Inhalt
- Die vier stickstoffhaltigen Basen
- Chargaffs-Regel
- Chargaffs-Regel erklärt
- Verwenden komplementärer Basispaarungsregeln
Desoxyribonukleinsäure (DNA) ist das, was für alle kodiert zellular genetische Information auf der Erde. Jedes zelluläre Leben, vom kleinsten Bakterium bis zum größten Wal im Ozean, nutzt DNA als genetisches Material.
Hinweis: Einige Viren verwenden DNA als genetisches Material. Einige Viren verwenden jedoch stattdessen RNA.
DNA ist eine Art von Nukleinsäure, die aus vielen Untereinheiten besteht, die als Nukleotide bezeichnet werden. Jedes Nukleotid besteht aus drei Teilen: einem 5-Kohlenstoff-Ribose-Zucker, einer Phosphatgruppe und einer stickstoffhaltigen Base. Zwei komplementäre Stränge Die Wasserstoffbrückenbindung zwischen den stickstoffhaltigen Basen ermöglicht es der DNA, eine leiterähnliche Form zu bilden, die sich in die berühmte Doppelhelix verwandelt.
Seine Bindung zwischen den stickstoffhaltigen Basen ermöglicht die Bildung dieser Struktur. In der DNA gibt es vier Optionen für stickstoffhaltige Basen: Adenin (A), Thymin (T), Cytosin (C) und Guanin (G). Jede Base kann nur eine Bindung miteinander eingehen, A mit T und C mit G. Dies wird als komplementäre Basenpaarungsregel oder Chargaffs-Regel.
Die vier stickstoffhaltigen Basen
In DNA-Nukleotiduntereinheiten gibt es vier stickstoffhaltige Basen:
Jede dieser Basen kann in zwei Kategorien unterteilt werden: Purinbasen und Pyrimidinbasen.
Adenin und Guanin sind Beispiele für Purinbasen. Dies bedeutet, dass ihre Struktur ein stickstoffhaltiger Sechs-Atom-Ring ist, der mit einem stickstoffhaltigen Fünf-Atom-Ring verbunden ist, der sich zwei Atome teilt, um die beiden Ringe zu verbinden.
Thymin und Cytosin sind Beispiele für Pyrimidinbasen. Diese Basen bestehen aus einem einzigen stickstoffhaltigen Sechs-Atom-Ring.
Hinweis: RNA ersetzt Thymin durch eine andere Pyrimidinbase namens Uracil (U).
Chargaffs-Regel
Die Chargaffs-Regel, auch als komplementäre Basenpaarungsregel bekannt, besagt, dass DNA-Basenpaare immer Adenin mit Thymin (A-T) und Cytosin mit Guanin (C-G) sind. Ein Purin paart sich immer mit einem Pyrimidin und umgekehrt. A paart sich jedoch nicht mit C, obwohl es ein Purin und ein Pyrimidin ist.
Diese Regel ist nach dem Wissenschaftler Erwin Chargaff benannt, der herausgefunden hat, dass nahezu alle DNA-Moleküle im Wesentlichen gleiche Konzentrationen an Adenin und Thymin sowie Guanin und Cytosin enthalten. Diese Verhältnisse können zwischen Organismen variieren, aber die tatsächlichen Konzentrationen von A sind immer im wesentlichen gleich T und bei G und C gleich.
Dies unterstützt die komplementäre Regel, dass A mit T und C mit G gepaart werden müssen.
Chargaffs-Regel erklärt
Warum ist das aber so?
Es hat beides mit dem zu tun Wasserstoffbrückenbindung das verbindet die komplementären DNA - Stränge zusammen mit dem verfügbarer Platz zwischen den beiden Strängen.
Erstens gibt es ungefähr 20 Å (Angström), wobei ein Angström gleich 10 ist-10 Meter) zwischen zwei komplementären DNA-Strängen. Zwei Purine und zwei Pyrimidine zusammen würden einfach zu viel Platz einnehmen, um in den Raum zwischen den beiden Strängen zu passen. Aus diesem Grund kann A keine Bindung mit G eingehen und C kann keine Bindung mit T eingehen.
Aber warum können Sie nicht tauschen, welches Purin an welches Pyrimidin bindet? Die Antwort hat damit zu tun Wasserstoffbrückenbindung das verbindet die Basen und stabilisiert das DNA-Molekül.
Die einzigen Paare, die in diesem Raum Wasserstoffbrückenbindungen bilden können, sind Adenin mit Thymin und Cytosin mit Guanin. A und T bilden zwei Wasserstoffbrücken, während C und G drei bilden. Diese Wasserstoffbrückenbindungen verbinden die beiden Stränge und stabilisieren das Molekül, wodurch es die leiterartige Doppelhelix bilden kann.
Verwenden komplementärer Basispaarungsregeln
Wenn Sie diese Regel kennen, können Sie den komplementären Strang zu einem einzelnen DNA-Strang nur anhand der Basenpaarsequenz bestimmen. Angenommen, Sie kennen die Sequenz eines DNA-Strangs wie folgt:
AAGCTGGTTTTGACGAC
Unter Verwendung der Regeln für die komplementäre Basenpaarung können Sie folgern, dass der komplementäre Strang:
TTCGACCAAAACTGCTG
RNA-Stränge sind auch komplementär mit der Ausnahme, dass RNA Uracil anstelle von Thymin verwendet. Sie können also auch auf den mRNA-Strang schließen, der aus diesem ersten DNA-Strang hergestellt werden würde. Es wäre:
UUCGACCAAAACUGCUG