Kun useimmat ihmiset kuulevat sanan "DNA", he kuvaavat automaattisesti klassisen kaksoiskierteen. Kuvittelemalla komponentit, jotka muodostavat suuren geneettisen materiaalin spiraalin, tuntuu usein hieman monimutkaisemmalta. Onneksi ymmärtäminen, kuinka emäsparit toimivat, ja jopa prosenttiosuuksien laskeminen kullekin emäkselle DNA-näytteessä on todella suoraviivaista.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Missä tahansa DNA-näytteessä on neljä emästä, jotka muodostavat parin vain yhdellä tavalla: adeniini ja tymiini, guaniini ja sytosiini. Ne muodostavat 100 prosenttia otoksesta. Chargaffin säännön mukaan jokaisen emäksen pitoisuus emäsparissa on aina sama kuin sen perämies, joten adeniinipitoisuus on yhtä suuri kuin esimerkiksi tymiinin pitoisuus. Näiden tietojen ja yksinkertaisen matematiikan avulla löydät näytteen adeniiniprosentin, jos tiedät minkä tahansa muun perustan prosenttiosuuden.
DNA-pohjaparit
DNA: n kaksoiskierre sisältää kaksi toisiinsa kierrettyä geneettistä materiaalia, joten se mahtuu solun ytimeen. Kierteen rakenne johtuu siitä, miten neljä emästä muodostavat parin ja sitoutuvat toisiinsa. Nämä neljä emästä ovat adeniini, guaniini, tymiini ja sytosiini.
Kemiallisen rakenteen suhteen adeniini ja guaniini ovat molemmat puriineja, kun taas tymiini ja sytosiini ovat pyrimidiinit. Tämä kemiallinen ero varmistaa, että emästen väliset vakaat vetysidokset muodostavat parin aina samalla tavalla: adeniini tymiinin kanssa ja guaniini sytosiinin kanssa.
Erwin Chargaffin havainnointi
Tutkijat eivät ole aina tienneet DNA: n toimintaa. Itse asiassa vuoden 1944 ehdotus siitä, että DNA voisi olla solun geneettinen materiaali, innoitti spekulaatioita ja jopa kiistoja. Jotkut tutkijat alkoivat kuitenkin tutkia DNA: ta vakavasti, mukaan lukien Erwin Chargaff. Vuonna 1950 Chargaff huomasi, että erotettuina puriinit (adeniini ja guaniini) olivat aina 1: 1-suhteessa pyrimidiinien (tymiini ja sytosiini) kanssa. Tästä havainnosta tuli tieteellinen kiinnitys: Chargaffin sääntö.
Chargaffin säännön soveltaminen
Chargaffin sääntö tarkoittaa, että missä tahansa näytteessä adeniinipitoisuus on aina sama kuin sen tymiiniparin pitoisuus, ja myös guaniinin ja sytosiinin pitoisuudet ovat samat. Jos sinun on laskettava adeniiniprosentti DNA-näytteessä, voit käyttää Chargaffin sääntöä ongelman ratkaisemiseen. Esimerkiksi, jos tiedät, että DNA-näyte on 20 prosenttia tymiinia, tiedät automaattisesti, että se on myös 20 prosenttia adeniinia, koska ne muodostavat parin.
Voit myös laskea adeniiniprosentin, kun sinulle annetaan guaniinin tai sytosiinin prosenttiosuus. Koska tiedät, että DNA: ssa on vain neljä emästä, kaikkien neljän emäksen on yhdessä oltava 100 prosenttia näytteestä. Jos annetaan tieto siitä, että näyte on 20 prosenttia guaniinia, voit olettaa, että se on myös 20 prosenttia sytosiinia, koska guaniini ja sytosiini ovat pareittain toistensa kanssa. Yhdessä tämä on 40 prosenttia koko otoksesta. Voit vähentää 40 prosenttia 100 prosentista ja määrittää, että 60 prosenttia näytteestä on oltava yhdessä adeniinin ja tymiinin kanssa. Koska nämä kaksi emästä ovat aina yhtä suurina pitoisuuksina, tiedät, että DNA-näyte on 30 prosenttia adeniinia.
DNA: n biokemiaan liittyvät käsitteet näyttävät joskus hyvin monimutkaisilta. Chargaffin ansiosta DNA-näytteessä olevien emästen prosenttiosuuksien laskemisesta tulee muuta kuin yksinkertainen matemaattinen ongelma.
