Когда большинство людей слышат термин «ДНК», они автоматически представляют себе классическую двойную спираль. Представление компонентов, составляющих эту огромную спираль генетического материала, часто кажется немного более сложным. К счастью, понять, как функционируют пары оснований, и даже рассчитать процентное соотношение для каждого основания в образце ДНК на самом деле несложно.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
В любом образце ДНК есть четыре основания, которые соединяются только одним способом: аденин и тимин, гуанин и цитозин. Они составляют 100 процентов выборки. Правило Чаргаффа гласит, что концентрация каждого основания в паре оснований всегда равна его двойнику, поэтому, например, концентрация аденина равна концентрации тимина. Используя эту информацию и простую математику, вы можете найти процентное содержание аденина в образце, если вы знаете процентное содержание любого другого основания.
Пары оснований ДНК
Двойная спираль ДНК содержит две скрученные вместе нити генетического материала, поэтому она помещается внутри ядра клетки. Структура этой спирали является результатом того, как четыре основания объединяются в пары и связываются друг с другом. Эти четыре основания - аденин, гуанин, тимин и цитозин.
С точки зрения химической структуры аденин и гуанин являются пуринами, а тимин и цитозин - пиримидинами. Это химическое различие гарантирует, что стабильные водородные связи между основаниями всегда образуют пары одинаково: аденин с тимином и гуанин с цитозином.
Наблюдение Эрвина Чаргаффа
Ученые не всегда знали функцию ДНК. Фактически, предложение 1944 года о том, что ДНК может быть генетическим материалом клетки, вызвало предположения и даже споры. Тем не менее некоторые ученые начали всерьез изучать ДНК, в том числе Эрвин Чаргафф. В 1950 году Чаргафф заметил, что при разделении пурины (аденин и гуанин) всегда существовали в соотношении 1: 1 с пиримидинами (тимин и цитозин). Это открытие стало научной фиксацией: правилом Чаргаффа.
Применение правила Чаргаффа
Правило Чаргаффа означает, что в любом образце концентрация аденина всегда будет равна концентрации его пары тимина, и концентрации гуанина и цитозина также будут равны. Если вам нужно рассчитать процентное содержание аденина в образце ДНК, вы можете использовать правило Чаргаффа для решения проблемы. Например, если вы знаете, что образец ДНК на 20 процентов состоит из тимина, вы автоматически узнаете, что он также на 20 процентов состоит из аденина, поскольку они соединяются вместе.
Вы также можете рассчитать процентное содержание аденина, если задано процентное содержание гуанина или цитозина. Поскольку вы знаете, что в ДНК всего четыре основания, все четыре основания вместе должны составлять 100 процентов выборки. Если учесть, что образец на 20 процентов состоит из гуанина, вы можете предположить, что это также 20 процентов цитозина, поскольку гуанин и цитозин соединяются друг с другом. В совокупности это 40 процентов от общей выборки. Вы можете вычесть эти 40 процентов из 100 и определить, что 60 процентов образца должны состоять из аденина и тимина вместе. Поскольку эти два основания всегда существуют в равных концентрациях, вы знаете, что образец ДНК на 30 процентов состоит из аденина.
Понятия, связанные с биохимией ДНК, иногда кажутся очень сложными. Благодаря Чаргаффу вычисление процентного содержания оснований в образце ДНК становится не более чем простой математической задачей.