Kakšno je zaporedje baz na komplementarni DNA verigi?

Deoksiribonukleinska kislina, bolj pogosto imenovana DNA, je primarni genski material za skoraj vse življenje. Nekateri virusi namesto DNA uporabljajo ribonukleinsko kislino (RNA), vendar celotno življenje celic uporablja DNK.

DNA sama je makromolekula, ki jo sestavljata dve komplementarni verigi, ki sta sestavljeni iz posameznih podenot, imenovanih nukleotidi. Te vezi tvorijo med komplementarnim baznim zaporedjem dušikovih baz, ki držijo dve verigi DNA, da tvorijo dvojno vijačno strukturo, zaradi katere je DNA znana.

Kot smo že omenili, je DNA makromolekula, ki jo sestavljajo posamezne podenote, imenovane nukleotidi. Vsak nukleotid ima tri dele:

• Deoksiribozni sladkor.
• Fosfatna skupina.
• Dušikova baza.

Nukleotidi DNA lahko vsebujejo eno od štirih dušikovih baz. Te osnove so adenin (A), timin (T), gvanin (G) in citozin (C).

Ti nukleotidi se združijo in tvorijo dolge verige, znane kot verige DNA. Dva komplementarne verige DNA povežite se med seboj v videz lestve, preden se zavijete v obliko dvojne vijačnice.

Dve verigi se držita skupaj z vodikovimi vezmi, ki nastajajo med dušikovimi bazami. Adenin (A) tvori vezi s timinom (T), medtem ko citozin (C) tvori vezi z gvaninom (G); Edini pari s T in C samo pari z G.

V biologiji, zlasti v smislu genetike in DNA, komplementarne pomeni, da ima polinukleotidna veriga, seznanjena z drugo polinukleotidno verigo, dušikovo bazno zaporedje, ki je reverzni komplement ali par drugega veriga.

Tako je na primer komplement gvanina citozin, ker je to osnova, ki bi se ujemala z gvaninom; komplement citozina je gvanin. Rekli bi tudi, da je dodatek adenina timin in obratno.

To velja za celotno verigo DNA, zato se obe verigi DNA imenujemo komplementarni verigi. Vsaka baza na posamezni verigi DNA bo videla, da se njen komplement ujema z njo na drugi verigi.

Chargaffovo pravilo pravi, da se A veže samo s T in C samo z G v verigi DNA. Ta je poimenovan po znanstveniku Erwinu Chargaffu, ki je odkril, da je v kateri koli molekuli DNA odstotek gvanin je vedno približno enak odstotku citozina, enako velja za adenin in timin.

Iz tega je sklepal, da sta C vezi z G in A s T.

Zakaj se A veže samo s T in C samo z G? Zakaj se A in T dopolnjujeta in ne A in C ali A in G? Odgovor je povezan s strukturo dušikovih baz in vodikovimi vezmi, ki se tvorijo med njimi.

Adenin in gvanin sta znana kot purini medtem ko sta timin in gvanin znana kot pirimidini. Vse to pomeni, da sta strukturi adenina in gvanina sestavljeni iz 6-atomskega obroča in 5-atomskega obroča, ki imata dva atoma, medtem ko sta citozin in timin sestavljena samo iz 6-atomskega obroča. Z DNA se lahko purin veže samo s pirimidinom; ne morete imeti dveh purinov in dveh pirimidinov skupaj.

To je zato, ker bi dve purinski vezi, ki sta povezani skupaj, zavzeli preveč prostora med obema verigama DNA, kar bi vplivalo na strukturo in ne bi omogočilo, da bi se verigi držali skupaj. Enako velja za dva pirimidina, le da bi zavzela premalo prostora.

Po tej logiki bi se A lahko potem vezal s C, kajne? No, ne. Drugi dejavnik, zaradi katerega delujejo pari A-T in C-G, je vodikova vez med bazami. Te vezi dejansko držijo dve verigi DNA skupaj in stabilizirajo molekulo.

Vodikove vezi se lahko tvorijo le med adeninom in timinom. Prav tako nastanejo le med citozinom in gvaninom. Te vezi omogočajo, da A-T in C-G dopolnila nastanejo in tako povzročijo, da ima DNA dve komplementarno vezani verigi.

Če veste, kako se verige DNK združujejo s temi pravili za seznanjanje osnov, lahko sklepate na nekaj različnih stvari.

Recimo, da imate zaporedje DNK določenega gena na eni verigi DNK. Nato lahko z dopolnilnimi pravili seznanjanja baz ugotovite drugo verigo DNA, ki tvori molekulo DNA. Recimo na primer, da imate naslednje zaporedje:

AAGGGGTGACTCTAGTTTAATATA

Veste, da sta A in T medsebojno dopolnitev, C in G pa se dopolnjujeta. To pomeni, da je veriga DNA, ki se ujema z zgornjo, naslednja:

TTCCCCACTGAGATCAAATTATAT