Kiedy większość ludzi słyszy termin „DNA”, automatycznie wyobrażają sobie klasyczną podwójną helisę. Wyobrażanie sobie składników, które składają się na tę wielką spiralę materiału genetycznego, często wydaje się nieco bardziej skomplikowane. Na szczęście zrozumienie działania par zasad, a nawet obliczenie wartości procentowych dla każdej zasady w próbce DNA, jest w rzeczywistości proste.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
W każdej próbce DNA są cztery zasady, które parują tylko w jeden sposób: adenina i tymina, guanina i cytozyna. Łącznie 100 procent próbki. Reguła Chargaffa mówi, że stężenie każdej zasady w parze zasad jest zawsze równe jej partnerowi, więc na przykład stężenie adeniny jest równe stężeniu tyminy. Korzystając z tych informacji i prostej matematyki, możesz znaleźć procent adeniny w próbce, jeśli znasz procent jakiejkolwiek innej zasady.
Pary zasad DNA
Podwójna helisa DNA zawiera dwie skręcone ze sobą nici materiału genetycznego, dzięki czemu mieści się w jądrze komórki. Struktura tej spirali wynika ze sposobu, w jaki cztery zasady łączą się i łączą ze sobą. Te cztery zasady to adenina, guanina, tymina i cytozyna.
Pod względem budowy chemicznej adenina i guanina są purynami, a tymina i cytozyna są pirymidynami. Ta różnica chemiczna zapewnia, że stabilne wiązania wodorowe między zasadami zawsze łączą się w ten sam sposób: adenina z tyminą i guanina z cytozyną.
Obserwacja Erwina Chargaffa
Naukowcy nie zawsze znali funkcję DNA. W rzeczywistości propozycja z 1944 roku, że DNA może być materiałem genetycznym komórki, wywołała spekulacje, a nawet kontrowersje. Niemniej jednak niektórzy naukowcy zaczęli poważnie badać DNA, w tym Erwin Chargaff. W 1950 roku Chargaff zauważył, że po rozdzieleniu puryn (adenina i guanina) zawsze występowały w stosunku 1:1 z pirymidynami (tyminą i cytozyną). To odkrycie stało się stałym elementem naukowym: regułą Chargaffa.
Stosowanie zasady Chargaffa
Reguła Chargaffa oznacza, że w każdej próbce stężenie adeniny zawsze będzie równe stężeniu jej pary tyminy, podobnie jak stężenia guaniny i cytozyny. Jeśli chcesz obliczyć procent adeniny w próbce DNA, możesz użyć reguły Chargaffa, aby rozwiązać problem. Na przykład, jeśli wiesz, że próbka DNA zawiera 20% tyminy, automatycznie wiesz, że zawiera ona również 20% adeniny, ponieważ łączą się w pary.
Możesz również obliczyć procent adeniny, gdy podano procent guaniny lub cytozyny. Ponieważ wiesz, że w DNA są tylko cztery zasady, wszystkie cztery zasady razem muszą równać się 100 procentom próbki. Jeśli otrzymamy informację, że próbka zawiera 20 procent guaniny, można przypuszczać, że zawiera ona również 20 procent cytozyny, ponieważ guanina i cytozyna łączą się ze sobą. Razem stanowi to 40 procent całej próby. Możesz odjąć 40 procent od 100 procent i określić, że 60 procent próbki musi być razem adeniną i tyminą. Ponieważ te dwie zasady zawsze występują w równych stężeniach, wiesz, że próbka DNA zawiera 30 procent adeniny.
Pojęcia związane z biochemią DNA wydają się czasem bardzo skomplikowane. Dzięki Chargaffowi obliczenie procentu zasad obecnych w próbce DNA staje się niczym więcej niż prostym matematycznym problemem.