데 옥시 리보 핵산 (DNA)은 세포질 지구상의 유전 정보. 가장 작은 박테리아에서 해양에서 가장 큰 고래에 이르기까지 모든 세포 생명체는 DNA를 유전 물질로 사용합니다.
노트 : 일부 바이러스는 DNA를 유전 물질로 사용합니다. 그러나 일부 바이러스는 대신 RNA를 사용합니다.
DNA는 핵산 뉴클레오타이드라고 불리는 많은 소단위로 구성됩니다. 각 뉴클레오티드는 5- 탄소 리보스 설탕, 인산염 그룹 및 질소 염기의 세 부분으로 구성됩니다. 두 보완 가닥 DNA 사이의 수소 결합 덕분에 DNA의 질소 염기 DNA가 유명한 이중 나선으로 꼬이는 사다리 같은 형태를 만들 수있게합니다.
이 구조가 형성되도록하는 것은 질소 염기 사이의 결합입니다. DNA에는 아데닌 (A), 티민 (T), 사이토 신 (C) 및 구아닌 (G)의 네 가지 질소 염기 옵션이 있습니다. 각 염기는 A와 T, C와 G 만 서로 결합 할 수 있습니다. 이것은 보완적인 기본 페어링 규칙 또는 Chargaff의 규칙.
네 가지 질소 염기
DNA에서 뉴클레오타이드 소단위에는 네 가지 질소 염기가 있습니다.
- 아데닌 (A)
- 티민 (T)
- 사이토 신 (C)
- 구아닌 (G)
이러한 각 염기는 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 퓨린 염기 과 피리 미딘 염기.
아데닌과 구아닌은 퓨린 염기. 이것은 그 구조가 두 개의 고리를 결합하기 위해 두 개의 원자를 공유하는 질소 함유 5 개의 원자 고리와 결합 된 질소 함유 6 개의 원자 고리임을 의미합니다.
티민과 시토신은 다음의 예입니다. 피리 미딘 염기. 이 염기는 단일 질소 함유 6 개의 원자 고리로 구성됩니다.
노트 : RNA는 티민을 우라실 (U)이라고하는 다른 피리 미딘 염기로 대체합니다.
Chargaff의 규칙
상보 적 염기쌍 규칙으로도 알려진 Chargaff의 규칙은 DNA 염기쌍이 항상 티민과 함께 아데닌 (A-T)과 구아닌과 함께 사이토 신 (C-G)임을 명시합니다. 퓨린은 항상 피리 미딘과 쌍을 이루며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 그러나 A는 퓨린과 피리 미딘 임에도 불구하고 C와 짝을 이루지 않습니다.
이 규칙은 본질적으로 동등한 것이 있음을 발견 한 과학자 Erwin Chargaff의 이름을 따서 명명되었습니다. 아데닌 농도 그리고 거의 모든 DNA 분자 내에있는 티민과 구아닌과 시토신. 이 비율은 유기체마다 다를 수 있지만 A의 실제 농도는 항상 본질적으로 T와 같고 G 및 C와 동일합니다. 예를 들어 인간의 경우 대략 다음과 같습니다.
- 30.9 % 아데닌
- 29.4 % 티민
- 19.8 % 사이토 신
- 19.9 % 구아닌
이것은 A가 T와 쌍을 이루어야하고 C가 G와 쌍을 이루어야한다는 보완 규칙을 지원합니다.
Chargaff의 규칙 설명
그런데 왜 그렇습니까?
그것은 둘 다와 관련이 있습니다 수소 결합 상보적인 DNA 가닥을 사용 가능한 공간 두 가닥 사이.
첫째, 약 20Å (옹스트롬, 1 옹스트롬은 10-10 미터) 두 개의 상보적인 DNA 가닥 사이. 두 개의 퓨린과 두 개의 피리 미딘은 함께 너무 많은 공간을 차지하여 두 가닥 사이의 공간에 맞출 수 없습니다. 이것이 A가 G와 결합 할 수없고 C가 T와 결합 할 수없는 이유입니다.
그러나 어떤 퓨린 결합을 어떤 피리 미딘과 바꿀 수 없습니까? 대답은 다음과 관련이 있습니다. 수소 결합 염기를 연결하고 DNA 분자를 안정화시킵니다.
그 공간에서 수소 결합을 생성 할 수있는 유일한 쌍은 티민과 아데닌, 구아닌과 사이토 신입니다. A와 T는 두 개의 수소 결합을 형성하고 C와 G는 세 개를 형성합니다. 두 가닥을 연결하고 분자를 안정화시키는 것은 이러한 수소 결합입니다. 이중 나선.
보완 기본 페어링 규칙 사용
이 규칙을 알면 상보 적 가닥 염기쌍 서열만을 기반으로 한 단일 DNA 가닥으로. 예를 들어 다음과 같은 하나의 DNA 가닥의 서열을 알고 있다고 가정 해 보겠습니다.
AAGCTGGTTTTGACGAC
보완 염기 쌍 규칙을 사용하여 보완 가닥이 다음과 같다는 결론을 내릴 수 있습니다.
TTCGACCAAAACTGCTG
RNA 가닥은 또한 RNA가 티민 대신 우라실을 사용한다는 점을 제외하고는 상보 적입니다. 따라서 첫 번째 DNA 가닥에서 생성 될 mRNA 가닥을 추론 할 수도 있습니다. 다음과 같습니다.
UUCGACCAAAACUGCUG