より一般的にはDNAと呼ばれるデオキシリボ核酸は、ほとんどすべての生命の主要な遺伝物質です。 一部のウイルスはDNAの代わりにリボ核酸（RNA）を使用しますが、すべての細胞の生命はDNAを使用します。
DNA自体は、それぞれが呼ばれる個々のサブユニットで構成されている2つの相補的な鎖で構成されている高分子です。 ヌクレオチド. DNAを有名にする二重らせん構造を形成するために2つのDNA鎖を一緒に保持するのは、核酸塩基の相補的な塩基配列の間に形成されるこれらの結合です。
DNAの構造と構成要素
前に述べたように、DNAはヌクレオチドと呼ばれる個々のサブユニットで構成されている高分子です。 各ヌクレオチドには3つの部分があります。
- デオキシリボース糖。
- リン酸基。
- 窒素塩基。
DNAヌクレオチドには、4つの窒素塩基のうちの1つを含めることができます。 これらの塩基は、アデニン（A）、チミン（T）、グアニン（G）、およびシトシン（C）です。
これらのヌクレオチドは一緒になって、DNA鎖として知られる長鎖を形成します。 二 相補的DNA鎖 二重らせんの形に巻く前に、はしごのように見えるように互いに結合します。
2つのストランドは、核酸塩基間に形成される水素結合を介して結合されます。 アデニン（A）はチミン（T）と結合を形成し、シトシン（C）はグアニン（G）と結合を形成します。 Tとのみペアになり、CはGとのみペアになります。
補完的な定義（生物学）
生物学では、特に遺伝学とDNAの観点から、 補完的 第２のポリヌクレオチド鎖と対になっているポリヌクレオチド鎖が、他の鎖の逆相補体または対である窒素塩基配列を有することを意味する。
したがって、たとえば、グアニンの補体はシトシンです。これは、グアニンとペアになる塩基だからです。 シトシンの補体はグアニンです。 また、アデニンの補体はチミンであり、その逆も同様です。
これはDNA鎖全体に当てはまります。そのため、DNAの2本の鎖は相補鎖と呼ばれます。 DNAの一本鎖のすべての塩基は、その補体が他の鎖のそれと一致するのを見るでしょう。
シャルガフの補完的な塩基対の法則
シャルガフの法則によれば、DNA鎖ではAはTとのみ結合し、CはGとのみ結合します。 これは、科学者のエルヴィンシャルガフにちなんで名付けられました。彼は、どのDNA分子でも、 グアニンは常にシトシンのパーセンテージにほぼ等しく、アデニンと チミン。
このことから、CはGと結合し、AはTと結合すると推測した。
相補的塩基対が機能する理由
AがTとのみ結合し、CがGとのみ結合するのはなぜですか？ なぜAとTは互いに補数であり、AとCまたはAとGではないのですか？ その答えは、核酸塩基の構造とそれらの間に形成される水素結合に関係しています。
アデニンとグアニンはとして知られています プリン チミンとグアニンは ピリミジン. これはすべて、アデニンとグアニンの構造が2つの原子を共有する6原子の環と5原子の環で構成されているのに対し、シトシンとチミンは6原子の環のみで構成されていることを意味します。 DNAの場合、プリンはピリミジンとのみ結合できます。 2つのプリンと2つのピリミジンを一緒にすることはできません。
これは、2つのプリンが結合すると、2つのDNA鎖の間のスペースが大きくなりすぎて、構造に影響を与え、鎖を適切に保持できなくなるためです。 同じことが2つのピリミジンにも当てはまりますが、占有するスペースが少なすぎる点が異なります。
その論理によって、AはCと結合することができますよね？ うーん、ダメ。 A-TとC-Gのペアを機能させる他の要因は 水素結合 基地間。 実際に2本のDNA鎖を一緒に保持し、分子を安定させるのはこれらの結合です。
水素結合は、アデニンとチミンの間でのみ形成できます。 それらはまた、シトシンとグアニンの間でのみ形成されます。 これらの結合がA-TおよびC-G補体の形成を可能にし、したがってDNAに2つの相補的な結合鎖を持たせます。
補完的な塩基対形成規則の適用
DNA鎖がこれらの塩基対形成規則とどのように対になるかを知っていると、いくつかの異なることが推測できます。
DNAの1本の鎖に特定の遺伝子のDNA配列があるとしましょう。 次に、相補的な塩基対規則を使用して、DNA分子を構成する他のDNA鎖を把握できます。 たとえば、次のシーケンスがあるとします。
AAGGGGTGACTCTAGTTTAATATA
AとTは互いに補数であり、CとGは互いに補数であることがわかります。 つまり、上記のものとペアになるDNA鎖は次のとおりです。
TTCCCCACTGAGATCAAATTATAT