Deoxyribonukleinsyre, mere almindeligt benævnt DNA, er det primære genetiske materiale i næsten hele livet. Nogle vira bruger ribonukleinsyre (RNA) i stedet for DNA, men alt cellulært liv bruger DNA.
DNA selv er et makromolekyle, der består af to komplementære tråde, der hver består af individuelle underenheder kaldet nukleotider. Det er disse bindinger, der dannes mellem den komplementære basesekvens for de nitrogenholdige baser, der holder de to DNA-tråde sammen for at danne den dobbelt-spiralformede struktur, der gør DNA berømt.
DNA-struktur og komponenter
Som tidligere nævnt er DNA et makromolekyle, der består af individuelle underenheder kaldet nukleotider. Hvert nukleotid har tre dele:
- Et deoxyribosesukker.
- En fosfatgruppe.
- En nitrogenholdig base.
DNA-nukleotider kan indeholde en af fire nitrogenholdige baser. Disse baser er adenin (A), thymin (T), guanin (G) og cytosin (C).
Disse nukleotider kommer sammen for at danne lange kæder kendt som DNA-tråde. To komplementære DNA-tråde binde sig til hinanden i, hvad der ligner en stige, inden den vikles ind i den dobbelte helixform.
De to tråde holdes sammen gennem hydrogenbindinger, der dannes mellem de nitrogenholdige baser. Adenin (A) danner bindinger med thymin (T), mens cytosin (C) danner bindinger med guanin (G); A parres kun altid med T, og C parres kun altid med G.
Supplerende definition (biologi)
I biologi, specifikt med hensyn til genetik og DNA, supplerende betyder, at polynukleotidstrengen parret med den anden polynukleotidstreng har en nitrogenholdig basesekvens, der er det omvendte komplement eller paret af den anden streng.
Så for eksempel er komplementet af guanin cytosin, fordi det er basen, der vil parres med guanin; komplementet af cytosin er guanin. Du vil også sige, at komplementet af adenin er thymin og omvendt.
Dette gælder langs hele DNA-strengen, hvorfor de to DNA-tråde kaldes komplementære tråde. Hver eneste base på en enkelt DNA-streng vil se dens komplement matches med den på den anden streng.
Chargaffs supplerende regel om baseparring
Chargaffs regel siger, at A kun binder med T og C kun binder med G i en DNA-streng. Dette er opkaldt efter videnskabsmanden Erwin Chargaff, der opdagede, at i ethvert DNA-molekyle, procentdelen af guanin er altid omtrent lig med procentdelen af cytosin med den samme sandhed for adenin og thymin.
Ud fra dette udledte han, at C-obligationer med G og A-obligationer med T.
Hvorfor supplerende baseparring fungerer
Hvorfor binder A kun med T og C kun med G? Hvorfor er A og T supplerer hinanden og ikke A og C eller A og G? Svaret har at gøre med strukturen af de nitrogenholdige baser og de hydrogenbindinger, der dannes mellem dem.
Adenin og guanin er kendt som puriner mens thymin og guanin er kendt som pyrimidiner. Alt dette betyder, at adenin og guaninstrukturer er sammensat af en 6-atomring og en 5-atomring, der deler to atomer, mens cytosin og thymin kun er sammensat af en 6-atomring. Med DNA kan en purin kun binde sig til en pyrimidin; du kan ikke have to puriner og to pyrimidiner sammen.
Dette skyldes, at to puriner, der binder sammen, vil tage for meget plads mellem de to DNA-tråde, hvilket vil påvirke strukturen og ikke tillade, at strengene holdes ordentligt sammen. Det samme gælder for to pyrimidiner, bortset fra at de ville tage for lidt plads.
Efter denne logik kunne A binde sig til C, ikke? Altså nej. Den anden faktor, der får AT og C-G par til at fungere, er hydrogenbinding mellem baserne. Det er disse bindinger, der faktisk holder de to DNA-tråde sammen og stabiliserer molekylet.
Hydrogenbindinger kan kun dannes mellem adenin og thymin. De dannes også kun mellem cytosin og guanin. Det er disse bindinger, der gør det muligt at danne AT og C-G-komplement og dermed få DNA til at have to komplementære bundne tråde.
Anvendelse af supplerende basisparringsregler
Når du ved, hvordan DNA-tråde parres sammen med disse baseparringsregler, kan du udlede et par forskellige ting.
Lad os sige, at du har en DNA-sekvens af et specifikt gen på en DNA-streng. Du kan derefter bruge komplementære baseparringsregler til at finde ud af den anden DNA-streng, der udgør DNA-molekylet. Lad os for eksempel sige, at du har følgende sekvens:
AAGGGGTGACTCTAGTTTAATATA
Du ved, at A og T er et supplement til hinanden, og C og G er et supplement til hinanden. Det betyder, at DNA-strengen, der parres med den ovenstående, er:
TTCCCCACTGAGATCAAATTATAT