Conţinut
- Cele patru baze azotate
- Regula Chargaffs
- Regula cu sarcina explicată
- Utilizarea regulilor complementare de împerechere de bază
Acidul dezoxiribonucleic (ADN) este ceea ce codează pentru toți celular informații genetice pe Pământ. Toată viața celulară de la cea mai mică bacterie la cea mai mare balenă din ocean folosește ADN-ul ca material genetic.
Notă: Unele virusuri folosesc ADN-ul ca material genetic. Cu toate acestea, unii viruși folosesc în schimb ARN.
ADN-ul este un tip de acid nucleic format din multe subunități numite nucleotide. Fiecare nucleotidă are trei părți: un zahăr cu 5-carbon riboză, o grupare fosfați și o bază azotată. Două catene complementare de ADN se reunesc datorită legăturii de hidrogen între bazele azotate, care permite ADN-ului să formeze o scară asemănătoare care se răsucește în faimoasa helix dublă.
Lipirea sa între bazele azotate care permite formarea acestei structuri. În ADN, există patru opțiuni de bază azotată: adenină (A), timină (T), citosină (C) și guanină (G). Fiecare bază se poate lega doar una cu cealaltă, A cu T și C cu G. Aceasta se numește regulă complementară de împerechere a bazei sau Chargaffs regulă.
Cele patru baze azotate
În subunitățile de nucleotide ADN, există patru baze azotate:
Fiecare dintre aceste baze poate fi împărțită în două categorii: baze purine și baze pirimidine.
Adenina și guanina sunt exemple de baze purine. Aceasta înseamnă că structura lor este un inel cu șase atomi care conține azot, unit cu un inel cu cinci atomi care conține azot care împart doi atomi pentru a combina cele două inele.
Timina și citozina sunt exemple de baze pirimidine. Aceste baze sunt alcătuite dintr-un singur inel cu șase atomi care conține azot.
Notă: ARN înlocuiește timina cu o bază pirimidină diferită numită uracil (U).
Regula Chargaffs
Regula Chargaffs, cunoscută și sub denumirea de regulă complementară de împerechere a bazelor, afirmă că perechile de baze ADN sunt întotdeauna adenină cu timină (A-T) și citozină cu guanină (C-G). Un purin se împerechează întotdeauna cu o pirimidină și invers. Cu toate acestea, A nu se împerechează cu C, în ciuda faptului că este purină și pirimidină.
Această regulă poartă numele omului de știință Erwin Chargaff care a descoperit că există în esență concentrații egale de adenină și timină, precum și guanină și citozină în aproape toate moleculele de ADN. Aceste raporturi pot varia între organisme, dar concentrațiile reale ale A sunt întotdeauna egale în egală măsură cu T și la fel cu G și C. De exemplu, la om, există aproximativ:
Aceasta acceptă regula complementară pe care A trebuie să o asocieze cu T și C trebuie să o asocieze cu G.
Regula cu sarcina explicată
De ce este cazul, totuși?
Are de-a face cu ambele legătură de hidrogen care se alătură cablurilor ADN complementare împreună cu spatiu disponibil între cele două fire.
În primul rând, există aproximativ 20 Å (angstrom, unde un angstrom este egal cu 10-10 metri) între două catene complementare de ADN. Două purine și două pirimidine împreună ar ocupa pur și simplu prea mult spațiu pentru a se putea încadra în spațiul dintre cele două fire. Acesta este motivul pentru care A nu se poate lega cu G și C nu se poate lega cu T.
Dar de ce nu poți schimba legăturile purine cu care pirimidină? Răspunsul are de-a face legătură de hidrogen care conectează bazele și stabilizează molecula de ADN.
Singurele perechi care pot crea legături de hidrogen în spațiul respectiv sunt adenina cu timina și citozina cu guanina. A și T formează două legături de hidrogen în timp ce C și G formează trei. Aceste legături de hidrogen care se unesc pe cele două catene și stabilizează molecula, ceea ce îi permite să formeze o dublă helixă asemănătoare scării.
Utilizarea regulilor complementare de împerechere de bază
Cunoscând această regulă, puteți descoperi catena complementară la o singură catenă de ADN bazată doar pe secvența perechei de baze. De exemplu, să spunem că cunoașteți secvența unei catene ADN care este următoarea:
AAGCTGGTTTTGACGAC
Folosind regulile complementare de împerechere de bază, puteți concluziona că șirul complementar este:
TTCGACCAAAACTGCTG
Șuvițele ARN sunt, de asemenea, complementare, cu excepția că ARN folosește uracil în loc de timină. Deci, puteți deduce, de asemenea, catenele ARNm care ar fi produse din acea primă catena ADN. Ar fi:
UUCGACCAAAACUGCUG