Deoksyribonukleinsyre, mer ofte referert til som DNA, er det primære genetiske materialet i nesten hele livet. Noen virus bruker ribonukleinsyre (RNA) i stedet for DNA, men alt cellulært liv bruker DNA.
DNA i seg selv er et makromolekyl som består av to komplementære tråder som hver består av individuelle underenheter kalt nukleotider. Det er disse bindingene som dannes mellom den komplementære basesekvensen til de nitrogenholdige basene som holder sammen de to DNA-strengene for å danne den dobbel-spiralformede strukturen som gjør DNA kjent.
DNA-struktur og komponenter
Som tidligere nevnt er DNA et makromolekyl som består av individuelle underenheter kalt nukleotider. Hvert nukleotid har tre deler:
- Et deoksyribosesukker.
- En fosfatgruppe.
- En nitrogenholdig base.
DNA-nukleotider kan inneholde en av fire nitrogenholdige baser. Disse basene er adenin (A), tymin (T), guanin (G) og cytosin (C).
Disse nukleotidene kommer sammen for å danne lange kjeder kjent som DNA-tråder. To komplementære DNA-tråder
binde seg til hverandre i det som ser ut som en stige før den vikles inn i den dobbelte spiralformen.De to trådene holdes sammen gjennom hydrogenbindinger som dannes mellom de nitrogenholdige basene. Adenin (A) danner bindinger med tymin (T) mens cytosin (C) danner bindinger med guanin (G); A bare parer seg alltid med T, og C bare par med G.
Utfyllende definisjon (biologi)
I biologi, spesielt når det gjelder genetikk og DNA, utfyllende betyr at polynukleotidstrengen parret med den andre polynukleotidstrengen har en nitrogenholdig basesekvens som er det motsatte komplementet, eller paret, til den andre strengen.
Så for eksempel er komplementet av guanin cytosin fordi det er basen som vil parre seg med guanin; komplementet til cytosin er guanin. Du vil også si at komplementet til adenin er tymin, og omvendt.
Dette gjelder langs hele DNA-strengen, og det er derfor de to DNA-strengene kalles komplementære tråder. Hver base på en enkelt DNA-streng kommer til å se dens komplement matches med den på den andre strengen.
Chargaffs utfyllende regel for baseparring
Chargafs regel sier at A bare binder med T og C bare binder med G i en DNA-streng. Dette er oppkalt etter forskeren Erwin Chargaff, som oppdaget at i ethvert DNA-molekyl, prosentandelen av guanin er alltid omtrent lik prosentandelen av cytosin med det samme som for adenin og tymin.
Fra dette utledet han at C binder med G og A binder med T.
Hvorfor komplementær baseparring fungerer
Hvorfor binder A bare med T og C bare med G? Hvorfor er A og T komplement til hverandre og ikke A og C eller A og G? Svaret har å gjøre med strukturen til nitrogenholdige baser og hydrogenbindinger som dannes mellom dem.
Adenin og guanin er kjent som puriner mens tymin og guanin er kjent som pyrimidiner. Alt dette betyr at adenin og guaninstrukturer er sammensatt av en 6-atomring og en 5-atomring som deler to atomer mens cytosin og tymin bare består av en 6-atomring. Med DNA kan purin bare binde seg til et pyrimidin; du kan ikke ha to puriner og to pyrimidiner sammen.
Dette er fordi to puriner som binder sammen, vil ta for mye plass mellom de to DNA-strengene, noe som vil påvirke strukturen og ikke tillate at strengene holdes riktig. Det samme gjelder to pyrimidiner, bortsett fra at de tar for lite plass.
Etter den logikken kunne A binde seg til C da, ikke sant? Vel nei. Den andre faktoren som får A-T og C-G par til å fungere er hydrogenbinding mellom basene. Det er disse bindingene som faktisk holder de to DNA-strengene sammen og stabiliserer molekylet.
Hydrogenbindinger kan bare dannes mellom adenin og tymin. De dannes også bare mellom cytosin og guanin. Det er disse bindingene som tillater at A-T og C-G-komplementer dannes og dermed får DNA til å ha to komplementære bundne tråder.
Bruke utfyllende regler for baseparring
Å vite hvordan DNA-tråder pares sammen med disse baseparringsreglene, kan du utlede noen forskjellige ting.
La oss si at du har en DNA-sekvens av et spesifikt gen på en DNA-streng. Du kan deretter bruke komplementære baseparringsregler for å finne ut den andre DNA-strengen som utgjør DNA-molekylet. La oss for eksempel si at du har følgende sekvens:
AAGGGGTGACTCTAGTTTAATATA
Dere vet at A og T er komplement til hverandre og C og G er komplement til hverandre. Det betyr at DNA-strengen som passer sammen med den ovenfor er:
TTCCCCACTGAGATCAAATTATAT