Dezoksiribonukleino rūgštis (DNR) koduoja visus ląstelinis genetinė informacija Žemėje. Visų ląstelių gyvybė nuo mažiausių bakterijų iki didžiausio banginio vandenyne naudoja genetinę medžiagą kaip DNR.
Pastaba: Kai kurie virusai naudoja genetinę medžiagą DNR. Tačiau kai kurie virusai vietoj jų naudoja RNR.
DNR yra tam tikra rūšis nukleino rūgštis sudarytas iš daugybės subvienetų, vadinamų nukleotidais. Kiekvieną nukleotidą sudaro trys dalys: 5 anglies ribozės cukrus, fosfatų grupė ir azoto bazė. Du papildomos sruogos DNR susijungia dėl vandenilinio ryšio tarp azoto bazės tai leidžia DNR sukurti į kopėčias panašią formą, kuri įsisuka į garsiąją dvigubą spiralę.
Tai jungiasi tarp azoto bazių, leidžiančių susidaryti šiai struktūrai. DNR yra keturi azoto bazės variantai: adeninas (A), timinas (T), citozinas (C) ir guaninas (G). Kiekviena bazė gali jungtis tik viena su kita, A su T ir C su G. Tai vadinama papildoma pagrindo poravimo taisyklė arba Chargaffo taisyklė.
Keturi azoto pagrindai
DNR nukleotidas subvienetų, yra keturios azoto bazės:
- Adeninas (A)
- Timinas (T)
- Citozinas (C)
- Guaninas (G)
Kiekvieną iš šių bazių galima suskirstyti į dvi kategorijas: purino pagrindai ir pirimidino bazės.
Adeninas ir guaninas yra pavyzdžiai purino pagrindai. Tai reiškia, kad jų struktūra yra azoto turintis šešių atomų žiedas, sujungtas su azoto turinčiu penkių atomų žiedu, kuris turi du atomus, kad sujungtų du žiedus.
Timinas ir citozinas yra pirimidino bazės. Šias bazes sudaro vienas azoto turintis šešių atomų žiedas.
Pastaba: RNR pakeičia timiną kita pirimidino baze, vadinama uracilu (U).
Chargaffo taisyklė
Chargaffo taisyklėje, dar vadinamoje papildoma bazių poravimosi taisykle, teigiama, kad DNR bazių poros visada yra adeninas su timinu (A-T) ir citozinas su guaninu (C-G). Purinas visada poruojasi su pirimidinu ir atvirkščiai. Tačiau A neporuoja su C, nepaisant to, kad yra purinas ir pirimidinas.
Ši taisyklė pavadinta mokslininko Erwino Chargaffo vardu, kuris atrado, kad iš esmės yra lygūs adenino koncentracija ir timinas, taip pat guaninas ir citozinas beveik visose DNR molekulėse. Šie santykiai gali skirtis tarp organizmų, tačiau faktinė A koncentracija visada iš esmės yra lygi T ir tokia pati kaip G ir C. Pavyzdžiui, žmonėms yra maždaug:
- 30,9 proc. Adenino
- 29,4 proc. Timino
- 19,8 procento citozino
- 19,9 proc. Guanino
Tai palaiko papildomą taisyklę, kad A turi poruotis su T, o C - su G.
Chargaffo taisyklė paaiškinta
Vis dėlto kodėl taip yra?
Tai susiję tiek su vandenilio jungimas jungiantis papildomas DNR grandines kartu su laisva vieta tarp dviejų sruogų.
Pirma, yra apie 20 Å (angstremai, kur vienas angstremas yra lygus 10-10 metrų) tarp dviejų vienas kitą papildančių DNR grandinių. Du purinai ir du pirimidinai kartu užimtų per daug vietos, kad tilptų tarp dviejų sruogų. Štai kodėl A negali susieti su G, o C - su T.
Bet kodėl negalite sukeisti purino ryšių su pirimidinu? Atsakymas susijęs su vandenilio jungimas kuris sujungia bazes ir stabilizuoja DNR molekulę.
Vienintelės poros, kurios gali sukurti vandenilio ryšius toje erdvėje, yra adeninas su timinu ir citozinas su guaninu. A ir T sudaro du vandenilio ryšius, o C ir G - tris. Būtent šios vandenilio jungtys sujungia dvi sruogas ir stabilizuoja molekulę, o tai leidžia suformuoti kopėčias dviguba spiralė.
Naudojant papildomas pagrindo poravimo taisykles
Žinodami šią taisyklę galite išsiaiškinti papildoma kryptis į vieną DNR grandinę, pagrįstą tik bazių porų seka. Pavyzdžiui, tarkime, kad žinote vienos DNR grandinės seką:
AAGCTGGTTTTGACGAC
Naudodami papildomas pagrindo poravimo taisykles, galite padaryti išvadą, kad papildoma grandinė yra:
TTCGACCAAAACTGCTG
RNR grandinės taip pat papildo viena kitą, išskyrus tai, kad RNR vietoj timino naudoja uracilą. Taigi, jūs taip pat galite padaryti išvadą apie iRNR grandinę, kuri būtų gaminama iš šios pirmosios DNR grandinės. Tai būtų:
UUCGACCAAAACUGCUG