Kakav je slijed baza na komplementarnom DNA lancu?

Deoksiribonukleinska kiselina, koja se češće naziva DNK, primarni je genetski materijal za gotovo cijeli život. Neki virusi umjesto DNA koriste ribonukleinsku kiselinu (RNA), ali sav stanični život koristi DNA.

DNK je sama po sebi makromolekula koja se sastoji od dvije komplementarne niti koje se sastoje od pojedinačnih podjedinica tzv. nukleotidi. Te veze nastaju između komplementarnog osnovnog slijeda dušičnih baza koji drže zajedno dva lanca DNA da bi stvorili dvostruku spiralnu strukturu koja DNK čini poznatom.

Kao što je prethodno rečeno, DNA je makromolekula koja se sastoji od pojedinačnih podjedinica koje se nazivaju nukleotidi. Svaki nukleotid ima tri dijela:

• Dezoksiribozni šećer.
• Fosfatna skupina.
• Dušična baza.

DNA nukleotidi mogu sadržavati jednu od četiri dušične baze. Te baze su adenin (A), timin (T), gvanin (G) i citozin (C).

Ti se nukleotidi spajaju i tvore duge lance poznate kao DNA lanci. Dva komplementarni DNA lanci spojite se međusobno u ono što izgleda poput ljestava prije nego što se namotate u oblik dvostruke zavojnice.

Dvije se niti drže zajedno kroz vodikove veze koje nastaju između dušičnih baza. Adenin (A) stvara veze s timinom (T), dok citozin (C) stvara veze s gvaninom (G); Jedini parovi s T, a C samo parovi s G.

U biologiji, posebno u smislu genetike i DNA, komplementarni "Polinukleotidni lanac" uparen s drugim polinukleotidnim lancem ima dušičnu baznu sekvencu koja predstavlja reverzni komplement ili par druge lance.

Tako je, na primjer, komplement gvanina citozin, jer je to baza koja bi se uparila s gvaninom; komplement citozina je gvanin. Također biste rekli da je komplement adenina timin, i obrnuto.

To je istina duž cijelog lanca DNA, zbog čega se dva lanca DNA nazivaju komplementarnim lancima. Svaka baza na jednom lancu DNA vidjet će svoj komplement koji se podudara s njom na drugom lancu.

Chargaffovo pravilo kaže da se A veže samo s T, a C samo s G u DNA lancu. Ovo je ime dobilo po znanstveniku Erwinu Chargaffu, koji je otkrio da u bilo kojoj molekuli DNA, postotak gvanin je uvijek približno jednak postotku citozina s istim istim za adenin i timin.

Iz ovoga je zaključio da su C veze s G i A veze s T.

Zašto se A veže samo s T, a C samo s G? Zašto se A i T nadopunjuju, a ne A i C ili A i G? Odgovor se odnosi na strukturu dušičnih baza i vodikovih veza koje se između njih stvaraju.

Adenin i gvanin poznati su kao purini dok su timin i gvanin poznati kao pirimidini. Sve to znači da su strukture adenina i gvanina sastavljene od prstena sa 6 atoma i prstena s 5 atoma koji dijele dva atoma, dok su citozin i timin sastavljeni samo od prstena sa 6 atoma. S DNK se purin može vezati samo s pirimidinom; ne možete imati dva purina i dva pirimidina zajedno.

To je zato što bi dvije purinske veze koje su međusobno povezane zauzele previše prostora između dva lanca DNA, što bi utjecalo na strukturu i ne bi omogućilo pravilno držanje niti. Isto vrijedi i za dva pirimidina, samo što bi zauzimali premalo prostora.

Po toj bi se logici A mogao povezati s C, zar ne? Pa ne. Drugi čimbenik koji čini parove A-T i C-G je vodikova veza između baza. Te veze zapravo drže dva lanca DNA zajedno i stabiliziraju molekulu.

Vodikove veze mogu se stvoriti samo između adenina i timina. Oni se također stvaraju samo između citozina i gvanina. Te veze omogućuju A-T i C-G komplementima da nastanu i, tako, uzrokuju da DNA ima dvije komplementarne vezane niti.

Znajući kako se lanci DNA spajaju s tim pravilima o uparivanju baza, možete zaključiti nekoliko različitih stvari.

Recimo da imate DNA sekvencu određenog gena na jednom lancu DNA. Tada možete upotrijebiti komplementarna pravila sparivanja baza da biste pronašli drugi DNA lanac koji čini molekulu DNA. Na primjer, recimo da imate sljedeći slijed:

AAGGGGTGACTCTAGTTTAATATA

Znate da su A i T međusobno nadopunjavanje, a C i G međusobno nadopunjavanje. To znači da je DNA lanac koji se uparuje s gore navedenim:

TTCCCCACTGAGATCAAATTATAT