Dezoksiribonukleīnskābe (DNS) ir tā, kas kodē visus šūnu ģenētiskā informācija uz Zemes. Visā šūnu dzīvē, sākot no mazākajām baktērijām līdz lielākajiem vaļiem okeānā, DNS tiek izmantots kā ģenētiskais materiāls.
Piezīme: Daži vīrusi izmanto DNS kā savu ģenētisko materiālu. Tomēr daži vīrusi tā vietā izmanto RNS.
DNS ir veids nukleīnskābe sastāv no daudzām apakšvienībām, ko sauc par nukleotīdiem. Katram nukleotīdam ir trīs daļas: 5-oglekļa ribozes cukurs, fosfātu grupa un slāpekļa bāze. Divi papildu virzieni DNS apvienojas, pateicoties ūdeņraža savienojumam starp slāpekļa bāzes kas ļauj DNS izveidot kāpnēm līdzīgu formu, kas savērpjas slavenajā dubultā spirāle.
Tas savienojas starp slāpekļa bāzēm, kas ļauj šai struktūrai veidoties. DNS ir četras slāpekļa bāzes iespējas: adenīns (A), timīns (T), citozīns (C) un guanīns (G). Katra bāze var savienoties tikai viena ar otru, A ar T un C ar G. To sauc par papildu bāzes savienošanas noteikums vai Čargafa likums.
Četras slāpekļa bāzes
DNS nukleotīds apakšvienībās ir četras slāpekļa bāzes:
- Adenīns (A)
- Timīns (T)
- Citozīns (C)
- Guanīns (G)
Katru no šīm bāzēm var iedalīt divās kategorijās: purīna bāzes un pirimidīna bāzes.
Adenīns un guanīns ir piemēri purīna bāzes. Tas nozīmē, ka to struktūra ir slāpekli saturošs sešu atomu gredzens, kas savienots ar slāpekli saturošu piecu atomu gredzenu, kam ir divi atomi, lai apvienotu abus gredzenus.
Timīns un citozīns ir piemēri pirimidīna bāzes. Šīs bāzes veido viens slāpekli saturošs sešu atomu gredzens.
Piezīme: RNS aizstāj timīnu ar citu pirimidīna bāzi, ko sauc par uracilu (U).
Čargafa likums
Chargaff likums, kas pazīstams arī kā papildinošs bāzes savienošanas noteikums, nosaka, ka DNS bāzes pāri vienmēr ir adenīns ar timīnu (A-T) un citozīns ar guanīnu (C-G). Purīns vienmēr ir pārī ar pirimidīnu un otrādi. Tomēr A nedarbojas pārī ar C, neskatoties uz to, ka tie ir purīns un pirimidīns.
Šis noteikums ir nosaukts pēc zinātnieka Ervina Chargafa, kurš atklāja, ka būtībā ir vienādi adenīna koncentrācija un timīns, kā arī guanīns un citozīns gandrīz visās DNS molekulās. Šīs attiecības var atšķirties starp organismiem, bet faktiskās A koncentrācijas vienmēr būtībā ir vienādas ar T un vienādas ar G un C. Piemēram, cilvēkiem ir aptuveni:
- 30,9 procenti Adenīna
- 29,4 procenti timīna
- 19,8 procenti citozīna
- 19,9 procenti Guanīna
Tas atbalsta papildnoteikumu, ka A ir jāpārī ar T un C - pārī ar G.
Čargas likums skaidrots
Kāpēc tā tomēr ir?
Tas ir saistīts gan ar ūdeņraža savienojums kas savieno komplementāros DNS pavedienus kopā ar pieejamā vieta starp abiem virzieniem.
Pirmkārt, ir aptuveni 20 Å (angstromi, kur viens angstrēms ir vienāds ar 10-10 metri) starp diviem komplementāriem DNS pavedieniem. Divi purīni un divi pirimidīni kopā vienkārši aizņemtu pārāk daudz vietas, lai varētu ievietoties telpā starp abiem pavedieniem. Tāpēc A nevar saistīties ar G un C nevar saistīties ar T.
Bet kāpēc jūs nevarat apmainīt kuras purīna saites ar kuru pirimidīnu? Atbilde ir saistīta ar ūdeņraža savienojums kas savieno bāzes un stabilizē DNS molekulu.
Vienīgie pāri, kas šajā telpā var radīt ūdeņraža saites, ir adenīns ar timīnu un citozīns ar guanīnu. A un T veido divas ūdeņraža saites, bet C un G trīs. Tieši šīs ūdeņraža saites savieno abus pavedienus un stabilizē molekulu, kas ļauj tai veidot kāpnēm līdzīgu dubultā spirāle.
Izmantojot papildu bāzes savienošanas noteikumus
Zinot šo noteikumu, jūs varat uzzināt papildu virziens uz vienu DNS virkni, pamatojoties tikai uz bāzes pāra secību. Piemēram, pieņemsim, ka jūs zināt šādas DNS virknes secību:
AAGCTGGTTTTGACGAC
Izmantojot papildu bāzes savienošanas kārtulas, varat secināt, ka papildu virkne ir:
TTCGACCAAAACTGCTG
RNS virknes ir arī komplementāras, izņemot to, ka RNS timīna vietā izmanto uracilu. Tātad jūs varat arī secināt mRNS virkni, kas tiktu ražota no šīs pirmās DNS virknes. Tas būtu:
UUCGACCAAAACUGCUG
