Базове сполучення

Базова пара складається з двох нуклеобаз, які розташовані один проти одного в дезоксирибонуклеїновій кислоті (ДНК) або рибонуклеїновій кислоті (РНК), зв’язуються одна з одною і утворюють подвійну ланцюг за допомогою водневих зв’язків. Це геномна інформація організму і містить гени. Несправний Базове сполучення може призвести до мутацій.

Що таке базове сполучення?

Базова пара складається з нуклеобаз. Це елемент ДНК або РНК. Ці нуклеобази, в свою чергу, разом з фосфорною кислотою або фосфатом і дезоксирибозою, цукром, утворюють нуклеотид (основу).

Фосфорна кислота та дезоксирибоза однакові для кожного нуклеотиду; вони утворюють основу ДНК. Основа і дезоксирибоза відомі як нуклеозиди. Залишок фосфату означає, що ДНК негативно заряджена, а також гідрофільна, вона взаємодіє з водою.

Нуклеотиди відрізняються лише основою. Розрізняють п'ять основ, залежно від того, є вони компонентами ДНК чи РНК. Основами є аденін (А) і гуанін (G), вони належать до пуринів. Тимін (Т), цитозин (С) та урацил (У) - це піримідини. Пурини - це гетероциклічні органічні сполуки, тоді як піримідини - гетероциклічні, ароматичні, органічні сполуки.

У ДНК є спарювання бази аденіну та тиміну (A-T), а також гуаніну та цитозину (G-C). У випадку з РНК, з іншого боку, відбувається спарювання бази між аденіном та урацилом (A-U) та між гуаніном та цитозином (G-C). Це базове сполучення називається доповнюючим.

Спарювання створюються водневими зв’язками. Це взаємодія між атомом водню та самотньою парою електронів на іншому атомі. Атом водню тут ковалентно пов'язаний. Це хімічний зв’язок, в якому відбувається взаємодія між валентними електронами одного атома та ядром іншого атома. Пара основ також використовується як міра розміру ДНК: 1bp відповідає одному, а 1kb відповідає 1000 пар основ або нуклеотидів.

Функція та завдання

Базове сполучення має важливі функції для структури ДНК. ДНК зустрічається як подвійна спіраль. Просторове розташування подвійної спіралі називається В-ДНК, правою двосмуговою спіраллю, яка, на відміну від А-форми, має більш спокійне розташування.

Коли аденін і тимін є парними базами, утворюються два водневі зв’язки. Навпаки, спарювання гуаніну та цитозину створює три водневі зв’язки. Завдяки спарюванню основи між пурином та піримідином, отримана відстань між двома ланцюгами ДНК завжди однакова. ДНК має правильну структуру, діаметр спіралі ДНК - 2 нм. Повне обертання на 360 ° в межах спіралі відбувається кожні 10 пар основ і має довжину 3,4 нм.

Базове сполучення також відіграє важливу роль у реплікації ДНК. Реплікація ДНК поділяється на фазу ініціації, фазу подовження та фазу припинення. Це відбувається під час поділу клітин. ДНК розкручується ферментом, який називається ДНК-геліказа. Подвійні ланцюги відокремлюються одна від одної, і ДНК-полімераза приєднується до однієї ланцюга ДНК і починає виробляти комплементарну ланцюг ДНК на кожній окремій ланцюжку.Це створює дві нові одиничні ланцюги ДНК, які утворюють нову подвійну спіраль ДНК.

Структура новосинтезованої подвійної спіралі ДНК забезпечується комплементарним базовим сполученням. Крім того, спарювання баз відіграє важливу роль у біосинтезі білка. Це поділяється на транскрипцію та переклад. Під час транскрипції подвійна спіраль ДНК розв’язується, а комплементарні нитки відокремлюються одна від одної. Це також робить фермент геліказа.

РНК-полімераза зв'язується з однією ланцюгом ДНК і утворює комплементарну їй РНК. Що стосується РНК, замість тиміну використовується урацил і, порівняно з ДНК, він має так званий хвіст поліа. РНК завжди закінчується рядом аденину. РНК також залишається єдиною ланцюгом і використовується для синтезу білка під час трансляції. Тип білка залежить від конкретного гена, який був прочитаний та використаний як шаблон для синтезу білка.

Ви можете знайти свої ліки тут

Хвороби та недуги

Ервін Чаргафф встановив, що кількість підстав аденіну та тиміну, а також гуаніну та цитозину становить 1: 1. Джеймс Д. Уотсон і Френсіс Гаррі Комптон Крик нарешті з'ясували, що існує додаткове спарювання аденіну та тиміну, а також гуаніну та цитозину. Це відомо як парування Уотсона-Крика.

Однак різні розлади можуть спричинити незвичне спарювання базових елементів, наприклад, зворотне сполучення Уотсона-Крика. Іншою помилковою формою базового сполучення є спарювання коливань. Це пари, що суперечать спарюванню Уотсона-Крика, наприклад, G-U, G-T або A-C. Ці помилки можуть виникати під час реплікації ДНК, і потім їх слід усунути шляхом відновлення ДНК.

Неправильне спарювання бази може призвести до мутацій. Ці мутації не повинні бути шкідливими. Існують так звані безшумні мутації, в яких пара основ обмінюється на іншу пару, але це не призводить до жодних функціональних або структурних порушень для синтезованого білка. Що стосується серповидноклітинної анемії, проте мутація є причиною утворення непрацюючих еритроцитів. Мутація безпосередньо впливає на гемоглобін, який відповідає за транспортування кисню в крові. Трапляються серйозні та небезпечні для життя порушення кровообігу та анемія.