Aká je sekvencia báz na komplementárnom vlákne DNA?

Kyselina deoxyribonukleová, ktorá sa častejšie označuje ako DNA, je primárnym genetickým materiálom takmer po celý život. Niektoré vírusy používajú namiesto DNA ribonukleovú kyselinu (RNA), ale celý bunkový život používa DNA.

Samotná DNA je makromolekula, ktorá je zložená z dvoch komplementárnych reťazcov, z ktorých každé je tvorené jednotlivými nazývanými podjednotkami nukleotidy. Sú to tieto väzby, ktoré sa tvoria medzi komplementárnou bázovou sekvenciou dusíkatých báz, ktoré držia pohromade dva reťazce DNA a vytvárajú dvojšnekovú štruktúru, ktorá robí DNA slávnou.

Ako už bolo uvedené, DNA je makromolekula, ktorá sa skladá z jednotlivých podjednotiek nazývaných nukleotidy. Každý nukleotid má tri časti:

• Cukor deoxyribózy.
• Fosfátová skupina.
• Dusíkatá báza.

DNA nukleotidy môžu obsahovať jednu zo štyroch dusíkatých báz. Týmito bázami sú adenín (A), tymín (T), guanín (G) a cytozín (C).

Tieto nukleotidy sa spájajú a vytvárajú dlhé reťazce známe ako reťazce DNA. Dva komplementárne reťazce DNA

Tieto dva reťazce sú držané spolu vodíkovými väzbami, ktoré sa tvoria medzi dusíkatými bázami. Adenín (A) vytvára väzby s tymínom (T), zatiaľ čo cytozín (C) vytvára väzby s guanínom (G); Iba pár s T a C iba pár s G.

V biológii, konkrétne z hľadiska genetiky a DNA, doplnkové znamená, že polynukleotidové vlákno spárované s druhým polynukleotidovým vláknom má sekvenciu dusíkatých báz, ktorá je reverzným komplementom alebo párom druhého vlákna.

Napríklad komplementom guanínu je cytosín, pretože to je báza, ktorá by sa párovala s guanínom; komplementom cytozínu je guanín. Tiež by ste povedali, že doplnkom adenínu je tymín a naopak.

To platí pozdĺž celého reťazca DNA, a preto sa tieto dva reťazce DNA nazývajú komplementárne reťazce. Každá báza na jednom vlákne DNA uvidí, že sa jeho doplnok zhoduje s ním na druhom vlákne.

Chargaffovo pravidlo hovorí, že A sa viaže iba s T a C iba s G v reťazci DNA. Toto je pomenované po vedcovi Erwinovi Chargaffovi, ktorý zistil, že v ktorejkoľvek molekule DNA je percento guanín sa vždy približne rovná percentuálnemu podielu cytozínu, čo platí rovnako pre adenín a tymín.

Z toho vyvodil, že C sa viaže s G a A s T.

Prečo sa A viaže iba s T a C iba s G? Prečo sú A a T vzájomne komplementárne a nie A a C alebo A a G? Odpoveď sa týka štruktúry dusíkatých báz a vodíkových väzieb, ktoré sa medzi nimi tvoria.

Adenín a guanín sú známe ako puríny zatiaľ čo tymín a guanín sú známe ako pyrimidíny. To znamená, že štruktúry adenínu a guanínu sú tvorené 6-atómovým kruhom a 5-atómovým kruhom, ktoré zdieľajú dva atómy, zatiaľ čo cytozín a tymín sú tvorené iba 6-atómovým kruhom. S DNA sa purín môže viazať iba s pyrimidínom; nemôžete mať spolu dva puríny a dva pyrimidíny.

Je to preto, že dva puríny, ktoré sa navzájom spájajú, by zabrali príliš veľa priestoru medzi dvoma reťazcami DNA, čo by ovplyvnilo štruktúru a neumožnilo správne držanie reťazcov. To isté platí pre dva pyrimidíny, ibaže by zaberali príliš málo miesta.

Podľa tejto logiky by sa potom A mohlo spojiť s C, nie? No nie. Ďalším faktorom, ktorý robí páry A-T a C-G funkčnými, je vodíková väzba medzi základňami. Sú to práve tieto väzby, ktoré skutočne držia dva reťazce DNA pohromade a stabilizujú molekulu.

Vodíkové väzby sa môžu tvoriť iba medzi adenínom a tymínom. Tiež sa tvoria iba medzi cytozínom a guanínom. Sú to práve tieto väzby, ktoré umožňujú tvorbu komplementov A-T a C-G, a tým spôsobujú, že DNA má dve komplementárne viazané vlákna.

Ak viete, ako sa reťazce DNA párujú spolu s týmito pravidlami párovania báz, môžete odvodiť niekoľko rôznych vecí.

Povedzme, že máte sekvenciu DNA konkrétneho génu na jednom vlákne DNA. Potom môžete pomocou doplnkových pravidiel párovania báz zistiť ďalšie vlákno DNA, ktoré tvorí molekulu DNA. Povedzme napríklad, že máte nasledujúcu postupnosť:

AAGGGGTGACTCTAGTTTAATATA

Viete, že A a T sa navzájom dopĺňajú a C a G sa navzájom dopĺňajú. To znamená, že vlákno DNA, ktoré sa spája s vyššie uvedeným reťazcom, je:

TTCCCCACTGAGATCAAATTATAT