тимин и цитозин с гуанин. А и Т образуват две водородни връзки, докато С и G образуват три. Тези водородни връзки, които се съединяват в двете нишки и стабилизират молекулата, което й позволява да образува двойна спирала, подобна на стълбата.
Използване на допълнителни основни правила за сдвояване
Познавайки това правило, можете да разберете комплементарната верига към единичен ДНК верига въз основа само на последователността на основната двойка. Например, нека кажем, че знаете последователността на една верига ДНК, която е следната:
AAGCTGGTTTTGACGAC
Използвайки допълнителни основни правила за сдвояване, можете да заключите, че допълващата нишка е:
TTCGACCAAAACTGCTG
РНК нишките също се допълват с изключението, че РНК използва урацил вместо тимин. Така че, можете също да заключите мРНК нишката, която ще бъде произведена от тази първа верига ДНК. Би било:
UUCGACCAAAACUGCUG