Το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ, πιο συχνά αναφέρεται ως DNA, είναι το κύριο γενετικό υλικό για σχεδόν όλη τη ζωή. Μερικοί ιοί χρησιμοποιούν ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA) αντί για DNA, αλλά όλη η κυτταρική ζωή χρησιμοποιεί DNA.
Το ίδιο το DNA είναι ένα μακρομόριο που αποτελείται από δύο συμπληρωματικούς κλώνους που το καθένα αποτελείται από μεμονωμένες υπομονάδες που ονομάζονται νουκλεοτίδια. Αυτοί οι δεσμοί σχηματίζονται μεταξύ της συμπληρωματικής βασικής αλληλουχίας των αζωτούχων βάσεων που συγκρατούν τους δύο κλώνους DNA για να σχηματίσουν τη διπλή ελικοειδή δομή που κάνει το DNA διάσημο.
Δομή και συστατικά DNA
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το DNA είναι ένα μακρομόριο που αποτελείται από μεμονωμένες υπομονάδες που ονομάζονται νουκλεοτίδια. Κάθε νουκλεοτίδιο έχει τρία μέρη:
- Ένα σάκχαρο δεοξυριβόζης.
- Μια φωσφορική ομάδα.
- Μια αζωτούχος βάση.
Τα νουκλεοτίδια DNA μπορούν να περιέχουν μία από τις τέσσερις αζωτούχες βάσεις. Αυτές οι βάσεις είναι αδενίνη (Α), θυμίνη (Τ), γουανίνη (G) και κυτοσίνη (C).
Αυτά τα νουκλεοτίδια ενώνονται για να σχηματίσουν μεγάλες αλυσίδες γνωστές ως κλώνοι DNA. Δύο
συμπληρωματικοί κλώνοι DNA συνδέστε ο ένας τον άλλον σε ό, τι μοιάζει με σκάλα πριν περάσετε στη μορφή διπλής έλικας.Οι δύο κλώνοι συγκρατούνται μεταξύ τους μέσω δεσμών υδρογόνου που σχηματίζονται μεταξύ των αζωτούχων βάσεων. Η αδενίνη (Α) σχηματίζει δεσμούς με θυμίνη (Τ) ενώ η κυτοσίνη (C) σχηματίζει δεσμούς με γουανίνη (G). Ένα μόνο ζεύγος πάντα με T, και το C μόνο ζεύγη πάντα με το G.
Συμπληρωματικός ορισμός (Βιολογία)
Στη βιολογία, ειδικά όσον αφορά τη γενετική και το DNA, συμπληρωματικός σημαίνει ότι ο κλώνος πολυνουκλεοτιδίου που συνδέεται με τον δεύτερο κλώνο πολυνουκλεοτιδίου έχει αζωτούχο βασική αλληλουχία που είναι το αντίστροφο συμπλήρωμα ή το ζεύγος του άλλου κλώνου.
Έτσι, για παράδειγμα, το συμπλήρωμα της γουανίνης είναι η κυτοσίνη επειδή αυτή είναι η βάση που θα ταιριάζει με τη γουανίνη. το συμπλήρωμα της κυτοσίνης είναι η γουανίνη. Θα λέγατε επίσης ότι το συμπλήρωμα της αδενίνης είναι θυμίνη και το αντίστροφο.
Αυτό ισχύει σε ολόκληρο τον κλώνο DNA, γι 'αυτό οι δύο κλώνοι του DNA ονομάζονται συμπληρωματικοί κλώνοι. Κάθε βάση σε ένα μόνο σκέλος του DNA θα δει το συμπλήρωμά του να ταιριάζει με αυτό στο άλλο σκέλος.
Συμπληρωματικός κανόνας ζευγαρώματος βάσης του Chargaff
Ο κανόνας του Chargaff δηλώνει ότι το A συνδέεται μόνο με T και C μόνο με το G σε ένα νήμα DNA. Αυτό πήρε το όνομά του από τον επιστήμονα Erwin Chargaff, ο οποίος ανακάλυψε ότι σε οποιοδήποτε μόριο DNA, το ποσοστό του Η γουανίνη είναι πάντα περίπου ίση με το ποσοστό κυτοσίνης με το ίδιο ισχύει για την αδενίνη και θυμίνη.
