დეოქსირიბონუკლეინის მჟავა (დნმ) არის ის, რაც ყველასში კოდურად გამოიყურება ფიჭური გენეტიკური ინფორმაცია დედამიწაზე. უჯრედული სიცოცხლე ყველაზე პატარა ბაქტერიიდან ოკეანის უდიდეს ვეშაპამდე, გენეტიკურად იყენებს დნმ-ს.
Შენიშვნა: ზოგიერთი ვირუსი იყენებს დნმ-ს, როგორც გენეტიკურ მასალას. ამასთან, ზოგი ვირუსი ნაცვლად იყენებს RNA- ს.
დნმ არის ტიპის ნუკლეინის მჟავა შედგება მრავალი ქვედანაყოფისაგან, რომელსაც ნუკლეოტიდები ეწოდება. თითოეულ ნუკლეოტიდს აქვს სამი ნაწილი: 5 ნახშირბადოვანი რიბოზის შაქარი, ფოსფატის ჯგუფი და აზოტოვანი ფუძე. ორი დამატებითი ძაფები დნმ-ის გაერთიანება ხდება წყალბადის შეერთების წყალობით აზოტოვანი ფუძეები ეს საშუალებას აძლევს დნმ-ს გააკეთოს კიბის მსგავსი ფორმა, რომელიც იტრიალებს ცნობილ ორმაგ სპირალში.
ეს არის აზოტოვან ბაზებს შორის კავშირი, რაც ამ სტრუქტურის შექმნის საშუალებას იძლევა. დნმ-ში არსებობს აზოტოვანი ბაზის ოთხი ვარიანტი: ადენინი (A), თიმინი (T), ციტოზინი (C) და გუანინი (G). თითოეულ ფუძეს შეუძლია მხოლოდ ერთმანეთთან კავშირი, A– ს T და C– სთან G– სთან. ამას ეწოდება დამატებითი ბაზის დაწყვილების წესი ან ჩარგაფის წესი.
ოთხი აზოტოვანი ბაზა
დნმ-ში ნუკლეოტიდი ქვედანაყოფები, არსებობს ოთხი აზოტოვანი ფუძე:
- ადენინი (ა)
- თიმინი (T)
- ციტოზინი (C)
- გვიანინი (G)
თითოეული ეს ბაზა შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად: პურინის ფუძეები და პირიმიდინის ფუძეები.
ადენინი და გუანინი ამის მაგალითებია პურინის ფუძეები. ეს ნიშნავს, რომ მათი სტრუქტურა არის აზოტის შემცველი ექვსი ატომური რგოლი, რომელიც შეუერთდა აზოტის შემცველ ხუთ ატომურ რგოლს, რომლებიც ორ ატომს აერთიანებს ორი რგოლის შესაერთებლად.
თიმინი და ციტოზინი ამის მაგალითებია პირიმიდინის ფუძეები. ეს ბაზები შედგება ერთი აზოტის შემცველი ექვსი ატომის რგოლისგან.
Შენიშვნა: RNA თიმინს ანაცვლებს სხვა პირიმიდინის ფუძით, რომელსაც ურაცილი (U) ეწოდება.
ჩარგაფის წესი
ჩარგაფის წესში, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ფუძის დაწყვილების დამატებითი წესი, აღნიშნავს, რომ დნმ ფუძის წყვილი ყოველთვის არის ადენინი თიმინთან (A-T) და ციტოზინი გუანინთან (C-G). პურინი ყოველთვის წყდება პირიმიდინთან და პირიქით. ამასთან, A არ წყდება C- სთან, მიუხედავად იმისა, რომ ეს არის პურინი და პირიმიდინი.
ამ წესს ეწოდა მეცნიერი ერვინ ჩარგაფი, რომელმაც აღმოაჩინა, რომ ისინი არსებითად თანასწორნი არიან ადენინის კონცენტრაციები და თიმინი, აგრეთვე გუანინი და ციტოზინი დნმ-ის თითქმის ყველა მოლეკულაში. ეს კოეფიციენტები შეიძლება განსხვავდებოდეს ორგანიზმებს შორის, მაგრამ A– ს რეალური კონცენტრაცია ყოველთვის არსებითად უდრის T– ს და იგივეა G და C– სთან. მაგალითად, ადამიანებში დაახლოებით არსებობს:
- 30,9 პროცენტი ადენინი
- 29,4 პროცენტი თიმინი
- 19,8 პროცენტი ციტოზინი
- გვიანინი 19,9 პროცენტი
ეს მხარს უჭერს დამატებით წესს, რომ A უნდა დაწყვილდეს T და C უნდა დაწყვილდეს G– სთან.
ჩარგაფის წესი განმარტებულია
რატომ არის ასე საქმე?
ეს გააჩნია ორივე წყალბადის კავშირი რომელიც უერთდება დნმ-ის დამატებით სტრიქონებს ხელმისაწვდომი სივრცე ორ ძაფს შორის.
პირველ რიგში, არსებობს დაახლოებით 20 Å (angstroms, სადაც ერთი angstrom უდრის 10-ს-10 მეტრი) დნმ – ის ორ დამატებით ძაფს შორის. ორი პურინი და ორი პირიმიდინი ერთად უბრალოდ დაიკავებს ძალიან ბევრ ადგილს, რომ შეეძლოს ორ ძაფს შორის არსებულ სივრცეში მოთავსება. ამიტომ A არ შეიძლება დაერთოს G- ს და C ვერ დაუკავშირდება T- ს.
მაგრამ რატომ არ შეგიძლიათ შეცვალოთ რომელი პურინის კავშირი რომელ პირიმიდინთან? პასუხს უკავშირდება წყალბადის კავშირი რომელიც აკავშირებს ბაზებს და სტაბილიზირებს დნმ მოლეკულას.
ერთადერთი წყვილი, რომლებსაც შეუძლიათ შექმნან წყალბადის ბმები ამ სივრცეში, არის ადენინი თიმინთან და ციტოზინი გუანინთან. A და T ქმნიან ორ წყალბადურ ბმას, ხოლო C და G ქმნიან სამს. ეს არის ეს წყალბადის კავშირები, რომლებიც უერთდება ორ ძაფს და სტაბილიზაციას უკეთებს მოლეკულას, რაც მას საშუალებას აძლევს შექმნას კიბეების მსგავსი ორმაგი სპირალი.
დამატებითი ბაზის დაწყვილების წესების გამოყენება
ამ წესის ცოდნით, შეგიძლიათ გაერკვნენ დამატებითი ძაფი დნმ – ის ერთ სტრიქონზე დაფუძნებული მხოლოდ ბაზის წყვილის თანმიმდევრობით. მაგალითად, ვთქვათ, თქვენ იცით ერთი დნმ – ის სტრიქონის თანმიმდევრობა, რომელიც შემდეგია:
AAGCTGGTTTTGACGAC
დამატებითი ბაზის დაწყვილების წესების გამოყენებით შეგიძლიათ დაასკვნოთ, რომ დამატებითი მიმართულებაა:
TTCGACCAAAACTGCTG
რნმ – ის ძაფები ასევე შეავსებს იმ გამონაკლისს, რომ თნმ – ის ნაცვლად RNA იყენებს ურაცილს. ასე რომ, თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოაქვეყნოთ mRNA სტრიქონი, რომელიც წარმოიქმნება ამ პირველი დნმ – ის სტრიქონიდან. Იქნებოდა:
UUCGACCAAAACUGCUG
