Содержание
- Четыре азотистых основания
- Правило Chargaffs
- Объяснение правила Chargaffs
- Использование дополнительных базовых правил сопряжения
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) - это то, что кодирует для всех сотовый генетическая информация на Земле. Вся клеточная жизнь от самых маленьких бактерий до самых больших китов в океане использует ДНК в качестве своего генетического материала.
Примечание: Некоторые вирусы используют ДНК в качестве своего генетического материала. Однако некоторые вирусы используют РНК вместо этого.
ДНК представляет собой тип нуклеиновой кислоты, состоящей из многих субъединиц, называемых нуклеотидами. Каждый нуклеотид состоит из трех частей: 5-углеродный рибозный сахар, фосфатная группа и азотистое основание. Два дополнительные нити ДНК объединяются благодаря водородным связям между азотистыми основаниями, которые позволяют ДНК принимать форму лестницы, которая превращается в знаменитую двойную спираль.
Его связь между азотистыми основаниями, которая позволяет этой структуре формироваться. В ДНК есть четыре варианта азотистых оснований: аденин (A), тимин (T), цитозин (C) и гуанин (G). Каждое основание может связываться только друг с другом, A с T и C с G. Это называется дополнительное правило сопряжения оснований или же Правление Chargaffs.
Четыре азотистых основания
В нуклеотидных субъединицах ДНК имеется четыре азотистых основания:
Каждую из этих баз можно разделить на две категории: пуриновые основания а также пиримидиновые основания.
Аденин и гуанин являются примерами пуриновые основания, Это означает, что их структура представляет собой азотсодержащее шестиатомное кольцо, соединенное с азотсодержащим пятиатомным кольцом, которые совместно используют два атома для объединения двух колец.
Тимин и цитозин являются примерами пиримидиновые основания, Эти основания состоят из одного азотсодержащего шестиатомного кольца.
Примечание: РНК заменяет тимин другим пиримидиновым основанием, называемым урацилом (U).
Правило Chargaffs
Правило Чаргаффса, также известное как правило сопряжения оснований, гласит, что парами оснований ДНК всегда являются аденин с тимином (A-T) и цитозин с гуанином (C-G). Пурин всегда сочетается с пиримидином и наоборот. Однако А не спаривается с С, несмотря на то, что это пурин и пиримидин.
Это правило названо в честь ученого Эрвина Чаргаффа, который обнаружил, что практически все молекулы ДНК имеют практически одинаковые концентрации аденина и тимина, а также гуанина и цитозина. Эти соотношения могут различаться у разных организмов, но фактические концентрации A всегда по существу равны T и одинаковы с G и C. Например, у людей приблизительно:
Это поддерживает дополнительное правило, согласно которому A должен соединяться с T, а C должен соединяться с G.
Объяснение правила Chargaffs
Почему это так, хотя?
Это связано как с водородная связь который соединяет комплементарные цепи ДНК вместе с доступное пространство между двумя нитями.
Во-первых, существует около 20 Å (ангстремов, где один ангстрем равен 10-10 метров) между двумя комплементарными цепями ДНК. Два пурина и два пиримидина вместе занимали бы слишком много места, чтобы поместиться в пространство между двумя нитями. Вот почему A не может связываться с G, а C не может связываться с T.
Но почему вы не можете поменять какие пуриновые связи и пиримидиновые? Ответ связан с водородная связь который связывает основания и стабилизирует молекулу ДНК.
Единственными парами, которые могут создавать водородные связи в этом пространстве, являются аденин с тимином и цитозин с гуанином. А и Т образуют две водородные связи, а С и G образуют три. Эти водородные связи соединяют две цепи и стабилизируют молекулу, что позволяет ей образовывать двойную спиральную лестницу.
Использование дополнительных базовых правил сопряжения
Зная это правило, вы можете определить комплементарную цепь к одной цепи ДНК, основываясь только на последовательности пар оснований. Например, допустим, вы знаете последовательность одной цепи ДНК, которая выглядит следующим образом:
AAGCTGGTTTTGACGAC
Используя дополнительные правила сопряжения основ, вы можете сделать вывод, что дополнительная цепь:
TTCGACCAAAACTGCTG
Нити РНК также дополняют друг друга, за исключением того, что РНК использует урацил вместо тимина. Таким образом, вы также можете вывести цепь мРНК, которая будет получена из этой первой цепи ДНК. Это было бы:
UUCGACCAAAACUGCUG