Amikor a legtöbb ember hallja a „DNS” kifejezést, automatikusan a klasszikus kettős spirált képezi. A genetikai anyagnak ezt a nagy spirálját alkotó komponensek elképzelése gyakran kissé bonyolultabbnak tűnik. Szerencsére a bázispárok működésének megértése és a DNS-minták egyes bázisainak százalékos kiszámítása is egyszerű.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
Bármely DNS-mintában négy bázis van, amelyek csak egyetlen módon párosulnak: adenin és timin, guanin és citozin. Összesen a minta 100 százaléka. Chargaff szabálya szerint az egyes bázisok koncentrációja egy bázispárban mindig megegyezik párjával, tehát az adenin koncentrációja megegyezik például a timin koncentrációjával. Ezen információk és az egyszerű matematika segítségével megtalálja az adenin százalékát a mintában, ha ismeri bármely más bázis százalékát.
DNS bázispárok
A DNS kettős spirál két genetikai anyagból álló szálat tartalmaz, amelyek egymásra vannak sodrva, így elfér a sejt magjában. A spirál szerkezete abból adódik, hogy a négy alap párosodik és egymáshoz kötődik. Ez a négy bázis az adenin, a guanin, a timin és a citozin.
Kémiai szerkezetét tekintve az adenin és a guanin egyaránt purin, míg a timin és a citozin pirimidin. Ez a kémiai különbség biztosítja, hogy a bázisok közötti stabil hidrogénkötések mindig ugyanúgy párosuljanak: az adenin a timinnel és a guanin a citozinnal.
Erwin Chargaff megfigyelése
A tudósok nem mindig ismerték a DNS funkcióját. Valójában az 1944-es javaslat, miszerint a DNS lehet a sejt genetikai anyaga, spekulációkra, sőt vitákra ösztönzött. Ennek ellenére néhány tudós komolyan elkezdte tanulmányozni a DNS-t, köztük Erwin Chargaff is. 1950-ben Chargaff észrevette, hogy elválasztásukkor a purinok (adenin és guanin) mindig 1: 1 arányban léteznek a pirimidinekkel (timin és citozin). Ez a megállapítás tudományos világgá vált: Chargaff uralma.
Chargaff szabályának alkalmazása
A Chargaff-szabály azt jelenti, hogy bármely mintában az adenin koncentrációja mindig megegyezik timinpárjának koncentrációjával, és a guanin és a citozin koncentrációja is megegyezik. Ha ki kell számolnia az adenin százalékát egy DNS-mintában, akkor Chargaff szabálya segítségével megoldhatja a problémát. Például, ha tudja, hogy a DNS-minta 20% timin, akkor automatikusan tudja, hogy 20% adenin is, mivel párosulnak.
Kiszámíthatja az adenin százalékát, ha megadja a guanin vagy a citozin százalékát. Mivel tudod, hogy csak négy bázis van a DNS-ben, mind a négy bázisnak együtt kell lennie a minta 100 százalékával. Ha azt az információt kapja, hogy a minta 20% guanin, akkor feltételezheti, hogy ez is 20% citozin, mivel a guanin és a citozin párosul egymással. Ez együttesen a teljes minta 40 százaléka. Kivonhatja azt a 40 százalékot a 100 százalékból, és meghatározhatja, hogy a minta 60 százalékának együttesen adeninnek és timinnek kell-e lennie. Mivel ez a két bázis mindig azonos koncentrációban létezik, tudja, hogy a DNS-minta 30% adenint tartalmaz.
A DNS biokémiájához kapcsolódó fogalmak néha nagyon bonyolultaknak tűnnek. Chargaffnak köszönhetően a DNS-mintában jelen lévő bázisok százalékának kiszámítása nem más, mint egyszerű matematikai probléma.