Acidul dezoxiribonucleic, mai des denumit ADN, este materialul genetic primar pentru aproape toată viața. Unii viruși folosesc acid ribonucleic (ARN) în loc de ADN, dar toată viața celulară folosește ADN.
ADN-ul în sine este o macromoleculă care este alcătuită din două fire complementare care sunt alcătuite fiecare din subunități individuale numite nucleotide. Aceste legături se formează între secvența de baze complementare a bazelor azotate care țin împreună cele două fire ADN pentru a forma structura dublu-elicoidală care face ADN-ul celebru.
Structura și componentele ADN-ului
După cum sa menționat anterior, ADN-ul este o macromoleculă care este alcătuită din subunități individuale numite nucleotide. Fiecare nucleotidă are trei părți:
- Un zahăr dezoxiriboză.
- O grupare fosfat.
- O bază azotată.
Nucleotidele ADN pot conține una din cele patru baze azotate. Aceste baze sunt adenina (A), timina (T), guanina (G) și citozina (C).
Aceste nucleotide se reunesc pentru a forma lanțuri lungi cunoscute sub numele de fire ADN. Două
Cele două catene sunt ținute împreună prin legături de hidrogen care se formează între bazele azotate. Adenina (A) formează legături cu timina (T) în timp ce citozina (C) formează legături cu guanina (G); A se împerechează numai cu T, iar C se împerechează doar cu G.
Definiție complementară (biologie)
În biologie, în special în termeni de genetică și ADN, complementar înseamnă că firul polinucleotidic asociat cu al doilea fir polinucleotidic are o secvență de bază azotată care este complementul invers sau perechea celeilalte fire.
Deci, de exemplu, complementul guaninei este citozina, deoarece aceasta este baza care s-ar împerechea cu guanina; complementul citozinei este guanina. Ați spune, de asemenea, că complementul adeninei este timina și invers.
Acest lucru este adevărat de-a lungul întregii catene de ADN, motiv pentru care cele două catene de ADN sunt numite catene complementare. Fiecare bază pe o singură catena de ADN își va vedea complementul asociat cu aceasta pe cealaltă catena.
Regula complementară de asociere a bazelor lui Chargaff
Regula lui Chargaff afirmă că A se leagă numai cu T și C se leagă numai cu G într-un fir ADN. Aceasta poartă numele omului de știință Erwin Chargaff, care a descoperit că în orice moleculă de ADN, procentul de guanina este întotdeauna aproximativ egală cu procentul de citozină cu același lucru valabil pentru adenină și timina.
Din aceasta, el a dedus că legăturile C cu G și legăturile A cu T.
De ce funcționează asocierea de bază complementară
De ce A se leagă numai cu T și C se leagă numai cu G? De ce sunt complementele A și T reciproc și nu A și C sau A și G? Răspunsul are legătură cu structura bazelor azotate și a legăturilor de hidrogen care se formează între ele.
Adenina și guanina sunt cunoscute sub numele de purine în timp ce timina și guanina sunt cunoscute sub numele de pirimidine. Toate acestea înseamnă că structurile adeninei și guaninei sunt compuse dintr-un inel cu 6 atomi și un inel cu 5 atomi care împart doi atomi în timp ce citozina și timina sunt compuse doar dintr-un inel cu 6 atomi. Cu ADN-ul, o purină se poate lega numai cu o pirimidină; nu puteți avea două purine și două pirimidine împreună.
Acest lucru se datorează faptului că două purine care se leagă împreună ar ocupa prea mult spațiu între cele două fire ADN, ceea ce ar afecta structura și nu ar permite ca firele să fie ținute împreună corect. Același lucru este valabil și pentru două pirimidine, cu excepția faptului că ar ocupa prea puțin spațiu.
După această logică, A s-ar putea lega cu C atunci, nu? Ei bine, nu. Celălalt factor care face ca perechile A-T și C-G să funcționeze este legătură de hidrogen între baze. Aceste legături țin de fapt cele două fire ADN împreună și stabilizează molecula.
Legăturile de hidrogen se pot forma numai între adenină și timină. De asemenea, se formează numai între citozină și guanină. Aceste legături permit formarea complementelor A-T și C-G și, astfel, determină ADN-ul să aibă două fire complementare.
Aplicarea regulilor complementare de asociere a bazelor
Știind modul în care firele de ADN se împerechează împreună cu aceste reguli de asociere a bazelor, puteți deduce câteva lucruri diferite.
Să presupunem că aveți o secvență de ADN a unei gene specifice pe un fir de ADN. Puteți utiliza apoi reguli complementare de asociere a bazelor pentru a afla cealaltă catenă de ADN care alcătuiește molecula de ADN. De exemplu, să presupunem că aveți următoarea secvență:
AAGGGGTGACTCTAGTTTAATATA
Știți că A și T sunt complementele reciproce, iar C și G sunt complementele unii altora. Asta înseamnă că firul ADN care se împerechează cu cel de mai sus este:
TTCCCCACTGAGATCAAATTATAT