Acidul dezoxiribonucleic (ADN) este ceea ce codifică pentru toți celular informații genetice pe Pământ. Toată viața celulară de la cele mai mici bacterii până la cea mai mare balenă din ocean folosește ADN ca material genetic.
Notă: Unii viruși folosesc ADN-ul ca material genetic. Cu toate acestea, unii viruși folosesc în schimb ARN.
ADN-ul este un tip de acid nucleic alcătuit din multe subunități numite nucleotide. Fiecare nucleotidă are trei părți: un zahăr riboză cu 5 carbon, o grupare fosfat și o bază azotată. Două fire complementare de ADN se reunesc datorită legăturii de hidrogen dintre baze azotate care permite ADN-ului să creeze o formă asemănătoare unei scări care se răsucește în faimoasa dublă helică.
Legătura dintre bazele azotate permite formarea acestei structuri. În ADN, există patru opțiuni de bază azotate: adenină (A), timină (T), citozină (C) și guanină (G). Fiecare bază se poate lega doar una cu cealaltă, A cu T și C cu G. Aceasta se numește regula complementară de asociere a bazelor sau Regula lui Chargaff.
Cele patru baze azotate
În ADN nucleotidă subunități, există patru baze azotate:
- Adenină (A)
- Timină (T)
- Citozină (C)
- Guanină (G)
Fiecare dintre aceste baze poate fi împărțită în două categorii: baze purinice și bazele pirimidinei.
Adenina și guanina sunt exemple de baze purinice. Aceasta înseamnă că structura lor este un inel cu șase atomi care conține azot, unit cu un inel cu cinci atomi care conține azot, care împărtășesc doi atomi pentru a combina cele două inele.
Timina și citozina sunt exemple de bazele pirimidinei. Aceste baze sunt alcătuite dintr-un singur inel cu șase atomi care conține azot.
Notă: ARN înlocuiește timina cu o altă bază pirimidinică numită uracil (U).
Regula lui Chargaff
Regula lui Chargaff, cunoscută și ca regula complementară de asociere a bazelor, afirmă că perechile de baze ADN sunt întotdeauna adenină cu timină (A-T) și citozină cu guanină (C-G). O purină se împerechează întotdeauna cu o pirimidină și invers. Cu toate acestea, A nu se împerechează cu C, în ciuda faptului că este purină și pirimidină.
Această regulă este numită după omul de știință Erwin Chargaff, care a descoperit că există în esență egale concentrații de adenină și timina, precum și guanina și citozina în aproape toate moleculele ADN. Aceste raporturi pot varia între organisme, dar concentrațiile reale ale lui A sunt întotdeauna egale cu T și aceleași cu G și C. De exemplu, la oameni, există aproximativ:
- 30,9% Adenină
- 29,4% Timină
- 19,8% Citozină
- 19,9 la sută Guanine
Aceasta susține regula complementară conform căreia A trebuie să se asocieze cu T și C trebuie să se asocieze cu G.
Regula lui Chargaff a fost explicată
De ce este cazul, totuși?
Are legătură atât cu legătură de hidrogen care unește firele ADN complementare împreună cu spatiu disponibil între cele două fire.
În primul rând, există aproximativ 20 Å (angstromi, unde un angstrom este egal cu 10-10 metri) între două catene complementare de ADN. Două purine și două pirimidine împreună ar ocupa pur și simplu prea mult spațiu pentru a se putea încadra în spațiul dintre cele două fire. Acesta este motivul pentru care A nu se poate lega cu G și C nu se poate lega cu T.
Dar de ce nu poți schimba ce legături de purină cu ce pirimidină? Răspunsul are legătură cu legătură de hidrogen care leagă bazele și stabilizează molecula de ADN.
Singurele perechi care pot crea legături de hidrogen în acel spațiu sunt adenina cu timină și citozina cu guanina. A și T formează două legături de hidrogen, în timp ce C și G formează trei. Aceste legături de hidrogen unesc cele două fire și stabilizează molecula, ceea ce îi permite să formeze scara helix dublu.
Utilizarea regulilor de asociere de bază complementare
Cunoscând această regulă, vă puteți da seama de catenă complementară la o singură catenă de ADN bazată doar pe secvența de perechi de baze. De exemplu, să presupunem că știți secvența unei catene de ADN care este următoarea:
AAGCTGGTTTTGACGAC
Folosind regulile complementare de asociere a bazelor, puteți concluziona că firul complementar este:
TTCGACCAAAACTGCTG
Catenele de ARN sunt, de asemenea, complementare, cu excepția faptului că ARN folosește uracil în loc de timină. Deci, puteți deduce, de asemenea, catena de ARNm care ar fi produsă din prima catena de ADN. Ar fi:
UUCGACCAAAACUGCUG