Дезоксирибонуклеиновата киселина, по-често наричана ДНК, е основният генетичен материал за почти целия живот. Някои вируси използват рибонуклеинова киселина (РНК) вместо ДНК, но целият клетъчен живот използва ДНК.
ДНК сама по себе си е макромолекула, която се състои от две комплементарни нишки, всяка от които е изградена от отделни субединици, наречени нуклеотиди. Тези връзки се образуват между комплементарната основна последователност на азотните основи, които задържат двете ДНК вериги, за да образуват двойно-спиралната структура, която прави ДНК известна.
ДНК структура и компоненти
Както беше посочено по-рано, ДНК е макромолекула, която се състои от отделни субединици, наречени нуклеотиди. Всеки нуклеотид има три части:
- Дезоксирибозна захар.
- Фосфатна група.
- Азотна основа.
ДНК нуклеотидите могат да съдържат една от четирите азотни основи. Тези основи са аденин (А), тимин (Т), гуанин (G) и цитозин (С).
Тези нуклеотиди се обединяват и образуват дълги вериги, известни като ДНК вериги. Две комплементарни ДНК вериги
свържете се помежду си в нещо, което прилича на стълба, преди да се навиете във формата на двойна спирала.Двете нишки се държат заедно чрез водородни връзки, които се образуват между азотните основи. Аденин (А) образува връзки с тимин (Т), докато цитозин (С) образува връзки с гуанин (G); Единствено двойки с T и C само двойки с G.
Допълнително определение (биология)
В биологията, по-специално по отношение на генетиката и ДНК, допълващи се означава, че полинуклеотидната верига, сдвоена с втората полинуклеотидна верига, има азотна последователност на основата, която е обратният комплемент, или двойката, на другата верига.
Така например, допълнението на гуанин е цитозин, защото това е основата, която би се сдвоила с гуанин; комплементът на цитозин е гуанин. Бихте казали също, че комплементът на аденин е тимин и обратно.
Това е вярно по цялата ДНК верига, поради което двете вериги на ДНК се наричат комплементарни нишки. Всяка база на отделна верига на ДНК ще види нейния комплемент, съчетан с нея на другата верига.
Допълнително правило за сдвояване на база на Chargaff
Правилото на Chargaff гласи, че А се свързва само с Т и С само с G в ДНК верига. Това е кръстено на учения Ервин Чаргаф, който откри, че във всяка молекула на ДНК процентът на гуанинът винаги е приблизително равен на процента на цитозин със същото вярно за аденин и тимин.
От това той заключи, че С връзки с G и А връзки с Т.
Защо работи допълнително сдвояване на база
Защо А се свързва само с Т и С само с G? Защо A и T се допълват взаимно, а не A и C или A и G? Отговорът е свързан със структурата на азотните основи и водородните връзки, които се образуват между тях.
Аденинът и гуанинът са известни като пурини докато тиминът и гуанинът са известни като пиримидини. Всичко това означава, че структурите на аденин и гуанин са съставени от 6-атомен пръстен и 5-атомен пръстен, които споделят два атома, докато цитозинът и тиминът са съставени само от 6-атомен пръстен. С ДНК пуринът може да се свърже само с пиримидин; не можете да имате два пурина и два пиримидина заедно.
Това е така, защото две пуринови връзки заедно биха заели твърде много пространство между двете ДНК вериги, което би повлияло на структурата и не би позволило нишките да се държат заедно правилно. Същото важи и за два пиримидина, само че те биха заели твърде малко място.
По тази логика А може да се свърже със С тогава, нали? Е, не. Другият фактор, който кара двойките A-T и C-G да работят, е водородно свързване между базите. Тези връзки всъщност държат двете вериги на ДНК заедно и стабилизират молекулата.
Водородните връзки могат да се образуват само между аденин и тимин. Те също се образуват само между цитозин и гуанин. Именно тези връзки позволяват на A-T и C-G комплементите да се образуват и по този начин причиняват ДНК да има две допълващи се свързани вериги.
Прилагане на допълнителни правила за сдвояване на база
Знаейки как ДНК веригите се свързват заедно с тези правила за сдвояване на основите, можете да заключите за няколко различни неща.
Да предположим, че имате ДНК последователност на специфичен ген на една верига на ДНК. След това можете да използвате допълнителни правила за сдвояване на основата, за да разберете другата верига на ДНК, която изгражда молекулата на ДНК. Да предположим например, че имате следната последователност:
AAGGGGTGACTCTAGTTTAATATA
Знаете, че A и T са взаимно допълване, а C и G са допълнения. Това означава, че ДНК веригата, която се сдвоява с горната, е:
TTCCCCACTGAGATCAAATTATAT