Dezoksiribonukleīnskābe, ko biežāk dēvē par DNS, ir galvenais ģenētiskais materiāls gandrīz visu mūžu. Daži vīrusi DNS vietā izmanto ribonukleīnskābi (RNS), bet visa šūnu dzīve izmanto DNS.
DNS pati ir makromolekula, kas sastāv no diviem komplementāriem pavedieniem, kurus katrs veido atsevišķas apakšvienības, ko sauc nukleotīdi. Tieši šīs saites veidojas starp slāpekļa bāzu papildinošo bāzes secību, kas satur kopā divus DNS pavedienus, veidojot dubulto spirālveida struktūru, kas padara DNS slavenu.
DNS struktūra un komponenti
Kā iepriekš minēts, DNS ir makromolekula, kas sastāv no atsevišķām apakšvienībām, ko sauc par nukleotīdiem. Katram nukleotīdam ir trīs daļas:
- Dezoksiribozes cukurs.
- Fosfātu grupa.
- Slāpekļa bāze.
DNS nukleotīdi var saturēt vienu no četrām slāpekļa bāzēm. Šīs bāzes ir adenīns (A), timīns (T), guanīns (G) un citozīns (C).
Šie nukleotīdi apvienojas, veidojot garas ķēdes, kas pazīstamas kā DNS virknes. Divi papildu DNS virknes pirms vijuma dubultās spirāles formā, savienojieties viens ar otru, kas izskatās kā kāpnes.
Abi pavedieni tiek turēti kopā, izmantojot ūdeņraža saites, kas veidojas starp slāpekļa bāzēm. Adenīns (A) veido saites ar timīnu (T), bet citozīns (C) - ar guanīnu (G); Tikai vienmēr pārī ar T, un C tikai pārī ar G.
Papildu definīcija (bioloģija)
Bioloģijā, īpaši ģenētikas un DNS ziņā, papildinošs nozīmē, ka polinukleotīda virknei, kas savienota pārī ar otro polinukleotīda virkni, ir slāpekļa bāzes secība, kas ir otrās virknes reversais komplements vai pāris.
Tā, piemēram, guanīna papildinājums ir citozīns, jo tā ir bāze, kas savienotos pārī ar guanīnu; citozīna papildinājums ir guanīns. Jūs arī teiktu, ka adenīna papildinājums ir timīns, un otrādi.
Tas attiecas uz visu DNS virkni, tāpēc abus DNS pavedienus sauc par komplementāriem pavedieniem. Katra bāze, kas atrodas vienā DNS virknē, redzēs, ka tās papildinājums ir saskaņots ar to citā virknē.
Čargafa papildinošais pamatsavienošanas noteikums
Čargaffa noteikums nosaka, ka A tikai saista ar T un C tikai ar G DNS saitē. Tas ir nosaukts pēc zinātnieka Ervina Chargafa, kurš atklāja, ka jebkurā DNS molekulā ir guanīns vienmēr ir aptuveni vienāds ar citozīna procentuālo daudzumu, tas pats attiecas arī uz adenīnu un timīns.
No tā viņš secināja, ka C saista ar G un A saista T.
Kāpēc darbojas papildu bāzes savienošana pārī
Kāpēc A saista tikai ar T un C tikai ar G? Kāpēc A un T papildina viens otru, nevis A un C vai A un G? Atbilde ir saistīta ar slāpekļa bāzu struktūru un ūdeņraža saitēm, kas veidojas starp tām.
Adenīns un guanīns ir pazīstami kā purīni kamēr timīns un guanīns ir pazīstami kā pirimidīni. Tas viss nozīmē, ka adenīna un guanīna struktūras sastāv no 6 atomu gredzena un 5 atomu gredzena, kuriem ir divi atomi, bet citozīns un timīns sastāv tikai no 6 atomu gredzena. Ar DNS purīns var saistīties tikai ar pirimidīnu; jums nevar būt divi purīni un divi pirimidīni kopā.
Tas ir tāpēc, ka divi purīni, kas savienojas kopā, aizņemtu pārāk daudz vietas starp diviem DNS pavedieniem, kas ietekmētu struktūru un neļautu pavedienus pareizi turēt kopā. Tas pats attiecas uz diviem pirimidīniem, izņemot to, ka tie aizņemtu pārāk maz vietas.
Pēc šīs loģikas A varēja tātad sasaistīties ar C, vai ne? Nē. Otrs faktors, kas liek darboties A-T un C-G pāriem, ir ūdeņraža savienojums starp pamatnēm. Tās ir šīs saites, kas faktiski satur divas DNS virknes kopā un stabilizē molekulu.
Ūdeņraža saites var veidoties tikai starp adenīnu un timīnu. Viņi arī veidojas tikai starp citozīnu un guanīnu. Tās ir šīs saites, kas ļauj veidot AT un C-G papildinājumus, tādējādi izraisot DNS divas savstarpēji saistītas saites.
Papildu bāzes savienošanas noteikumu piemērošana
Zinot, kā DNS pavedieni savienojas pārī ar šiem bāzes savienošanas noteikumiem, varat secināt dažas dažādas lietas.
Pieņemsim, ka vienā DNS virknē jums ir noteikta gēna DNS secība. Pēc tam varat izmantot papildu bāzes savienošanas kārtulas, lai noskaidrotu citu DNS virkni, kas veido DNS molekulu. Piemēram, pieņemsim, ka jums ir šāda secība:
AAGGGGTGACTCTAGTTTAATATA
Jūs zināt, ka A un T ir viens otra papildinājumi, un C un G ir viens otra papildinājumi. Tas nozīmē, ka DNS virkne, kas savienojas pārī ar iepriekš minēto, ir:
TTCCCCACTGAGATCAAATTATAT