Deoksiribonukleiinihappo, jota yleisemmin kutsutaan DNA: ksi, on ensisijainen geneettinen materiaali melkein koko elämän ajan. Jotkut virukset käyttävät ribonukleiinihappoa (RNA) DNA: n sijasta, mutta koko soluelämä käyttää DNA: ta.
DNA itsessään on makromolekyyli, joka koostuu kahdesta komplementaarisesta säikeestä, joista kukin koostuu yksittäisistä alayksiköistä, joita kutsutaan nukleotidit. Nämä sidokset muodostuvat typpipitoisten emästen komplementaarisen emässekvenssin välille, jotka pitävät yhdessä kahta DNA-säiettä muodostaen kaksinkertaisen kierukkarakenteen, joka tekee DNA: sta kuuluisan.
DNA-rakenne ja komponentit
Kuten aiemmin todettiin, DNA on makromolekyyli, joka koostuu yksittäisistä alayksiköistä, joita kutsutaan nukleotideiksi. Jokaisella nukleotidilla on kolme osaa:
- Deoksiriboosisokeri.
- Fosfaattiryhmä.
- Typpipitoinen emäs.
DNA-nukleotidit voivat sisältää yhden neljästä typpipitoisesta emäksestä. Nämä emäkset ovat adeniini (A), tymiini (T), guaniini (G) ja sytosiini (C).
Nämä nukleotidit muodostavat yhdessä muodostaen pitkiä ketjuja, jotka tunnetaan DNA-juosteina. Kaksi
komplementaariset DNA-säikeet kiinnittyä toisiinsa tikkailta näyttävinä, ennen kuin ne kääritään kaksoiskierre-muotoon.Molempia säikeitä pidetään yhdessä typpiemästen väliin muodostuvien vetysidosten kautta. Adeniini (A) muodostaa sidoksia tymiinin (T) kanssa, kun taas sytosiini (C) muodostaa sidoksia guaniinin (G) kanssa; Ainoa pari T: n kanssa ja C vain parin G: n kanssa.
Täydentävä määritelmä (biologia)
Biologiassa, erityisesti genetiikan ja DNA: n suhteen, täydentävä tarkoittaa, että toisen polynukleotidisäikeen pariksi liitetyllä polynukleotidisäikeellä on typpipitoinen emässekvenssi, joka on toisen juosteen käänteinen komplementti tai pari.
Joten esimerkiksi guaniinin komplementti on sytosiini, koska se on emäs, joka pariksi guaniinin kanssa; sytosiinin komplementti on guaniini. Voit sanoa myös, että adeniinin komplementti on tymiini, ja päinvastoin.
Tämä pätee koko DNA-juosteeseen, minkä vuoksi kahta DNA-juosetta kutsutaan komplementaarisiksi juosteiksi. Jokainen yksittäisen DNA-juosteen emäs näkee komplementtinsa vastaavan sitä toisella juosteella.
Chargaffin täydentävä pohjapariliitossääntö
Chargaffin säännön mukaan A sitoutuu vain T: hen ja C sitoutuu vain G: hen DNA-juosteessa. Tämä on nimetty tutkija Erwin Chargaffin mukaan, joka huomasi, että missä tahansa DNA-molekyylissä prosenttiosuus guaniini on aina suunnilleen yhtä suuri kuin sytosiinin prosenttiosuus, samalla tavalla kuin adeniinilla ja tymiini.
Tästä hän päätti, että C sitoutuu G: hen ja A sitoutuu T: hen.
Miksi täydentävät tukiasemat toimivat
Miksi A sitoutuu vain T: hen ja C vain G: hen? Miksi A ja T täydentävät toisiaan eivätkä A ja C tai A ja G? Vastaus liittyy typpiemästen rakenteeseen ja niiden väliin muodostuviin vetysidoksiin.
Adeniini ja guaniini tunnetaan nimellä puriinit kun taas tymiini ja guaniini tunnetaan nimellä pyrimidiinit. Kaikki tämä tarkoittaa sitä, että adeniinin ja guaniinin rakenteet koostuvat 6-atomisesta renkaasta ja 5-atomisesta renkaasta, joilla on kaksi atomia, kun taas sytosiini ja tymiini koostuvat vain 6-atomisesta renkaasta. DNA: lla puriini voi sitoutua vain pyrimidiiniin; sinulla ei voi olla kahta puriinia ja kahta pyrimidiiniä yhdessä.
Tämä johtuu siitä, että kaksi toisiinsa sitoutunutta puriinia vie liian paljon tilaa kahden DNA-juosteen välillä, mikä vaikuttaisi rakenteeseen eikä salli juosteiden pitämistä kunnolla yhdessä. Sama koskee kahta pyrimidiiniä, paitsi että ne vievät liian vähän tilaa.
Tämän logiikan mukaan A voisi sitoutua C: hen, eikö? No ei. Toinen tekijä, joka saa A-T- ja C-G-parit toimimaan, on vetysidos alustojen välillä. Nämä sidokset pitävät itse asiassa kahta DNA-säiettä yhdessä ja stabiloivat molekyylin.
Vetysidoksia voi muodostua vain adeniinin ja tymiinin välille. Ne muodostuvat myös vain sytosiinin ja guaniinin välillä. Nämä sidokset antavat A-T- ja C-G-komplementtien muodostua ja aiheuttavat siten DNA: lla kaksi komplementaarisesti sitoutunutta säiettä.
Täydentävien pohjapariliitossääntöjen soveltaminen
Tietäen kuinka DNA-säikeet muodostavat parin yhdessä näiden emäspariliitossääntöjen kanssa, voit päätellä muutamia erilaisia asioita.
Oletetaan, että sinulla on tietyn geenin DNA-sekvenssi yhdellä DNA-juosteella. Voit sitten käyttää täydentäviä emäspariliitossääntöjä selvittääksesi toisen DNA-juosteen, joka muodostaa DNA-molekyylin. Oletetaan esimerkiksi, että sinulla on seuraava järjestys:
AAGGGGTGACTCTAGTTTAATATA
Tiedät, että A ja T ovat toistensa täydennyksiä ja C ja G täydentävät toisiaan. Tämä tarkoittaa, että DNA-juoste, joka muodostaa parin yllä olevan kanssa, on:
TTCCCCACTGAGATCAAATTATAT