Parowanie podstawowe

Para zasad składa się z dwóch zasad nukleinowych, które znajdują się naprzeciw siebie w kwasie dezoksyrybonukleinowym (DNA) lub kwasie rybonukleinowym (RNA), wiążą się ze sobą i tworzą podwójną nić za pomocą wiązań wodorowych. To jest informacja genomowa organizmu i zawiera geny. Wadliwy Parowanie podstawowe może prowadzić do mutacji.

Jakie jest podstawowe parowanie?

Para zasad składa się z zasad nukleinowych. Jest elementem DNA lub RNA. Te zasady nukleinowe z kolei razem z kwasem fosforowym lub fosforanem i dezoksyrybozą, cukrem, tworzą nukleotyd (zasadę).

Kwas fosforowy i dezoksyryboza są takie same dla każdego nukleotydu; tworzą szkielet DNA. Zasada i dezoksyryboza są znane jako nukleozydy. Reszta fosforanowa oznacza, że ​​DNA jest naładowane ujemnie, a także jest hydrofilowe; oddziałuje z wodą.

Nukleotydy różnią się tylko zasadą. Rozróżnia się pięć zasad, w zależności od tego, czy są one składnikami DNA, czy RNA. Podstawami są adenina (A) i guanina (G), należą one do puryn. Tymina (T), cytozyna (C) i uracyl (U) to pirymidyny. Puryny to heterocykliczne związki organiczne, podczas gdy pirymidyny to heterocykliczne, aromatyczne związki organiczne.

W DNA występuje para zasad obejmująca adeninę i tyminę (A-T), a także guaninę i cytozynę (G-C). Z drugiej strony w przypadku RNA występuje parowanie zasad między adeniną i uracylem (A-U) oraz między guaniną i cytozyną (G-C). To parowanie zasad nazywa się komplementarnymi.

Pary są tworzone przez wiązania wodorowe. Jest to interakcja między atomem wodoru a samotną parą elektronów na innym atomie. Atom wodoru jest tutaj kowalencyjnie związany. Jest to wiązanie chemiczne, w którym zachodzi interakcja między elektronami walencyjnymi jednego atomu a jądrem drugiego atomu. Pary zasad są również używane jako miara wielkości DNA: 1 pz odpowiada jednemu, a 1 kpz odpowiada 1000 par zasad lub nukleotydom.

Funkcja i zadanie

Parowanie zasad pełni podstawowe funkcje dla struktury DNA. DNA występuje jako podwójna helisa. Przestrzenny układ podwójnej helisy nazywa się B-DNA, prawoskrętną dwuniciową helisą, która w przeciwieństwie do kształtu A ma bardziej zrelaksowany układ.

Kiedy adenina i tymina są sparowane z zasadami, powstają dwa wiązania wodorowe. W przeciwieństwie do tego połączenie guaniny i cytozyny tworzy trzy wiązania wodorowe. Ze względu na parowanie zasad między puryną i pirymidyną, wynikowa odległość między dwiema niciami DNA jest zawsze taka sama. Struktura DNA jest regularna, średnica helisy DNA wynosi 2 nm. Pełen obrót o 360 ° w obrębie helisy następuje co 10 par zasad i ma długość 3,4 nm.

Parowanie zasad również odgrywa ważną rolę w replikacji DNA. Replikacja DNA dzieli się na fazę inicjacji, fazę elongacji i fazę zakończenia. Dzieje się to podczas podziału komórki. DNA jest rozwijane przez enzym zwany helikazą DNA. Podwójne nici są oddzielane od siebie, a polimeraza DNA przyłącza się do pojedynczej nici DNA i zaczyna wytwarzać komplementarną nić DNA na każdej pojedynczej nici.Tworzy to dwie nowe pojedyncze nici DNA, które tworzą nową podwójną helisę DNA.

Strukturę nowo zsyntetyzowanej podwójnej helisy DNA zapewnia komplementarne parowanie zasad. Ponadto parowanie zasad odgrywa istotną rolę w biosyntezie białek. Dzieli się to na transkrypcję i tłumaczenie. Podczas transkrypcji podwójna helisa DNA zostaje odwiązana, a komplementarne nici są oddzielone od siebie. Robi to również enzym helikaza.

Polimeraza RNA wiąże się z pojedynczą nicią DNA i tworzy RNA komplementarne do niej. W przypadku RNA zamiast tyminy stosuje się uracyl iw porównaniu z DNA ma on tzw. Ogon poliA. RNA zawsze kończy się ciągiem adeniny. RNA również pozostaje pojedynczą nicią i służy do syntezy białka podczas translacji. Rodzaj białka zależy od konkretnego genu, który został odczytany i użyty jako szablon do syntezy białka.

Tutaj znajdziesz swoje leki

Choroby i dolegliwości

Erwin Chargaff stwierdził, że liczba zasad adeniny i tyminy, a także guaniny i cytozyny wynosi 1: 1. James D. Watson i Francis Harry Compton Crick w końcu odkryli, że istnieje uzupełniające się parowanie zasad adeniny i tyminy, a także guaniny i cytozyny. Jest to znane jako parowanie Watson-Crick.

Jednak różne zaburzenia mogą powodować nietypowe parowanie zasad, takie jak odwrotne parowanie Watsona-Cricka. Inną błędną formą parowania zasad jest parowanie wahadłowe. Są to pary sprzeczne z parowaniem Watsona-Cricka, takie jak G-U, G-T lub A-C. Błędy te mogą wystąpić podczas replikacji DNA, a następnie muszą zostać wyeliminowane przez naprawę DNA.

Nieprawidłowe parowanie zasad może prowadzić do mutacji. Te mutacje nie muszą być szkodliwe. Istnieją tak zwane ciche muacje, w których para zasad jest wymieniana na inną parę, ale nie powoduje to żadnych zaburzeń funkcjonalnych ani strukturalnych syntetyzowanego białka. Jednak w przypadku anemii sierpowatej przyczyną powstawania niefunkcjonalnych czerwonych krwinek jest mutacja. Mutacja wpływa bezpośrednio na hemoglobinę, która odpowiada za transport tlenu we krwi. Występują poważne i zagrażające życiu zaburzenia krążenia oraz anemia.