Базово сдвояване

Базовата двойка се състои от две нуклеобази, които са една срещу друга в дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК) или рибонуклеинова киселина (РНК), се свързват помежду си и образуват двойната верига с помощта на водородни връзки. Това е геномната информация на организма и съдържа гените. Дефектен Базово сдвояване може да доведе до мутации.

Какво е основното сдвояване?

Базова двойка се състои от нуклеобази. Той е елемент от ДНК или РНК. Тези нуклеобази, от своя страна, заедно с фосфорна киселина или фосфат и дезоксирибоза, захар, образуват нуклеотида (основата).

Фосфорната киселина и дезоксирибозата са еднакви за всеки нуклеотид; те образуват основата на ДНК. Основата и дезоксирибозата са известни като нуклеозиди. Остатъкът от фосфати означава, че ДНК е заредена отрицателно и също е хидрофилна и има взаимодействие с вода.

Нуклеотидите се различават само в основата. Прави се разлика между пет основи, в зависимост от това дали те са компоненти на ДНК или РНК. Основите са аденин (А) и гуанин (G), те принадлежат към пурините. Тимин (Т), цитозин (С) и урацил (U) са пиримидини. Пурините са хетероциклични органични съединения, докато пиримидините са хетероциклични, ароматни, органични съединения.

В ДНК има двойно сдвояване на аденин и тимин (A-T), както и гуанин и цитозин (G-C). В случая на РНК, от друга страна, възниква двойно сдвояване между аденин и урацил (A-U) и между гуанин и цитозин (G-C). Това базово сдвояване се нарича допълващо.

Двойките са създадени от водородни връзки. Това е взаимодействието между водороден атом и самотна двойка електрони на друг атом. Водородният атом е ковалентно свързан тук. Това е химична връзка, при която има взаимодействие между валентните електрони на един атом и ядрото на друг атом. Базовите двойки също се използват като мярка за размера на ДНК: 1bp съответства на една, а 1kb съответства на 1000 базови двойки или нуклеотиди.

Функция и задача

Базовото сдвояване има основни функции за структурата на ДНК. ДНК се среща като двойна спирала. Пространственото разположение на двойната спирала се нарича B-DNA, дясна двустранна спирала, която за разлика от А-формата има по-спокойна подредба.

Когато аденинът и тиминът са сдвоени с база, се образуват две водородни връзки. За разлика от тях, сдвояването на гуанин и цитозин създава три водородни връзки. Поради сдвояването на основата между пурин и пиримидин, полученото разстояние между двете нишки на ДНК винаги е едно и също. Структурата на ДНК е правилна, диаметърът на ДНК спиралата е 2 nm. Пълно въртене на 360 ° в спиралата се извършва на всеки 10 базови двойки и е дълго 3,4 nm.

Базовото сдвояване също играе важна роля в репликацията на ДНК. ДНК репликацията се разделя на фазата на започване, фаза на удължаване и фаза на прекратяване. Това се случва по време на деленето на клетките. ДНК се размотава от ензим, наречен ДНК хеликаза. Двойните нишки са разделени една от друга и ДНК полимераза се прикрепя към единична верига ДНК и започва да произвежда допълваща верига ДНК на всяка отделна верига.Това създава две нови единични нишки на ДНК, които образуват нова ДНК двойна спирала.

Структурата на новосинтезираната ДНК двойна спирала се осигурява от комплементарното свързване на базата. Освен това сдвояването на основата играе съществена роля в биосинтезата на протеини. Това е разделено на транскрипция и превод. По време на транскрипцията ДНК двойната спирала се развързва и допълнителните нишки се разделят една от друга. Това се прави и от ензима хеликаза.

РНК полимеразата се свързва с една верига ДНК и образува РНК комплементарна към нея. В случая на РНК, урацил се използва вместо тимин и в сравнение с ДНК той има така наречената опашка от полиА. РНК винаги завършва в низ от аденин. РНК също остава единична верига и се използва за синтезиране на протеин по време на транслацията. Видът на протеина зависи от конкретния ген, който е прочетен и използван като шаблон за синтеза на протеини.

Можете да намерите лекарствата си тук

Болести и неразположения

Ервин Чаргаф откри, че броят на базите аденин и тимин, както и гуанин и цитозин е 1: 1. Джеймс Д. Уотсън и Франсис Хари Комптън Крик най-накрая разбраха, че има допълващо базово сдвояване на аденин и тимин, както и гуанин и цитозин. Това е известно като сдвояването на Уотсън-Крик.

Въпреки това, различни нарушения могат да причинят необичайно двойно сдвояване, като обратното сдвояване на Уотсън-Крик. Друга погрешна форма на базово сдвояване е сдвояване на колебания. Това са двойки, противни на сдвояването на Уотсън-Крик като G-U, G-T или A-C. Тези грешки могат да възникнат по време на репликация на ДНК и след това трябва да бъдат елиминирани чрез поправяне на ДНК.

Неправилното сдвояване на базата може да доведе до мутации. Тези мутации не трябва да са вредни. Съществуват така наречените мълчаливи мутации, при които основна двойка се заменя за друга двойка, но това не води до никакви функционални или структурни нарушения на синтезирания протеин. В случай на сърповидноклетъчна анемия обаче мутация е причина за образуването на нефункционални червени кръвни клетки. Мутацията засяга пряко хемоглобина, който е отговорен за транспортирането на кислород в кръвта. Появяват се сериозни и животозастрашаващи нарушения на кръвообращението и анемия.