Wenn die meisten Menschen den Begriff „DNA“ hören, stellen sie sich automatisch die klassische Doppelhelix vor. Sich die Komponenten vorzustellen, aus denen diese große Spirale des genetischen Materials besteht, fühlt sich oft etwas komplizierter an. Glücklicherweise ist es einfach, die Funktionsweise von Basenpaaren zu verstehen und sogar die Prozentsätze für jede Base in einer DNA-Probe zu berechnen.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
In jeder DNA-Probe gibt es vier Basen, die sich nur auf eine Weise paaren: Adenin und Thymin, Guanin und Cytosin. Sie belaufen sich auf 100 Prozent der Stichprobe. Die Regel von Chargaff besagt, dass die Konzentration für jede Base in einem Basenpaar immer gleich ihrem Partner ist, so dass die Konzentration von Adenin beispielsweise der Konzentration von Thymin entspricht. Mit diesen Informationen und einfacher Mathematik können Sie den Prozentsatz von Adenin in einer Probe ermitteln, wenn Sie den Prozentsatz einer anderen Base kennen.
DNA-Basenpaare
Die DNA-Doppelhelix enthält zwei miteinander verdrehte Stränge genetischen Materials, sodass sie in den Zellkern passt. Die Struktur dieser Spirale ergibt sich aus der Art und Weise, wie sich die vier Basen paaren und aneinander binden. Diese vier Basen sind Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin.
In Bezug auf die chemische Struktur sind Adenin und Guanin beide Purine, während Thymin und Cytosin Pyrimidine sind. Dieser chemische Unterschied sorgt dafür, dass sich die stabilen Wasserstoffbrücken zwischen den Basen immer gleich paaren: Adenin mit Thymin und Guanin mit Cytosin.
Erwin Chargaffs Beobachtung
Wissenschaftler haben die Funktion der DNA nicht immer gekannt. Tatsächlich führte der Vorschlag von 1944, dass DNA das genetische Material der Zelle sein könnte, zu Spekulationen und sogar zu Kontroversen. Trotzdem begannen einige Wissenschaftler, ernsthaft die DNA zu studieren, darunter Erwin Chargaff. 1950 stellte Chargaff fest, dass die Purine (Adenin und Guanin) bei der Trennung immer im Verhältnis 1:1 zu den Pyrimidinen (Thymin und Cytosin) vorkamen. Dieser Befund wurde zu einem wissenschaftlichen Fixpunkt: die Chargaff-Regel.
Anwenden der Chargaff-Regel
Die Regel von Chargaff besagt, dass die Konzentration von Adenin in jeder Probe immer der Konzentration seines Paares Thymin entspricht, und die Konzentrationen von Guanin und Cytosin sind ebenfalls gleich. Wenn Sie den Prozentsatz von Adenin in einer DNA-Probe berechnen müssen, können Sie das Problem mit der Chargaff-Regel lösen. Wenn Sie beispielsweise wissen, dass die DNA-Probe zu 20 Prozent aus Thymin besteht, wissen Sie automatisch, dass es auch zu 20 Prozent aus Adenin besteht, da sie sich paaren.
Sie können auch den Prozentsatz von Adenin berechnen, wenn Sie den Prozentsatz von Guanin oder Cytosin angeben. Da die DNA nur aus vier Basen besteht, müssen alle vier Basen zusammen 100 Prozent der Probe ausmachen. Wenn die Information gegeben ist, dass die Probe 20 Prozent Guanin enthält, können Sie vermuten, dass es auch 20 Prozent Cytosin ist, da Guanin und Cytosin miteinander paaren. Zusammen sind das 40 Prozent der Gesamtstichprobe. Sie können diese 40 Prozent von 100 Prozent abziehen und bestimmen, dass 60 Prozent der Probe zusammen aus Adenin und Thymin bestehen müssen. Da diese beiden Basen immer in gleichen Konzentrationen vorliegen, wissen Sie, dass die DNA-Probe zu 30 Prozent aus Adenin besteht.
Konzepte im Zusammenhang mit der Biochemie der DNA erscheinen manchmal sehr kompliziert. Dank Chargaff wird die Berechnung der Prozentsätze der in einer DNA-Probe vorhandenen Basen zu einer einfachen mathematischen Aufgabe.
