Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) кодирует все Сотовая связь генетическая информация на Земле. Вся клеточная жизнь, от мельчайших бактерий до крупнейших китов в океане, использует ДНК в качестве генетического материала.
Примечание: Некоторые вирусы используют ДНК в качестве генетического материала. Однако некоторые вирусы вместо этого используют РНК.
ДНК - это тип нуклеиновая кислота состоит из множества субъединиц, называемых нуклеотидами. Каждый нуклеотид состоит из трех частей: 5-углеродного сахара рибозы, фосфатной группы и азотистого основания. Два дополнительные пряди ДНК объединяются благодаря водородной связи между азотистые основания Это позволяет ДНК принимать форму лестницы, которая скручивается в знаменитую двойную спираль.
Это связь между азотистыми основаниями, которая позволяет формировать эту структуру. В ДНК есть четыре варианта азотистых оснований: аденин (A), тимин (T), цитозин (C) и гуанин (G). Каждая база может соединяться только друг с другом, A с T и C с G. Это называется правило сопряжения дополнительных оснований или же Правило Чаргаффа.
Четыре азотных основы
В ДНК нуклеотид субъединиц существует четыре азотистых основания:
- Аденин (А)
- Тимин (T)
- Цитозин (С)
- Гуанин (G)
Каждую из этих баз можно разделить на две категории: пуриновые основания а также пиримидиновые основания.
Аденин и гуанин являются примерами пуриновые основания. Это означает, что их структура представляет собой азотсодержащее шестиатомное кольцо, соединенное с азотсодержащим пятиатомным кольцом, которые разделяют два атома для объединения двух колец.
Тимин и цитозин являются примерами пиримидиновые основания. Эти основания состоят из одного азотсодержащего кольца из шести атомов.
Примечание: РНК заменяет тимин другим пиримидиновым основанием, называемым урацилом (U).
Правило Чаргаффа
Правило Чаргаффа, также известное как правило комплементарного спаривания оснований, гласит, что пары оснований ДНК всегда представляют собой аденин с тимином (A-T) и цитозин с гуанином (C-G). Пурин всегда сочетается с пиримидином, и наоборот. Однако A не соединяется с C, несмотря на то, что это пурин и пиримидин.
Это правило названо в честь ученого Эрвина Чаргаффа, который обнаружил, что существуют практически равные концентрации аденина и тимин, а также гуанин и цитозин почти во всех молекулах ДНК. Эти соотношения могут варьироваться между организмами, но фактические концентрации A всегда по существу равны T и одинаковы для G и C. Например, у людей примерно:
- 30,9% аденина
- 29,4% тимина
- 19,8% цитозина
- 19,9 процента гуанина
Это поддерживает дополнительное правило, согласно которому A должен соединяться с T, а C должен соединяться с G.
Объяснение правила Чаргаффа
Но почему это так?
Это связано как с водородная связь который соединяет комплементарные нити ДНК вместе с доступное пространство между двумя прядями.
Во-первых, это порядка 20 Å (ангстремов, где один ангстрем равен 10-10 метров) между двумя комплементарными цепями ДНК. Два пурина и два пиримидина вместе просто займут слишком много места, чтобы уместиться в пространстве между двумя нитями. Вот почему A не может связываться с G, а C не может связываться с T.
Но почему вы не можете поменять местами, какие пуриновые связи с какими пиримидином? Ответ связан с водородная связь который соединяет основания и стабилизирует молекулу ДНК.
Единственные пары, которые могут создавать водородные связи в этом пространстве, - это аденин с тимином и цитозин с гуанином. A и T образуют две водородные связи, а C и G - три. Именно эти водородные связи соединяют две нити и стабилизируют молекулу, что позволяет ей образовывать лестницу. двойная спираль.
Использование дополнительных правил сопряжения оснований
Зная это правило, можно выяснить дополнительная нить к одной цепи ДНК, основанной только на последовательности пары оснований. Например, предположим, что вам известна следующая последовательность одной цепи ДНК:
AAGCTGGTTTTGACGAC
Используя правила сопряжения дополнительных оснований, вы можете сделать вывод, что дополнительная цепь:
TTCGACCAAAACTGCTG
Нити РНК также комплементарны, за исключением того, что в РНК используется урацил вместо тимина. Таким образом, вы также можете сделать вывод о цепи мРНК, которая будет производиться из этой первой цепи ДНК. Это было бы:
UUCGACCAAAACUGCUG