Деоксирибонуклеинска киселина (ДНК) је оно што кодира за све ћелијски генетске информације на Земљи. Читав ћелијски живот од најмањих бактерија до највећег кита у океану користи ДНК као свој генетски материјал.
Белешка: Неки вируси користе ДНК као свој генетски материјал. Међутим, неки вируси уместо тога користе РНК.
ДНК је врста нуклеинске киселине сачињен од многих подјединица које се називају нуклеотиди. Сваки нуклеотид има три дела: шећер са 5 угљеника рибозом, фосфатну групу и азотну базу. Два комплементарне нити ДНК се спајају захваљујући водоничним везама између азотне базе то омогућава ДНК да направи облик лествице који се увија у познату двоструку завојницу.
Везивање између азотних база омогућава стварање ове структуре. У ДНК постоје четири опције азотне базе: аденин (А), тимин (Т), цитозин (Ц) и гванин (Г). Свака база може се везати само једна за другу, А са Т и Ц са Г. Ово се зове допунско правило упаривања базе или Цхаргаффово правило.
Четири азотне базе
У ДНК нуклеотид подјединице, постоје четири азотне базе:
- Аденин (А)
- Тимин (Т)
- Цитозин (Ц)
- Гванин (Г)
Свака од ових основа може се поделити у две категорије: пуринске базе и пиримидинске базе.
Аденин и гванин су примери пуринске базе. То значи да је њихова структура прстен са шест атома који садржи азот, повезан са прстеном са пет атома који садржи азот и који деле два атома да би се спојио два прстена.
Тимин и цитозин су примери за то пиримидинске базе. Те базе се састоје од једног прстена са шест атома који садржи азот.
Белешка: РНК замењује тимин другом пиримидинском базом која се назива урацил (У).
Цхаргаффово правило
Цхаргаффово правило, такође познато као правило комплементарног упаривања базе, наводи да су ДНК парови база увек аденин са тимином (А-Т) и цитозин са гванином (Ц-Г). Пурин се увек удружује са пиримидином и обрнуто. Међутим, А се не упарује са Ц, упркос томе што су пурин и пиримидин.
Ово правило је названо по научнику Ервину Цхаргаффу који је открио да у основи постоје једнаки концентрације аденина и тимин као и гванин и цитозин у скоро свим молекулима ДНК. Ови односи се могу разликовати међу организмима, али стварне концентрације А увек су у основи једнаке Т и исте су за Г и Ц. На пример, код људи постоји приближно:
- 30,9 одсто аденина
- 29,4 посто тимина
- 19,8 одсто цитозина
- 19,9 одсто гванина
Ово подржава комплементарно правило да се А мора упарити са Т, а Ц са Г.
Објашњено Цхаргаффино правило
Зашто је то случај?
То има везе са водонична веза који се придружује комплементарним ДНК ланцима заједно са расположиви простор између два прамена.
Прво, постоји око 20 А (ангстрема, где је један ангстром једнак 10-10 метара) између два комплементарна ланца ДНК. Два пурина и два пиримидина заједно би једноставно заузели превише простора да би могли да стану у простор између две нити. Због тога се А не може повезати са Г, а Ц не може повезати са Т.
Али зашто не можете да замените које пуринске везе са којим пиримидином? Одговор је повезан са водонична веза који повезује базе и стабилизује молекул ДНК.
Једини парови који могу створити водоничне везе у том простору су аденин са тимином и цитозин са гванином. А и Т формирају две водоничне везе док Ц и Г формирају три. Те водоничне везе спајају две нити и стабилизују молекул, што му омогућава да формира лествице двострука завојница.
Коришћење комплементарних правила упаривања базе
Познавајући ово правило, можете схватити комплементарни прамен на један ДНК ланац заснован само на секвенци базних парова. На пример, рецимо да знате секвенцу једног ланца ДНК која је следећа:
ААГЦТГГТТТТГАЦГАЦ
Користећи допунска правила упаривања базе, можете закључити да је комплементарни прамен:
ТТЦГАЦЦААААЦТГЦТГ
РНА ланци су такође комплементарни са изузетком да РНК користи урацил уместо тимина. Дакле, такође можете да закључите о мРНК ланцу који би се произвео из тог првог ланца ДНК. Било би:
УУЦГАЦЦААААЦУГЦУГ
