Wanneer de meeste mensen de term 'DNA' horen, stellen ze zich automatisch de klassieke dubbele helix voor. Het bedenken van de componenten waaruit die grote spiraal van genetisch materiaal bestaat, voelt vaak wat gecompliceerder. Gelukkig is het heel eenvoudig om te begrijpen hoe basenparen werken en zelfs om percentages voor elke base in een DNA-monster te berekenen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
In elk DNA-monster zijn er vier basen die maar op één manier paren: adenine en thymine, guanine en cytosine. Ze tellen 100 procent van de steekproef. De regel van Chargaff stelt dat de concentratie voor elke base in een basenpaar altijd gelijk is aan zijn partner, dus de concentratie van adenine is bijvoorbeeld gelijk aan de concentratie van thymine. Met behulp van deze informatie en eenvoudige wiskunde kunt u het percentage adenine in een monster vinden als u het percentage van een andere base kent.
DNA-basenparen
De dubbele DNA-helix bevat twee strengen genetisch materiaal die in elkaar zijn gedraaid, zodat het in de kern van de cel past. De structuur van die spiraal is het resultaat van de manier waarop de vier basen paren en aan elkaar binden. Deze vier basen zijn adenine, guanine, thymine en cytosine.
In termen van chemische structuur zijn adenine en guanine beide purines, terwijl thymine en cytosine pyrimidinen zijn. Dit chemische verschil zorgt ervoor dat de stabiele waterstofbruggen tussen de basen altijd op dezelfde manier paren: adenine met thymine en guanine met cytosine.
Observatie van Erwin Chargaff
Wetenschappers hebben niet altijd de functie van DNA gekend. Het voorstel uit 1944 dat DNA het genetische materiaal van de cel zou kunnen zijn, leidde zelfs tot speculatie en zelfs controverse. Niettemin begonnen sommige wetenschappers serieus DNA te bestuderen, waaronder Erwin Chargaff. In 1950 merkte Chargaff op dat, wanneer gescheiden, de purines (adenine en guanine) altijd in een verhouding van 1: 1 bestonden met de pyrimidinen (thymine en cytosine). Deze bevinding werd een wetenschappelijke bevestiging: de regel van Chargaff.
De regel van Chargaff toepassen
De regel van Chargaff betekent dat in elk monster de concentratie van adenine altijd gelijk zal zijn aan de concentratie van zijn paar thymine, en de concentraties van guanine en cytosine zullen ook gelijk zijn. Als u het percentage adenine in een DNA-monster moet berekenen, kunt u de regel van Chargaff gebruiken om het probleem op te lossen. Als u bijvoorbeeld weet dat het DNA-monster 20 procent thymine is, weet u automatisch dat het ook 20 procent adenine is, omdat ze aan elkaar zijn gekoppeld.
Je kunt ook het percentage adenine berekenen als je het percentage guanine of cytosine geeft. Omdat je weet dat er maar vier basen in DNA zijn, moeten alle vier de basen samen gelijk zijn aan 100 procent van het monster. Als je de informatie krijgt dat het monster 20 procent guanine is, kun je veronderstellen dat het ook 20 procent cytosine is, aangezien guanine en cytosine met elkaar gepaard gaan. Samen is dat 40 procent van de totale steekproef. Je kunt die 40 procent van 100 procent aftrekken en bepalen dat 60 procent van het monster samen adenine en thymine moet zijn. Omdat die twee basen altijd in gelijke concentraties voorkomen, weet je dat het DNA-monster voor 30 procent uit adenine bestaat.
Begrippen die verband houden met de biochemie van DNA lijken soms erg ingewikkeld. Dankzij Chargaff wordt het berekenen van de percentages basen die aanwezig zijn in een DNA-monster niets meer dan een eenvoudig wiskundig probleem.