Was ist die komplementäre Basispaarungsregel?

Desoxyribonukleinsäure (DNA) kodiert für alle zellular genetische Informationen auf der Erde. Alles zelluläre Leben, von den kleinsten Bakterien bis zum größten Wal im Ozean, verwendet DNA als genetisches Material.

Hinweis: Einige Viren verwenden DNA als genetisches Material. Einige Viren verwenden jedoch stattdessen RNA.

DNA ist eine Art von Nukleinsäure besteht aus vielen Untereinheiten, die Nukleotide genannt werden. Jedes Nukleotid besteht aus drei Teilen: einem 5-Kohlenstoff-Ribose-Zucker, einer Phosphatgruppe und einer stickstoffhaltigen Base. Zwei komplementäre Stränge der DNA kommen dank Wasserstoffbrücken zwischen den between stickstoffhaltige Basen Dies ermöglicht es der DNA, eine leiterartige Form zu bilden, die sich in die berühmte Doppelhelix verdreht.

Es ist die Bindung zwischen den stickstoffhaltigen Basen, die die Bildung dieser Struktur ermöglicht. In der DNA gibt es vier stickstoffhaltige Basenoptionen: Adenin (A), Thymin (T), Cytosin (C) und Guanin (G). Jede Base kann nur miteinander binden, A mit T und C mit G. Das nennt man

In DNA Nukleotid Untereinheiten gibt es vier stickstoffhaltige Basen:

1. Adenin (A)
2. Thymin (T)
3. Cytosin (C)
4. Guanin (G)

Jede dieser Basen kann in zwei Kategorien unterteilt werden: Purinbasen und Pyrimidinbasen.

Adenin und Guanin sind Beispiele für Purinbasen. Dies bedeutet, dass ihre Struktur ein stickstoffhaltiger sechsatomiger Ring ist, der mit einem stickstoffhaltigen fünfatomigen Ring verbunden ist, der zwei Atome teilt, um die beiden Ringe zu kombinieren.

Thymin und Cytosin sind Beispiele für Pyrimidinbasen. Diese Basen bestehen aus einem einzigen stickstoffhaltigen Ring mit sechs Atomen.

Hinweis: RNA ersetzt Thymin durch eine andere Pyrimidinbase namens Uracil (U).

Die Chargaff-Regel, auch als komplementäre Basenpaarungsregel bekannt, besagt, dass DNA-Basenpaare immer Adenin mit Thymin (A-T) und Cytosin mit Guanin (C-G) sind. Ein Purin paart sich immer mit einem Pyrimidin und umgekehrt. A paart sich jedoch nicht mit C, obwohl es ein Purin und ein Pyrimidin ist.

Diese Regel ist nach dem Wissenschaftler Erwin Chargaff benannt, der entdeckte, dass es im Wesentlichen Gleiche gibt Konzentrationen von Adenin und Thymin sowie Guanin und Cytosin in fast allen DNA-Molekülen. Diese Verhältnisse können zwischen den Organismen variieren, aber die tatsächlichen Konzentrationen von A sind immer im Wesentlichen gleich T und gleich wie G und C. Beim Menschen gibt es zum Beispiel ungefähr:

• 30,9 Prozent Adenin
• 29,4 Prozent Thymin
• 19,8 Prozent Cytosin
  
• 19,9 Prozent Guanin

Dies unterstützt die Komplementärregel, dass A mit T und C mit G paaren muss.

Warum ist dies jedoch der Fall?

Es hat beides mit dem zu tun Wasserstoffbrückenbindung die die komplementären DNA-Stränge zusammen mit den verfügbarer Platz zwischen den beiden Strängen.

Erstens gibt es ungefähr 20 Å (Angström, wobei ein Angström 10 entspricht).^-10 Meter) zwischen zwei komplementären DNA-Strängen. Zwei Purine und zwei Pyrimidine zusammen würden einfach zu viel Platz einnehmen, um in den Raum zwischen den beiden Strängen zu passen. Deshalb kann A nicht mit G und C nicht mit T binden.

Aber warum kann man nicht welche Purinbindungen mit welchen Pyrimidinen tauschen? Die Antwort hat zu tun mit Wasserstoffbrückenbindung das die Basen verbindet und das DNA-Molekül stabilisiert.

Die einzigen Paare, die in diesem Raum Wasserstoffbrücken bilden können, sind Adenin mit Thymin und Cytosin mit Guanin. A und T bilden zwei Wasserstoffbrücken, während C und G drei bilden. Es sind diese Wasserstoffbrücken, die die beiden Stränge verbinden und das Molekül stabilisieren, wodurch es die leiterartige bilden kann Doppelhelix.

Wenn Sie diese Regel kennen, können Sie die komplementärer Strang zu einem einzigen DNA-Strang, der nur auf der Basenpaarsequenz basiert. Nehmen wir zum Beispiel an, Sie kennen die Sequenz eines DNA-Strangs, der wie folgt lautet:

AAGCTGGTTTTGACGAC

Unter Verwendung der komplementären Basenpaarungsregeln können Sie schlussfolgern, dass der komplementäre Strang:

TTCGACCAAAACTGCTG

RNA-Stränge sind ebenfalls komplementär, mit der Ausnahme, dass RNA Uracil anstelle von Thymin verwendet. Sie können also auch auf den mRNA-Strang schließen, der von diesem ersten DNA-Strang produziert würde. Es wäre:

UUCGACCAAAACUGCUG