Περιεχόμενο
Όταν οι περισσότεροι ακούν τον όρο "DNA", αυτομάτως απεικονίζουν την κλασική διπλή έλικα. Η φαντασία των συστατικών που αποτελούν αυτή τη μεγάλη σπείρα γενετικού υλικού συχνά αισθάνεται λίγο πιο περίπλοκη. Ευτυχώς, η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των ζευγών βάσεων και ακόμη και του ποσοστού υπολογισμού για κάθε βάση σε ένα δείγμα DNA είναι πραγματικά απλή.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Σε οποιοδήποτε δείγμα DNA, υπάρχουν τέσσερις βάσεις που ζευγαρώνουν μόνο με έναν τρόπο: αδενίνη και θυμίνη, γουανίνη και κυτοσίνη. Συνολικά 100 τοις εκατό του δείγματος. Ο κανόνας Chargaffs δηλώνει ότι η συγκέντρωση για κάθε βάση σε ένα ζεύγος βάσεων είναι πάντοτε ίση με το ζεύγος βάσης, έτσι ώστε η συγκέντρωση της αδενίνης να ισούται με τη συγκέντρωση θυμίνης, για παράδειγμα. Χρησιμοποιώντας αυτές τις πληροφορίες και απλά μαθηματικά, μπορείτε να βρείτε το ποσοστό αδενίνης σε ένα δείγμα αν γνωρίζετε το ποσοστό οποιασδήποτε άλλης βάσης.
DNA ζεύγη βάσεων
Η διπλή έλικα του DNA περιέχει δύο κλώσματα γενετικού υλικού που συσπειρώνονται μαζί, έτσι ώστε να ταιριάζει μέσα στον πυρήνα του κυττάρου. Η δομή αυτής της σπείρας προκύπτει από τον τρόπο με τον οποίο οι τέσσερις βάσεις ζευγαρώνονται και δεσμεύονται μεταξύ τους. Αυτές οι τέσσερις βάσεις είναι αδενίνη, γουανίνη, θυμίνη και κυτοσίνη.
Όσον αφορά τη χημική δομή, η αδενίνη και η γουανίνη είναι και οι δύο πουρίνες ενώ η θυμίνη και η κυτοσίνη είναι πυριμιδίνες. Αυτή η χημική διαφορά εξασφαλίζει ότι οι σταθεροί δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των βάσεων πάντοτε συνδυάζονται με τον ίδιο τρόπο: αδενίνη με θυμίνη και γουανίνη με κυτοσίνη.
Παρατήρηση του Erwin Chargaff
Οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν πάντα τη λειτουργία του DNA. Στην πραγματικότητα, η πρόταση του 1944 ότι το DNA μπορεί να είναι το κύτταρο γενετικό υλικό ενέπνευσε κερδοσκοπία και μάλιστα διαμάχη. Παρ 'όλα αυτά, ορισμένοι επιστήμονες άρχισαν να μελετούν το DNA σοβαρά, συμπεριλαμβανομένου του Erwin Chargaff. Το 1950, ο Chargaff παρατήρησε ότι, όταν διαχωρίστηκαν, τα πουρίνες (αδενίνη και γουανίνη) υπήρχαν πάντα σε αναλογία 1: 1 με τις πυριμιδίνες (θυμίνη και κυτοσίνη). Αυτό το εύρημα έγινε ένα επιστημονικό επίτευγμα: ο κανόνας του Chargaff.
Εφαρμογή του κανόνα του Chargaff
Ο κανόνας Chargaffs σημαίνει ότι σε οποιοδήποτε δείγμα η συγκέντρωση της αδενίνης θα είναι πάντοτε ίση με τη συγκέντρωση της θυμίνης ζεύγους της και οι συγκεντρώσεις της γουανίνης και της κυτοσίνης θα είναι ίσες. Εάν πρέπει να υπολογίσετε το ποσοστό αδενίνης σε ένα δείγμα DNA, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον κανόνα του Chargaff για να λύσετε το πρόβλημα. Για παράδειγμα, αν γνωρίζετε ότι το δείγμα DNA είναι 20% θυμίνη, γνωρίζετε αυτόματα ότι είναι και 20% αδενίνη, καθώς συνδυάζονται μαζί.
Μπορείτε επίσης να υπολογίσετε το ποσοστό αδενίνης όταν δίνεται το ποσοστό της γουανίνης ή της κυτοσίνης. Αφού γνωρίζετε ότι υπάρχουν μόνο τέσσερις βάσεις στο DNA, και οι τέσσερις βάσεις μαζί πρέπει να ισούνται με το 100% του δείγματος. Αν δοθεί η πληροφορία ότι το δείγμα είναι 20% γουανίνη, μπορείτε να υποθέσετε ότι είναι επίσης 20% κυτοσίνη αφού το γουανίνη και το κυτοσίνη ζευγαρώνουν το ένα με το άλλο. Μαζί, αυτό είναι το 40% του συνολικού δείγματος. Μπορείτε να αφαιρέσετε το 40 τοις εκατό από το 100 τοις εκατό και να καθορίσετε το 60 τοις εκατό του δείγματος πρέπει να είναι αδενίνη και θυμίνη μαζί. Δεδομένου ότι οι δύο αυτές βάσεις υπάρχουν πάντα σε ίσες συγκεντρώσεις, γνωρίζετε ότι το δείγμα DNA είναι 30% αδενίνη.
Οι έννοιες που σχετίζονται με τη βιοχημεία του DNA μερικές φορές φαίνονται πολύ περίπλοκες. Χάρη στον Chargaff, ο υπολογισμός των ποσοστών βάσεων που υπάρχουν σε ένα δείγμα DNA δεν γίνεται τίποτα περισσότερο από ένα απλό μαθηματικό πρόβλημα.