Inhoud
- De vier stikstofbasen
- Chargaffs Regel
- Chargaffs-regel verklaard
- Gebruik van aanvullende basispaarregels
Deoxyribonucleïnezuur (DNA) is wat codeert voor iedereen cellulair genetische informatie op aarde. Alle cellulaire leven, van de kleinste bacterie tot de grootste walvis in de oceaan, gebruikt DNA als genetisch materiaal.
Opmerking: Sommige virussen gebruiken DNA als genetisch materiaal. Sommige virussen gebruiken echter in plaats daarvan RNA.
DNA is een type nucleïnezuur dat bestaat uit veel subeenheden die nucleotiden worden genoemd. Elk nucleotide bestaat uit drie delen: een 5-koolstof ribosesuiker, een fosfaatgroep en een stikstofbase. Twee complementaire strengen van DNA komt samen dankzij waterstofbinding tussen de stikstofbasen waardoor DNA een ladderachtige vorm kan maken die in de beroemde dubbele helix draait.
Zijn binding tussen de stikstofbasen waardoor deze structuur kan worden gevormd. In DNA zijn er vier stikstofbase-opties: adenine (A), thymine (T), cytosine (C) en guanine (G). Elke base kan alleen met elkaar binden, A met T en C met G. Dit wordt de complementaire basenpaarregel of Chargaffs regeren.
De vier stikstofbasen
In DNA-nucleotide-subeenheden zijn er vier stikstofbasen:
Elk van deze bases kan in twee categorieën worden verdeeld: purinebasen en pyrimidine-basen.
Adenine en guanine zijn voorbeelden van purinebasen. Dit betekent dat hun structuur een stikstofhoudende ring met zes atomen is, verbonden met een stikstofhoudende ring met vijf atomen die twee atomen delen om de twee ringen te combineren.
Thymine en cytosine zijn voorbeelden van pyrimidine-basen. Deze basen bestaan uit een enkele stikstofhoudende zes-atoomring.
Opmerking: RNA vervangt thymine door een andere pyrimidine-base genaamd uracil (U).
Chargaffs Regel
Chargaffs-regel, ook bekend als de complementaire basenpaarregel, stelt dat DNA-basenparen altijd adenine met thymine (A-T) zijn en cytosine met guanine (C-G). Een purine gaat altijd gepaard met een pyrimidine en vice versa. A koppelt echter niet met C, ondanks dat het een purine en een pyrimidine is.
Deze regel is vernoemd naar de wetenschapper Erwin Chargaff die ontdekte dat er in vrijwel alle DNA-moleculen in wezen gelijke concentraties van adenine en thymine, evenals guanine en cytosine zijn. Deze verhoudingen kunnen variëren tussen organismen, maar de werkelijke concentraties van A zijn altijd in wezen gelijk aan T en hetzelfde met G en C. Bij mensen zijn er bijvoorbeeld ongeveer:
Dit ondersteunt de complementaire regel dat A moet paren met T en C moet koppelen met G.
Chargaffs-regel verklaard
Waarom is dit echter het geval?
Het heeft beide te maken met de waterstofbinding die de complementaire DNA-strengen samen met de beschikbare ruimte tussen de twee strengen.
Ten eerste zijn er ongeveer 20 Å (angstrom, waarbij één angstrom gelijk is aan 10-10 meter) tussen twee complementaire DNA-strengen. Twee purines en twee pyrimidines samen zouden gewoon te veel ruimte in beslag nemen om in de ruimte tussen de twee strengen te passen. Dit is de reden waarom A niet kan binden met G en C niet kan binden met T.
Maar waarom kunt u niet ruilen welke purinebindingen met welke pyrimidine? Het antwoord heeft ermee te maken waterstofbinding dat de basen verbindt en het DNA-molecuul stabiliseert.
De enige paren die waterstofbruggen in die ruimte kunnen creëren, zijn adenine met thymine en cytosine met guanine. A en T vormen twee waterstofbruggen, terwijl C en G drie vormen. Het zijn deze waterstofbruggen die de twee strengen verbinden en het molecuul stabiliseren, waardoor het de ladderachtige dubbele helix kan vormen.
Gebruik van aanvullende basispaarregels
Als je deze regel kent, kun je de complementaire streng van een enkele DNA-streng berekenen, alleen gebaseerd op de basepaarsequentie. Stel bijvoorbeeld dat u de volgorde kent van één DNA-streng die als volgt is:
AAGCTGGTTTTGACGAC
Met behulp van de complementaire basenpaarregels kun je concluderen dat de complementaire streng is:
TTCGACCAAAACTGCTG
RNA-strengen zijn ook complementair met de uitzondering dat RNA uracil gebruikt in plaats van thymine. Je kunt dus ook de mRNA-streng afleiden die uit die eerste DNA-streng zou worden geproduceerd. Het zou zijn:
UUCGACCAAAACUGCUG