Sisu
- Neli lämmastiku alust
- Chargaffide reegel
- Chargaffide reegli selgitus
- Täiendavate baaside sidumise reeglite kasutamine
Deoksüribonukleiinhape (DNA) on see, mis kõiki kodeerib rakuline geneetiline teave Maal. Kogu raku elu alates väikseimatest bakteritest kuni ookeani suurima vaalani kasutab nende geneetiliseks materjaliks DNA.
Märge: Mõni viirus kasutab DNA-d oma geneetilise materjalina. Kuid mõned viirused kasutavad selle asemel RNA-d.
DNA on nukleiinhappe tüüp, mis koosneb paljudest alaühikutest, mida nimetatakse nukleotiidideks. Igal nukleotiidil on kolm osa: 5-süsinikuline riboosisuhkur, fosfaatrühm ja lämmastikalus. Kaks täiendavad ahelad DNA koguneb tänu lämmastiku aluste vahelisele vesiniksidemele, mis võimaldab DNA-l teha redelitaolise vormi, mis keerdub kuulsasse kaksikheeliksisse.
Selle sidumine lämmastikaluste vahel, mis võimaldab sellel struktuuril moodustuda. DNA-s on neli lämmastiku aluse varianti: adeniin (A), tümiin (T), tsütosiin (C) ja guaniin (G). Iga alus saab seostuda ainult üksteisega, A T-ga ja C G-ga. Seda nimetatakse aluseks täiendav baaside sidumise reegel või Chargaffide reegel.
Neli lämmastiku alust
DNA nukleotiidi alaühikutes on neli lämmastiku alust:
Kõik need alused võib jagada kahte kategooriasse: puriini alused ja pürimidiinalused.
Adeniin ja guaniin on näited puriini alused. See tähendab, et nende struktuur on lämmastikku sisaldav kuue aatomiga tsükkel, mis on ühendatud lämmastikku sisaldava viie aatomituumaga, millel on kaks aatomit, et neid kahte ringi ühendada.
Tüümiin ja tsütosiin on näited pürimidiinalused. Need alused koosnevad ühest lämmastikku sisaldavast kuue aatomiga tsüklist.
Märge: RNA asendab tümiini erineva pürimidiini alusega, mida nimetatakse uratsiiliks (U).
Chargaffide reegel
Chargaffide reegel, tuntud ka kui täiendava aluse sidumise reegel, väidab, et DNA aluspaarid on alati adeniin tümiiniga (A-T) ja tsütosiin guaniiniga (C-G). Puriin paarub alati pürimidiiniga ja vastupidi. Kuid A ei paaritu C-ga, hoolimata sellest, et tegemist on puriini ja pürimidiiniga.
See reegel on nimetatud teadlase Erwin Chargaffi järgi, kes avastas, et peaaegu kõigis DNA molekulides on adeniini ja tümiini, aga ka guaniini ja tsütosiini kontsentratsioonid põhimõtteliselt võrdsed. Need suhted võivad organismide vahel varieeruda, kuid A tegelikud kontsentratsioonid on alati põhimõtteliselt võrdsed T-ga ning vastavad G ja C-le. Näiteks inimestel on umbes:
See toetab täiendavat reeglit, mille kohaselt A peab paaruma T-ga ja C peab paarima G-ga.
Chargaffide reegli selgitus
Miks see siiski nii on?
See on seotud mõlemaga vesinikside mis ühinevad komplementaarsete DNA ahelatega koos vaba ruum kahe ahela vahel.
Esiteks on umbes 20 Å (angströmid, kus üks angstrom on võrdne 10-ga)-10 meetrit) kahe DNA komplementaarse ahela vahel. Kaks puriini ja kaks pürimidiini koos võtaksid lihtsalt liiga palju ruumi, et mahtuda kahe ahela vahelisse ruumi. Seetõttu ei saa A seostuda G-ga ja C ei saa seostuda T-ga.
Kuid miks te ei saa vahetada, millised puriinsidemed millise pürimidiiniga seovad? Vastus on seotud vesinikside mis ühendab alused ja stabiliseerib DNA molekuli.
Ainsad paarid, mis võivad selles ruumis vesiniksidemeid luua, on adeniin tümiiniga ja tsütosiin guaniiniga. A ja T moodustavad kaks vesiniksidet, samas kui C ja G moodustavad kolm. Need need vesiniksidemed, mis ühendavad kahte ahelat ja stabiliseerivad molekuli, võimaldavad sellel moodustada redelitaolise kahekordse spiraali.
Täiendavate baaside sidumise reeglite kasutamine
Seda reeglit teades saate aru saada ühe DNA ahela komplementaarsest ahelast, mis põhineb ainult aluspaarijärjestusel. Näiteks oletame, et teate ühe DNA ahela järjestust, mis on järgmine:
AAGCTGGTTTTGACGAC
Täiendavat baaside sidumise reegleid kasutades saate järeldada, et komplementaarne ahel on:
TTCGACCAAAACTGCTG
RNA ahelad täiendavad ka seda erandit, et RNA kasutab tümiini asemel uratsiili. Niisiis, saate ka järeldada mRNA ahela, mis toodetakse sellest esimesest DNA ahelast. See oleks:
UUCGACCAAAACUGCUG