เมื่อคนส่วนใหญ่ได้ยินคำว่า "DNA" พวกเขาจะนึกภาพเกลียวคู่แบบคลาสสิกโดยอัตโนมัติ การนึกภาพส่วนประกอบที่ประกอบขึ้นเป็นเกลียวขนาดใหญ่ของสารพันธุกรรมนั้นมักจะรู้สึกซับซ้อนกว่าเล็กน้อย โชคดีที่การเข้าใจว่าคู่เบสทำงานอย่างไรและแม้แต่การคำนวณเปอร์เซ็นต์สำหรับแต่ละเบสในตัวอย่าง DNA นั้นตรงไปตรงมา
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
ในตัวอย่าง DNA ใดๆ มีเบสสี่เบสที่จับคู่ในทางเดียวเท่านั้น: อะดีนีนและไทมีน กัวนีน และไซโตซีน พวกเขาทั้งหมด 100 เปอร์เซ็นต์ของกลุ่มตัวอย่าง กฎของ Chargaff ระบุว่าความเข้มข้นของแต่ละเบสในคู่เบสจะเท่ากับคู่ของมันเสมอ ดังนั้นความเข้มข้นของอะดีนีนจึงเท่ากับความเข้มข้นของไทมีน เป็นต้น การใช้ข้อมูลและคณิตศาสตร์อย่างง่ายนี้ คุณสามารถหาเปอร์เซ็นต์ของอะดีนีนในตัวอย่างได้ หากคุณทราบเปอร์เซ็นต์ของฐานอื่นๆ
คู่เบส DNA
เกลียวคู่ของดีเอ็นเอประกอบด้วยสารพันธุกรรมสองสายที่บิดเข้าด้วยกัน ดังนั้นจึงพอดีกับนิวเคลียสของเซลล์ โครงสร้างของก้นหอยนั้นเป็นผลมาจากวิธีที่ฐานทั้งสี่จับคู่และผูกเข้าด้วยกัน เบสทั้งสี่นี้ได้แก่ อะดีนีน กัวนีน ไทมีน และไซโตซีน
ในแง่ของโครงสร้างทางเคมี adenine และ guanine เป็นทั้ง purines ในขณะที่ thymine และ cytosine เป็น pyrimidines ความแตกต่างทางเคมีนี้ช่วยให้แน่ใจว่าพันธะไฮโดรเจนที่เสถียรระหว่างเบสจะจับคู่ในลักษณะเดียวกันเสมอ: อะดีนีนกับไทมีนและกวานีนกับไซโตซีน
การสังเกตของเออร์วิน ชาร์กัฟ
นักวิทยาศาสตร์ไม่เคยรู้จักหน้าที่ของ DNA มาก่อน อันที่จริง ข้อเสนอในปี 1944 ที่ว่า DNA อาจเป็นสารพันธุกรรมของเซลล์ซึ่งทำให้เกิดการเก็งกำไรและแม้กระทั่งการโต้เถียง อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์บางคนเริ่มศึกษาดีเอ็นเออย่างจริงจัง รวมทั้งเออร์วิน ชาร์กัฟด้วย ในปี 1950 Chargaff สังเกตว่าเมื่อแยกจากกัน purines (adenine และ guanine) จะมีอยู่ในอัตราส่วน 1:1 เสมอกับ pyrimidines (thymine และ cytosine) การค้นพบนี้กลายเป็นสิ่งประจำทางวิทยาศาสตร์: กฎของ Chargaff
การใช้กฎของ Chargaff
กฎของ Chargaff หมายความว่าในทุกตัวอย่าง ความเข้มข้นของอะดีนีนจะเท่ากับความเข้มข้นของไทมีนคู่ของมันเสมอ และความเข้มข้นของกวานีนและไซโตซีนจะเท่ากันด้วย หากคุณต้องการคำนวณเปอร์เซ็นต์ของอะดีนีนในตัวอย่าง DNA คุณสามารถใช้กฎของ Chargaff เพื่อแก้ปัญหาได้ ตัวอย่างเช่น ถ้าคุณรู้ว่าตัวอย่าง DNA คือไทมีน 20 เปอร์เซ็นต์ คุณจะรู้โดยอัตโนมัติว่ามันคืออะดีนีน 20 เปอร์เซ็นต์เช่นกัน เนื่องจากพวกมันจับคู่กัน
คุณยังสามารถคำนวณเปอร์เซ็นต์ของอะดีนีนเมื่อกำหนดเปอร์เซ็นต์ของกวานีนหรือไซโตซีน เนื่องจากคุณรู้ว่า DNA มีเบสเพียง 4 เบส เบสทั้งสี่ที่รวมกันต้องเท่ากับ 100 เปอร์เซ็นต์ของตัวอย่าง หากได้รับข้อมูลว่าตัวอย่างคือ guanine 20 เปอร์เซ็นต์ คุณสามารถสันนิษฐานได้ว่าเป็น cytosine 20 เปอร์เซ็นต์ เนื่องจาก guanine และ cytosine จับคู่กัน เมื่อรวมกันแล้ว นั่นคือ 40 เปอร์เซ็นต์ของกลุ่มตัวอย่างทั้งหมด คุณสามารถลบ 40 เปอร์เซ็นต์จาก 100 เปอร์เซ็นต์และกำหนด 60 เปอร์เซ็นต์ของตัวอย่างต้องเป็นอะดีนีนและไทมีนร่วมกัน เนื่องจากเบสทั้งสองนั้นมีความเข้มข้นเท่ากันเสมอ คุณจึงรู้ว่าตัวอย่าง DNA คืออะดีนีน 30 เปอร์เซ็นต์
แนวคิดที่เกี่ยวข้องกับชีวเคมีของ DNA บางครั้งดูซับซ้อนมาก ต้องขอบคุณ Chargaff ที่การคำนวณเปอร์เซ็นต์ของเบสที่มีอยู่ในตัวอย่าง DNA จะกลายเป็นปัญหาทางคณิตศาสตร์อย่างง่าย