Deoxiribonukleinsyra, oftare benämnt DNA, är det primära genetiska materialet för nästan hela livet. Vissa virus använder ribonukleinsyra (RNA) istället för DNA, men allt cellulärt liv använder DNA.
DNA i sig är en makromolekyl som består av två komplementära strängar som var och en består av enskilda underenheter som kallas nukleotider. Det är dessa bindningar som bildas mellan den komplementära bassekvensen för de kvävehaltiga baserna som håller ihop de två DNA-strängarna för att bilda den dubbel-spiralformade strukturen som gör DNA-känt.
DNA-struktur och komponenter
Som tidigare nämnts är DNA en makromolekyl som består av enskilda underenheter som kallas nukleotider. Varje nukleotid har tre delar:
- Ett deoxiribossocker.
- En fosfatgrupp.
- En kvävehaltig bas.
DNA-nukleotider kan innehålla en av fyra kvävebaser. Dessa baser är adenin (A), tymin (T), guanin (G) och cytosin (C).
Dessa nukleotider samlas för att bilda långa kedjor som kallas DNA-strängar. Två komplementära DNA-strängar binda till varandra i vad som ser ut som en stege innan du rullar in i den dubbla spiralformen.
De två trådarna hålls samman genom vätebindningar som bildas mellan kvävebaserna. Adenin (A) bildar bindningar med tymin (T) medan cytosin (C) bildar bindningar med guanin (G); A parar bara någonsin med T, och C parar bara alltid med G.
Kompletterande definition (biologi)
I biologi, särskilt när det gäller genetik och DNA, komplementär betyder att polynukleotidsträngen parat med den andra polynukleotidsträngen har en kvävebaserad sekvens som är det omvända komplementet eller paret av den andra strängen.
Så till exempel är komplementet av guanin cytosin eftersom det är basen som skulle para ihop med guanin; komplementet av cytosin är guanin. Du skulle också säga att komplementet av adenin är tymin och vice versa.
Detta gäller längs hela DNA-strängen, varför de två DNA-strängarna kallas komplementära strängar. Varje bas på en enda DNA-sträng kommer att se dess komplement matchas med den på den andra strängen.
Chargafs kompletterande regel för basparning
Chargafs regel säger att A endast binder med T och C endast binder med G i en DNA-sträng. Detta är uppkallat efter forskaren Erwin Chargaff, som upptäckte att i vilken DNA-molekyl som helst, procent av guanin är alltid ungefär lika med procentandelen cytosin med samma sant för adenin och tymin.
Av detta drog han slutsatsen att C-bindningar med G och A-bindningar med T.
Varför kompletterande basparning fungerar
Varför binder A bara med T och C bara med G? Varför kompletterar A och T varandra och inte A och C eller A och G? Svaret har att göra med kvävebasernas struktur och vätebindningarna som bildas mellan dem.
Adenin och guanin är kända som puriner medan tymin och guanin är kända som pyrimidiner. Allt detta betyder att adenin- och guaninstrukturerna består av en 6-atomring och en 5-atomring som delar två atomer medan cytosin och tymin bara består av en 6-atomring. Med DNA kan en purin endast bindas till en pyrimidin; du kan inte ha två puriner och två pyrimidiner tillsammans.
Detta beror på att två puriner som binder ihop skulle ta för mycket utrymme mellan de två DNA-trådarna, vilket skulle påverka strukturen och inte tillåta att trådarna hålls ihop ordentligt. Detsamma gäller två pyrimidiner, förutom att de tar för lite utrymme.
Enligt den logiken kunde A binda sig till C då, eller hur? Tja, nej. Den andra faktorn som gör att A-T- och C-G-par fungerar är vätebindning mellan baserna. Det är dessa bindningar som faktiskt håller ihop de två DNA-strängarna och stabiliserar molekylen.
Vätebindningar kan endast bildas mellan adenin och tymin. De bildas också endast mellan cytosin och guanin. Det är dessa bindningar som gör att A-T och C-G-komplement bildas och därmed får DNA att ha två komplementära bundna strängar.
Tillämpa kompletterande regler för basparning
Att veta hur DNA-strängar parar ihop med dessa basparningsregler kan du härleda några olika saker.
Låt oss säga att du har en DNA-sekvens av en specifik gen på en DNA-tråd. Du kan sedan använda kompletterande basparningsregler för att räkna ut den andra DNA-strängen som utgör DNA-molekylen. Låt oss till exempel säga att du har följande sekvens:
AAGGGGTGACTCTAGTTTAATATA
Du vet att A och T är komplement till varandra och C och G är komplement till varandra. Det betyder att DNA-strängen som parar sig med den ovan är:
TTCCCCACTGAGATCAAATTATAT