Quando la maggior parte delle persone sente il termine "DNA", immagina automaticamente la classica doppia elica. Immaginare i componenti che compongono quella grande spirale di materiale genetico spesso sembra un po' più complicato. Fortunatamente, capire come funzionano le coppie di basi e persino calcolare le percentuali per ciascuna base in un campione di DNA è in realtà semplice.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
In ogni campione di DNA, ci sono quattro basi che si accoppiano in un solo modo: adenina e timina, guanina e citosina. Sono il 100% del campione. La regola di Chargaff afferma che la concentrazione per ogni base in una coppia di basi è sempre uguale al suo compagno, quindi la concentrazione di adenina è uguale alla concentrazione di timina, per esempio. Utilizzando queste informazioni e semplici calcoli, puoi trovare la percentuale di adenina in un campione se conosci la percentuale di qualsiasi altra base.
Coppie di basi del DNA
La doppia elica del DNA contiene due filamenti di materiale genetico attorcigliati insieme, quindi si inserisce all'interno del nucleo della cellula. La struttura di quella spirale risulta dal modo in cui le quattro basi si accoppiano e si legano l'una all'altra. Queste quattro basi sono adenina, guanina, timina e citosina.
In termini di struttura chimica, l'adenina e la guanina sono entrambe purine mentre la timina e la citosina sono pirimidine. Questa differenza chimica assicura che i legami idrogeno stabili tra le basi si accoppino sempre allo stesso modo: adenina con timina e guanina con citosina.
L'osservazione di Erwin Chargaff
Gli scienziati non hanno sempre conosciuto la funzione del DNA. In effetti, la proposta del 1944 che il DNA potrebbe essere il materiale genetico della cellula ha ispirato speculazioni e persino controversie. Tuttavia, alcuni scienziati iniziarono a studiare seriamente il DNA, incluso Erwin Chargaff. Nel 1950 Chargaff notò che, quando separate, le purine (adenina e guanina) esistevano sempre in rapporto 1:1 con le pirimidine (timina e citosina). Questa scoperta divenne un appuntamento scientifico: la regola di Chargaff.
Applicare la regola di Chargaff
La regola di Chargaff significa che in ogni campione, la concentrazione di adenina sarà sempre uguale alla concentrazione della sua coppia timina, e anche le concentrazioni di guanina e citosina saranno uguali. Se devi calcolare la percentuale di adenina in un campione di DNA, puoi usare la regola di Chargaff per risolvere il problema. Ad esempio, se sai che il campione di DNA è al 20 percento di timina, saprai automaticamente che è anche al 20 percento di adenina, poiché si accoppiano insieme.
Puoi anche calcolare la percentuale di adenina quando viene data la percentuale di guanina o citosina. Poiché sai che ci sono solo quattro basi nel DNA, tutte e quattro le basi insieme devono essere pari al 100% del campione. Se ti viene data l'informazione che il campione è il 20% di guanina, puoi supporre che sia anche il 20% di citosina poiché guanina e citosina si accoppiano tra loro. Insieme, questo è il 40 percento del campione totale. Puoi sottrarre quel 40 percento dal 100 percento e determinare che il 60 percento del campione deve essere adenina e timina insieme. Poiché queste due basi esistono sempre in concentrazioni uguali, sai che il campione di DNA è al 30 percento di adenina.
I concetti associati alla biochimica del DNA a volte sembrano molto complicati. Grazie a Chargaff, calcolare le percentuali di basi presenti in un campione di DNA non diventa altro che un semplice problema di matematica.