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Wenn die meisten Menschen den Begriff „DNA“ hören, stellen sie sich automatisch die klassische Doppelhelix vor. Sich die Komponenten vorzustellen, die diese große Spirale aus genetischem Material ausmachen, fühlt sich oft etwas komplizierter an. Glücklicherweise ist es tatsächlich einfach zu verstehen, wie Basenpaare funktionieren, und sogar Prozentsätze für jede Base in einer DNA-Probe zu berechnen.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
In jeder DNA-Probe gibt es vier Basen, die sich nur auf eine Weise paaren: Adenin und Thymin, Guanin und Cytosin. Sie machen 100 Prozent der Stichprobe aus. Die Chargaffs-Regel besagt, dass die Konzentration für jede Base in einem Basenpaar immer gleich der ihres Partners ist, sodass die Konzentration von Adenin beispielsweise der Konzentration von Thymin entspricht. Mit diesen Informationen und einfachen Berechnungen können Sie den Prozentsatz von Adenin in einer Probe ermitteln, wenn Sie den Prozentsatz einer anderen Base kennen.
DNA-Basenpaare
Die DNA-Doppelhelix enthält zwei miteinander verdrillte Stränge genetischen Materials, die in den Zellkern passen. Die Struktur dieser Spirale ergibt sich aus der Art und Weise, wie sich die vier Basen paaren und aneinander binden. Diese vier Basen sind Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin.
In Bezug auf die chemische Struktur sind Adenin und Guanin beide Purine, während Thymin und Cytosin Pyrimidine sind. Dieser chemische Unterschied stellt sicher, dass sich die stabilen Wasserstoffbrücken zwischen den Basen immer auf die gleiche Weise paaren: Adenin mit Thymin und Guanin mit Cytosin.
Erwin Chargaffs Beobachtung
Wissenschaftler haben die Funktion der DNA nicht immer gekannt. Tatsächlich hat der Vorschlag von 1944, dass DNA das genetische Material der Zellen sein könnte, Spekulationen und sogar Kontroversen ausgelöst. Trotzdem begannen einige Wissenschaftler, sich ernsthaft mit DNA zu befassen, darunter auch Erwin Chargaff. 1950 stellte Chargaff fest, dass die Purine (Adenin und Guanin) bei der Trennung immer im Verhältnis 1: 1 zu den Pyrimidinen (Thymin und Cytosin) vorlagen. Dieser Befund wurde zu einem wissenschaftlichen Fixpunkt: Chargaffs Regel.
Anwenden der Chargaff-Regel
Chargaffs-Regel bedeutet, dass in jeder Probe die Konzentration von Adenin immer der Konzentration seines Thyminpaares entspricht und die Konzentrationen von Guanin und Cytosin ebenfalls gleich sind. Wenn Sie den Prozentsatz von Adenin in einer DNA-Probe berechnen müssen, können Sie das Problem mithilfe der Chargaff-Regel lösen. Wenn Sie beispielsweise wissen, dass es sich bei der DNA-Probe um 20 Prozent Thymin handelt, wissen Sie automatisch auch, dass es sich um 20 Prozent Adenin handelt, da beide zusammen passen.
Sie können auch den Prozentsatz von Adenin berechnen, wenn der Prozentsatz von Guanin oder Cytosin angegeben wird. Da Sie wissen, dass die DNA nur vier Basen enthält, müssen alle vier Basen zusammen 100 Prozent der Probe ausmachen. Wenn man die Information erhält, dass die Probe 20 Prozent Guanin enthält, kann man davon ausgehen, dass es sich auch um 20 Prozent Cytosin handelt, da sich Guanin und Cytosin miteinander paaren. Zusammen sind das 40 Prozent der Gesamtstichprobe. Sie können diese 40 Prozent von 100 Prozent subtrahieren und bestimmen, dass 60 Prozent der Probe zusammen Adenin und Thymin sein müssen. Da diese beiden Basen immer in gleichen Konzentrationen vorliegen, wissen Sie, dass die DNA-Probe zu 30 Prozent aus Adenin besteht.
Mit der Biochemie der DNA verbundene Konzepte scheinen manchmal sehr kompliziert zu sein. Dank Chargaff wird die Berechnung des prozentualen Anteils der Basen in einer DNA-Probe zu einem einfachen mathematischen Problem.