Όταν οι περισσότεροι άνθρωποι ακούνε τον όρο «DNA», αυτομάτως απεικονίζουν την κλασική διπλή έλικα. Η φαντασία των συστατικών που συνθέτουν αυτή τη μεγάλη σπείρα γενετικού υλικού συχνά αισθάνεται λίγο πιο περίπλοκη. Ευτυχώς, η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των ζευγών βάσεων και ακόμη και ο υπολογισμός των ποσοστών για κάθε βάση σε ένα δείγμα DNA είναι πραγματικά απλή.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Σε οποιοδήποτε δείγμα DNA, υπάρχουν τέσσερις βάσεις που συνδυάζονται με έναν μόνο τρόπο: αδενίνη και θυμίνη, γουανίνη και κυτοσίνη. Συνολικά 100 τοις εκατό του δείγματος. Ο κανόνας του Chargaff δηλώνει ότι η συγκέντρωση για κάθε βάση σε ένα ζεύγος βάσεων είναι πάντα ίση με το σύντροφό της, οπότε η συγκέντρωση της αδενίνης ισούται με τη συγκέντρωση της θυμίνης, για παράδειγμα. Χρησιμοποιώντας αυτές τις πληροφορίες και απλά μαθηματικά, μπορείτε να βρείτε το ποσοστό της αδενίνης σε ένα δείγμα εάν γνωρίζετε το ποσοστό οποιασδήποτε άλλης βάσης.
Ζεύγη βάσης DNA
Η διπλή έλικα του DNA περιέχει δύο σκέλη γενετικού υλικού που στρίβονται μαζί, έτσι ταιριάζει μέσα στον πυρήνα του κυττάρου. Η δομή αυτής της σπείρας προκύπτει από τον τρόπο με τον οποίο οι τέσσερις βάσεις συνδέονται μεταξύ τους και συνδέονται μεταξύ τους. Αυτές οι τέσσερις βάσεις είναι αδενίνη, γουανίνη, θυμίνη και κυτοσίνη.
Όσον αφορά τη χημική δομή, η αδενίνη και η γουανίνη είναι αμφότερες πουρίνες ενώ η θυμίνη και η κυτοσίνη είναι πυριμιδίνες. Αυτή η χημική διαφορά διασφαλίζει ότι οι σταθεροί δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των βάσεων συνδυάζονται πάντα με τον ίδιο τρόπο: αδενίνη με θυμίνη και γουανίνη με κυτοσίνη.
Παρατήρηση του Erwin Chargaff
Οι επιστήμονες δεν γνώριζαν πάντα τη λειτουργία του DNA. Στην πραγματικότητα, η πρόταση του 1944 ότι το DNA μπορεί να είναι το γενετικό υλικό του κυττάρου ενέπνευσε κερδοσκοπία και ακόμη και αντιπαραθέσεις. Παρ 'όλα αυτά, ορισμένοι επιστήμονες άρχισαν να μελετούν σοβαρά το DNA, συμπεριλαμβανομένου του Erwin Chargaff. Το 1950, ο Chargaff παρατήρησε ότι, όταν διαχωρίστηκαν, οι πουρίνες (αδενίνη και γουανίνη) υπήρχαν πάντα σε αναλογία 1: 1 με τις πυριμιδίνες (θυμίνη και κυτοσίνη). Αυτό το εύρημα έγινε ένα επιστημονικό προσάρτημα: ο κανόνας του Chargaff.
Εφαρμογή του κανόνα του Chargaff
Ο κανόνας του Chargaff σημαίνει ότι σε οποιοδήποτε δείγμα, η συγκέντρωση της αδενίνης θα ισούται πάντα με τη συγκέντρωση του ζεύγους της θυμίνης και οι συγκεντρώσεις της γουανίνης και της κυτοσίνης θα είναι επίσης ίδιες. Εάν πρέπει να υπολογίσετε το ποσοστό της αδενίνης σε ένα δείγμα DNA, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον κανόνα του Chargaff για να λύσετε το πρόβλημα. Για παράδειγμα, εάν γνωρίζετε ότι το δείγμα DNA είναι 20 τοις εκατό θυμίνη, ξέρετε αυτόματα ότι είναι επίσης 20 τοις εκατό αδενίνη, καθώς συνδυάζονται μεταξύ τους.
Μπορείτε επίσης να υπολογίσετε το ποσοστό της αδενίνης όταν λαμβάνεται το ποσοστό της γουανίνης ή της κυτοσίνης. Εφόσον γνωρίζετε ότι υπάρχουν μόνο τέσσερις βάσεις στο DNA, και οι τέσσερις βάσεις μαζί πρέπει να ισούνται με το 100 τοις εκατό του δείγματος. Εάν δοθεί η πληροφορία ότι το δείγμα είναι 20 τοις εκατό γουανίνη, μπορείτε να υποθέσετε ότι είναι επίσης 20 τοις εκατό κυτοσίνη αφού η γουανίνη και η κυτοσίνη ζευγαρώνονται μεταξύ τους. Μαζί, αυτό είναι το 40% του συνολικού δείγματος. Μπορείτε να αφαιρέσετε αυτό το 40 τοις εκατό από 100 τοις εκατό και να προσδιορίσετε το 60 τοις εκατό του δείγματος πρέπει να είναι αδενίνη και θυμίνη μαζί. Δεδομένου ότι αυτές οι δύο βάσεις υπάρχουν πάντα σε ίσες συγκεντρώσεις, γνωρίζετε ότι το δείγμα DNA είναι 30 τοις εκατό αδενίνη.
Οι έννοιες που σχετίζονται με τη βιοχημεία του DNA μερικές φορές φαίνονται πολύ περίπλοκες. Χάρη στον Chargaff, ο υπολογισμός των ποσοστών των βάσεων που υπάρχουν σε ένα δείγμα DNA δεν γίνεται παρά ένα απλό μαθηματικό πρόβλημα.
