Innehåll
Deoxyribonukleinsyra (DNA) är vad som kodar för alla cellulär genetisk information på jorden. Allt cellulärt liv från de minsta bakterierna till den största valen i havet använder DNA som sitt genetiska material.
Notera: Vissa virus använder DNA som genetiskt material. Vissa virus använder dock RNA istället.
DNA är en typ av nukleinsyra som består av många underenheter som kallas nukleotider. Varje nukleotid har tre delar: ett 5-kol-ribosesocker, en fosfatgrupp och en kvävehaltig bas. Två komplementära strängar av DNA samlas tack vare vätebindning mellan kvävebaserna som gör att DNA kan skapa en stege-liknande form som vrider sig in i den berömda dubbla helixen.
Dess bindning mellan kvävebaserna som gör det möjligt att bilda denna struktur. I DNA finns fyra kvävebaserade alternativ: adenin (A), tymin (T), cytosin (C) och guanin (G). Varje bas kan endast binda med varandra, A med T och C med G. Detta kallas kompletterande basparparregel eller Chargaffs regel.
De fyra kvävebaserna
I DNA-nukleotidsubenheter finns fyra kvävebaser:
Var och en av dessa baser kan delas in i två kategorier: purinbaser och pyrimidinbaser.
Adenin och guanin är exempel på purinbaser. Detta betyder att deras struktur är en kväveinnehållande sex atomring förenad med en kväveinnehållande fem atomring som delar två atomer för att kombinera de två ringarna.
Tymin och cytosin är exempel på pyrimidinbaser. Dessa baser består av en enda kväveinnehållande sex atomring.
Notera: RNA ersätter tymin med en annan pyrimidinbas som kallas uracil (U).
Chargaffs regel
Chargaffs-regeln, även känd som komplementär basparringsregel, säger att DNA-baspar alltid är adenin med tymin (A-T) och cytosin med guanin (C-G). En purin kopplas alltid med en pyrimidin och vice versa. Men A parar inte med C, trots att det är en purin och en pyrimidin.
Denna regel är uppkallad efter forskaren Erwin Chargaff som upptäckte att det finns väsentligen lika koncentrationer av adenin och tymin såväl som guanin och cytosin i nästan alla DNA-molekyler. Dessa förhållanden kan variera mellan organismer, men de faktiska koncentrationerna av A är alltid väsentligen lika med T och samma med G och C. Till exempel hos människor finns det ungefär:
Detta stöder den kompletterande regeln att A måste para med T och C måste para med G.
Chargaffs regel förklarad
Varför är detta dock fallet?
Det har att göra med båda vätebindning som förenar de komplementära DNA-strängarna tillsammans med tillgängligt utrymme mellan de två trådarna.
För det första finns det cirka 20 Å (ångström, där en ångström är lika med 10-10 meter) mellan två komplementära DNA-strängar. Två puriner och två pyrimidiner tillsammans skulle helt enkelt ta för mycket utrymme för att kunna passa in i utrymmet mellan de två strängarna. Det är därför A inte kan binda till G och C inte kan binda till T.
Men varför kan du inte byta vilka puriner som binder till vilken pyrimidin? Svaret har att göra med vätebindning som förbinder baserna och stabiliserar DNA-molekylen.
De enda par som kan skapa vätebindningar i det utrymmet är adenin med tymin och cytosin med guanin. A och T bildar två vätebindningar medan C och G bildar tre. Det är dessa vätebindningar som går ihop med de två strängarna och stabiliserar molekylen, vilket gör att den kan bilda den stege-liknande dubbla spiralen.
Använda kompletterande basparparregler
Genom att känna till denna regel kan du räkna ut den komplementära strängen till en enda DNA-sträng endast baserad på basparets sekvens. Låt oss till exempel säga att du känner till sekvensen för en DNA-sträng som är följande:
AAGCTGGTTTTGACGAC
Med hjälp av reglerna för kompletterande basparning kan du dra slutsatsen att den kompletterande strängen är:
TTCGACCAAAACTGCTG
RNA-strängar är också komplementära med undantag att RNA använder uracil istället för tymin. Så du kan också dra slutsatsen till mRNA-strängen som skulle produceras från den första DNA-strängen. Det skulle vara:
UUCGACCAAAACUGCUG