Jaká je sekvence bází na komplementárním řetězci DNA?

Kyselina deoxyribonukleová, běžněji označovaná jako DNA, je primárním genetickým materiálem téměř po celý život. Některé viry používají místo DNA kyselinu ribonukleovou (RNA), ale celý buněčný život používá DNA.

Samotná DNA je makromolekula, která je složena ze dvou komplementárních řetězců, z nichž každé je tvořeno jednotlivými podjednotkami zvanými nukleotidy. Jsou to právě tyto vazby, které se tvoří mezi komplementární bázovou sekvencí dusíkatých bází, které drží pohromadě dva řetězce DNA a vytvářejí dvojitě šroubovicovou strukturu, která dělá DNA slavnou.

Jak již bylo řečeno, DNA je makromolekula, která se skládá z jednotlivých podjednotek nazývaných nukleotidy. Každý nukleotid má tři části:

• Deoxyribózový cukr.
• Fosfátová skupina.
• Dusíkatá báze.

DNA nukleotidy mohou obsahovat jednu ze čtyř dusíkatých bází. Těmito bázemi jsou adenin (A), thymin (T), guanin (G) a cytosin (C).

Tyto nukleotidy se spojují a vytvářejí dlouhé řetězce známé jako řetězce DNA. Dva komplementární řetězce DNA

Tyto dva řetězce jsou drženy pohromadě vodíkovými vazbami, které se tvoří mezi dusíkatými bázemi. Adenin (A) tvoří vazby s thyminem (T), zatímco cytosin (C) tvoří vazby s guaninem (G); Pouze pár s T a C pouze pár s G.

V biologii, konkrétně z hlediska genetiky a DNA, komplementární znamená, že polynukleotidové vlákno spárované s druhým polynukleotidovým vláknem má sekvenci dusíkatých bází, která je reverzním komplementem nebo párem druhého vlákna.

Například doplňkem guaninu je cytosin, protože to je báze, která by se párovala s guaninem; doplňkem cytosinu je guanin. Také byste řekli, že doplňkem adeninu je tymin a naopak.

To platí podél celého řetězce DNA, a proto se dvěma řetězcům DNA říká komplementární řetězce. Každá základna na jednom řetězci DNA uvidí, jak se jeho doplněk shoduje s druhým řetězcem.

Chargaffovo pravidlo říká, že A se váže pouze s T a C se váže pouze s G v řetězci DNA. Toto je pojmenováno po vědci Erwinovi Chargaffovi, který objevil, že v jakékoli molekule DNA je procento guanin se vždy přibližně rovná procentu cytosinu se stejnou pravdou pro adenin a tymin.

Z toho vyvodil, že C se váže na G a A se váže na T.

Proč se A spojuje pouze s T a C pouze s G? Proč jsou A a T vzájemně komplementární a ne A a C nebo A a G? Odpověď má co do činění se strukturou dusíkatých bází a vodíkovými vazbami, které se mezi nimi tvoří.

Adenin a guanin jsou známé jako puriny zatímco tymin a guanin jsou známé jako pyrimidiny. To znamená, že struktury adeninu a guaninu jsou složeny ze 6-atomového kruhu a 5-atomového kruhu, které sdílejí dva atomy, zatímco cytosin a thymin jsou složeny pouze z 6-atomového kruhu. S DNA se purin může vázat pouze s pyrimidinem; nemůžete mít dva puriny a dva pyrimidiny dohromady.

Je to proto, že dva puriny vázané dohromady by zabraly příliš mnoho prostoru mezi dvěma řetězci DNA, což by ovlivnilo strukturu a neumožnilo správné držení řetězců pohromadě. Totéž platí pro dva pyrimidiny, kromě toho, že by zabíraly příliš málo místa.

Logicky by se tedy mohla A spojit s C, že? No, ne. Dalším faktorem, díky kterému fungují páry A-T a C-G, je vodíkové vazby mezi základnami. Jsou to právě tyto vazby, které ve skutečnosti drží dva řetězce DNA pohromadě a stabilizují molekulu.

Vodíkové vazby se mohou tvořit pouze mezi adeninem a thyminem. Rovněž se tvoří pouze mezi cytosinem a guaninem. Jsou to právě tyto vazby, které umožňují tvorbu doplňků A-T a C-G, a tím způsobují, že DNA má dvě komplementární vázané řetězce.

Když víte, jak se řetězce DNA párují společně s těmito pravidly párování bází, můžete odvodit několik různých věcí.

Řekněme, že máte sekvenci DNA konkrétního genu na jednom řetězci DNA. Potom můžete použít pravidla doplňkového párování bází a zjistit další řetězec DNA, který tvoří molekulu DNA. Řekněme například, že máte následující sekvenci:

AAGGGGTGACTCTAGTTTAATATA

Víte, že A a T se navzájem doplňují a C a G se navzájem doplňují. To znamená, že řetězec DNA, který se páruje s výše uvedeným řetězcem, je:

TTCCCCACTGAGATCAAATTATAT