Από αυτό, συμπεραίνει ότι οι δεσμοί C με τους G και οι δεσμοί με τον T.
Γιατί λειτουργεί συμπληρωματική ζεύξη βάσης
Γιατί συνδέεται μόνο το A με το T και το C μόνο με το G; Γιατί αλληλοσυμπληρώνονται τα A και T και όχι τα A και C ή A και G; Η απάντηση έχει να κάνει με τη δομή των αζωτούχων βάσεων και τους δεσμούς υδρογόνου που σχηματίζονται μεταξύ τους.
Η αδενίνη και η γουανίνη είναι γνωστά ως πουρίνες ενώ η θυμίνη και η γουανίνη είναι γνωστά ως πυριμιδίνες. Αυτό σημαίνει ότι οι δομές αδενίνης και γουανίνης αποτελούνται από δακτύλιο 6 ατόμων και δακτύλιο 5 ατόμων που μοιράζονται δύο άτομα, ενώ η κυτοσίνη και η θυμίνη αποτελούνται μόνο από δακτύλιο 6 ατόμων. Με το DNA, μια πουρίνη μπορεί να δεσμευτεί μόνο με πυριμιδίνη. δεν μπορείτε να έχετε δύο πουρίνες και δύο πυριμιδίνες μαζί.
Αυτό συμβαίνει επειδή δύο πουρίνες που συνδέονται μεταξύ τους καταλαμβάνουν πολύ χώρο μεταξύ των δύο κλώνων DNA, κάτι που θα επηρέαζε τη δομή και δεν θα επέτρεπε στους κλώνους να συγκρατούνται σωστά. Το ίδιο ισχύει και για δύο πυριμιδίνες, εκτός εάν καταλαμβάνουν πολύ λίγο χώρο.
Με αυτή τη λογική, ο Α θα μπορούσε να συνδεθεί με τον Γ τότε, σωστά; Λοιπόν όχι. Ο άλλος παράγοντας που κάνει τα ζεύγη A-T και C-G είναι να λειτουργήσουν σύνδεση υδρογόνου μεταξύ των βάσεων. Είναι αυτοί οι δεσμοί που συγκρατούν πραγματικά τους δύο κλώνους DNA και σταθεροποιούν το μόριο.
Οι δεσμοί υδρογόνου μπορούν να σχηματιστούν μόνο μεταξύ αδενίνης και θυμίνης. Επίσης σχηματίζονται μόνο μεταξύ κυτοσίνης και γουανίνης. Αυτοί οι δεσμοί επιτρέπουν στο σχηματισμό συμπληρωμάτων A-T και C-G και, ως εκ τούτου, προκαλούν το DNA να έχει δύο συμπληρωματικούς δεσμούς.
Εφαρμογή συμπληρωματικών κανόνων ζευγαρώματος βάσης
Γνωρίζοντας πώς συνδέονται τα σκέλη DNA μαζί με αυτούς τους κανόνες ζευγαρώματος βάσης, μπορείτε να συμπεράνετε μερικά διαφορετικά πράγματα.
Ας υποθέσουμε ότι έχετε μια ακολουθία DNA ενός συγκεκριμένου γονιδίου σε ένα σκέλος του DNA. Στη συνέχεια, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε συμπληρωματικούς κανόνες σύζευξης βάσεων για να υπολογίσετε τον άλλο κλώνο DNA που αποτελεί το μόριο DNA. Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι έχετε την ακόλουθη ακολουθία:
AAGGGGTGACTCTAGTTTAATATA
Γνωρίζετε ότι τα A και T είναι συμπληρώματα του άλλου και C και G είναι συμπληρώματα του άλλου. Αυτό σημαίνει ότι ο κλώνος DNA που συνδυάζεται με τον παραπάνω είναι:
TTCCCCACTGAGATCAAATTATAT