כיצד לחשב את אחוזי אדנין בגדיל DNA

כשרוב האנשים שומעים את המונח "DNA", הם מדמיינים אוטומטית את הסליל הכפול הקלאסי. לדמיין את הרכיבים המרכיבים את הספירלה הגדולה של החומר הגנטי מרגיש לעיתים קצת יותר מסובך. למרבה המזל, ההבנה כיצד מתפקדים זוגות בסיס ואף חישוב אחוזים עבור כל בסיס במדגם DNA היא למעשה פשוטה.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

בכל דגימת DNA, ישנם ארבעה בסיסים המתאחדים בצורה אחת בלבד: אדנין ותימין, גואנין וציטוזין. הם מסתכמים במאה אחוז מהמדגם. הכלל של צ'רגף קובע כי הריכוז עבור כל בסיס בזוג בסיס תמיד שווה לבן זוגו, כך שריכוז האדינין שווה לריכוז התימין, למשל. באמצעות מידע זה ומתמטיקה פשוטה, תוכל למצוא את אחוז האדינין במדגם אם אתה יודע את אחוז הבסיס האחר.

הסליל הכפול של ה- DNA מכיל שני קווצות של חומר גנטי המעוות יחד, כך שהוא נכנס לתוך גרעין התא. מבנה הספירלה נובע מהאופן שבו ארבעת הבסיסים מתמזגים ונכרכים זה לזה. ארבעת הבסיסים הללו הם אדנין, גואנין, תימין וציטוזין.

מבחינת המבנה הכימי, אדנין וגואנין הם שניהם פורינים ואילו תימין וציטוזין הם פירימידינים. הבדל כימי זה מבטיח שקשרי המימן היציבים בין הבסיסים תמיד יתאימו באותה דרך: אדנין עם תימין וגואנין עם ציטוזין.

מדענים לא תמיד ידעו את הפונקציה של ה- DNA. למעשה, ההצעה מ- 1944 לפיה DNA עשוי להיות החומר הגנטי של התא עוררה ספקולציות ואף מחלוקת. עם זאת, כמה מדענים החלו ללמוד DNA ברצינות, כולל ארווין צ'רגף. בשנת 1950 הבחין צ'רגף שכאשר הם מופרדים, הפורינים (אדנין וגואנין) קיימים תמיד ביחס של 1: 1 ביחס לפירמידינים (תימין וציטוזין). ממצא זה הפך למתקן מדעי: שלטונו של צ'רגף.

הכלל של צ'רגף פירושו שבכל דגימה, ריכוז האדינין תמיד יהיה שווה לריכוז תאמין הזוג שלו, וגם ריכוזי הגואנין והציטוזין יהיו שווים. אם אתה צריך לחשב את אחוז האדנין בדגימת DNA, אתה יכול להשתמש בכלל של Chargaff כדי לפתור את הבעיה. לדוגמה, אם אתה יודע שדגימת ה- DNA היא 20 אחוז תימין, אתה יודע באופן אוטומטי שזה גם 20 אחוז אדנין, מכיוון שהם משתלבים יחד.

ניתן גם לחשב את אחוז האדנין כאשר מקבלים את אחוז הגואנין או הציטוזין. מכיוון שאתה יודע שיש רק ארבעה בסיסים ב- DNA, כל ארבעת הבסיסים יחד חייבים להיות שווים ל- 100 אחוז מהמדגם. אם מקבלים את המידע שהמדגם הוא 20 אחוז גואנין, אתה יכול לשער שהוא גם 20 אחוז ציטוזין מכיוון שגואנין וציטוזין מתמזגים זה עם זה. יחד זה 40 אחוז מסך המדגם. אתה יכול לחסר ש 40 אחוז מ 100 אחוז ולקבוע 60 אחוז מהמדגם חייבים להיות אדנין ותימין יחד. מכיוון ששני הבסיסים הללו קיימים תמיד בריכוזים שווים, אתה יודע שדגימת ה- DNA היא 30 אחוז אדנין.

מושגים הקשורים לביוכימיה של DNA נראים לפעמים מסובכים מאוד. בזכות צ'רגף, חישוב אחוזי הבסיסים הנמצאים בדגימת DNA הופך ליותר מבעיה במתמטיקה פשוטה.