L'acido desossiribonucleico, più comunemente chiamato DNA, è il materiale genetico primario per quasi tutta la vita. Alcuni virus usano l'acido ribonucleico (RNA) invece del DNA, ma tutta la vita cellulare usa il DNA.
Il DNA stesso è una macromolecola costituita da due filamenti complementari composti ciascuno da singole subunità chiamate nucleotidi. Sono questi legami che si formano tra la sequenza di basi complementari delle basi azotate che tengono insieme i due filamenti di DNA per formare la struttura a doppia elica che rende famoso il DNA.
Struttura e componenti del DNA
Come affermato in precedenza, il DNA è una macromolecola costituita da singole subunità chiamate nucleotidi. Ogni nucleotide ha tre parti:
- Uno zucchero desossiribosio.
- Un gruppo fosfato.
- Una base azotata.
I nucleotidi del DNA possono contenere una delle quattro basi azotate. Queste basi sono adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C).
Questi nucleotidi si uniscono per formare lunghe catene note come filamenti di DNA. Due
filamenti di DNA complementari si legano tra loro in quella che sembra una scala prima di avvolgersi nella forma a doppia elica.I due filamenti sono tenuti insieme attraverso legami idrogeno che si formano tra le basi azotate. L'adenina (A) forma legami con la timina (T) mentre la citosina (C) forma legami con la guanina (G); A si accoppia sempre solo con T e C si accoppia sempre e solo con G.
Definizione complementare (Biologia)
In biologia, in particolare in termini di genetica e DNA, complementare significa che il filamento polinucleotidico accoppiato con il secondo filamento polinucleotidico ha una sequenza di basi azotate che è il complemento inverso, o la coppia, dell'altro filamento.
Quindi, per esempio, il complemento della guanina è la citosina perché è la base che si accoppierebbe con la guanina; il complemento della citosina è la guanina. Diresti anche che il complemento dell'adenina è la timina e viceversa.
Questo è vero lungo l'intero filamento di DNA, motivo per cui i due filamenti di DNA sono chiamati filamenti complementari. Ogni base su un singolo filamento di DNA vedrà il suo complemento abbinato ad esso sull'altro filamento.
Regola complementare di abbinamento delle basi di Chargaffff
La regola di Chargaff afferma che A si lega solo a T e C si lega solo a G in un filamento di DNA. Questo prende il nome dallo scienziato Erwin Chargaff, che scoprì che in ogni molecola di DNA, la percentuale di la guanina è sempre approssimativamente uguale alla percentuale di citosina con lo stesso vero per adenina e timina.
Da ciò dedusse che C si lega a G e A si lega a T.
Perché l'abbinamento di basi complementari funziona?
Perché A si lega solo a T e C si lega solo a G? Perché A e T sono complementari l'uno dell'altro e non A e C o A e G? La risposta ha a che fare con la struttura delle basi azotate e i legami idrogeno che si formano tra di esse.
L'adenina e la guanina sono conosciute come purine mentre la timina e la guanina sono conosciute come pirimidine. Tutto ciò significa che le strutture di adenina e guanina sono composte da un anello di 6 atomi e un anello di 5 atomi che condividono due atomi mentre citosina e timina sono composte solo da un anello di 6 atomi. Con il DNA, una purina può legarsi solo con una pirimidina; non puoi avere due purine e due pirimidine insieme.
Questo perché due purine che si legano insieme occuperebbero troppo spazio tra i due filamenti di DNA, il che influenzerebbe la struttura e non consentirebbe ai filamenti di essere tenuti insieme correttamente. Lo stesso vale per due pirimidine, tranne per il fatto che occuperebbero troppo poco spazio.
Con quella logica, allora A potrebbe legarsi a C, giusto? Beh no. L'altro fattore che fa funzionare le coppie A-T e C-G è legame idrogeno tra le basi. Sono questi legami che in realtà tengono insieme i due filamenti di DNA e stabilizzano la molecola.
I legami idrogeno si possono formare solo tra adenina e timina. Si formano anche solo tra citosina e guanina. Sono questi legami che consentono la formazione dei complementi A-T e C-G e, quindi, fanno sì che il DNA abbia due filamenti legati complementari.
Applicazione di regole complementari di abbinamento delle basi
Sapendo come i filamenti di DNA si accoppiano con queste regole di accoppiamento delle basi, puoi dedurre alcune cose diverse.
Diciamo che hai una sequenza di DNA di un gene specifico su un filamento di DNA. È quindi possibile utilizzare regole di accoppiamento delle basi complementari per capire l'altro filamento di DNA che costituisce la molecola di DNA. Ad esempio, supponiamo di avere la seguente sequenza:
AAGGGGTGACTCTAGTTTTAATA
Sai che A e T sono complementari l'uno dell'altro e C e G sono complementari l'uno dell'altro. Ciò significa che il filamento di DNA che si accoppia con quello sopra è:
TTCCCCACTGAGATCAAATTATAT
