Σύζευξη βάσης

Ένα ζεύγος βάσεων αποτελείται από δύο νουκλεοβάσεις που βρίσκονται το ένα απέναντι στο δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) ή το ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA), συνδέονται μεταξύ τους και σχηματίζουν τον διπλό κλώνο με τη βοήθεια δεσμών υδρογόνου. Αυτή είναι η γονιδιωματική πληροφορία ενός οργανισμού και περιέχει τα γονίδια. Ένα ελαττωματικό Σύζευξη βάσης μπορεί να οδηγήσει σε μεταλλάξεις.

Τι είναι το ζεύγος βάσεων;

Ένα ζεύγος βάσεων αποτελείται από νουκλεοβάσεις. Είναι ένα στοιχείο DNA ή RNA. Αυτές οι νουκλεοβάσεις, με τη σειρά τους, μαζί με φωσφορικό οξύ ή φωσφορική και δεοξυριβόζη, ένα σάκχαρο, σχηματίζουν το νουκλεοτίδιο (η βάση).

Το φωσφορικό οξύ και η δεοξυριβόζη είναι τα ίδια για κάθε νουκλεοτίδιο · σχηματίζουν τη ραχοκοκαλιά του DNA. Η βάση και η δεοξυριβόζη είναι γνωστά ως νουκλεοζίτες. Το υπόλειμμα φωσφορικών σημαίνει ότι το DNA είναι αρνητικά φορτισμένο και επίσης υδρόφιλο · αλληλεπιδρά με το νερό.

Τα νουκλεοτίδια διαφέρουν μόνο στη βάση. Γίνεται διάκριση μεταξύ πέντε βάσεων, ανάλογα με το αν είναι συστατικά του DNA ή του RNA. Οι βάσεις είναι αδενίνη (Α) και γουανίνη (G), αυτές ανήκουν στις πουρίνες. Η θυμίνη (Τ), η κυτοσίνη (C) και η ουρακίλη (U) είναι πυριμιδίνες. Οι πουρίνες είναι ετεροκυκλικές οργανικές ενώσεις, ενώ οι πυριμιδίνες είναι ετεροκυκλικές, αρωματικές, οργανικές ενώσεις.

Στο DNA υπάρχει ζεύγος βάσεων αδενίνης και θυμίνης (Α-Τ), καθώς και γουανίνης και κυτοσίνης (G-C). Στην περίπτωση του RNA, από την άλλη πλευρά, συμβαίνει ένα ζεύγος βάσεων μεταξύ αδενίνης και ουρακίλης (A-U) και μεταξύ γουανίνης και κυτοσίνης (G-C). Αυτό το ζεύγος βάσεων ονομάζεται συμπληρωματικό.

Οι ζεύξεις δημιουργούνται από δεσμούς υδρογόνου. Αυτή είναι η αλληλεπίδραση μεταξύ ενός ατόμου υδρογόνου και ενός μοναχικού ζεύγους ηλεκτρονίων σε ένα άλλο άτομο. Το άτομο υδρογόνου συνδέεται ομοιοπολικά εδώ. Αυτός είναι ένας χημικός δεσμός στον οποίο υπάρχει αλληλεπίδραση μεταξύ των ηλεκτρονίων σθένους ενός ατόμου και του πυρήνα ενός άλλου ατόμου. Τα ζεύγη βάσεων χρησιμοποιούνται επίσης ως μέτρο του μεγέθους του DNA: 1bp αντιστοιχεί σε ένα και 1kb αντιστοιχεί σε 1000 ζεύγη βάσεων ή νουκλεοτίδια.

Λειτουργία & εργασία

Το ζεύγος βάσεων έχει βασικές λειτουργίες για τη δομή του DNA. Το DNA εμφανίζεται ως διπλή έλικα. Η χωρική διάταξη της διπλής έλικας ονομάζεται B-DNA, μια δεξιά έλικα διπλής έλικος, η οποία, σε αντίθεση με το σχήμα Α, έχει μια πιο χαλαρή διάταξη.

Όταν η αδενίνη και η θυμίνη συνδέονται με βάση, σχηματίζονται δύο δεσμοί υδρογόνου. Αντιθέτως, ο συνδυασμός γουανίνης και κυτοσίνης δημιουργεί τρεις δεσμούς υδρογόνου. Λόγω της σύζευξης βάσης μεταξύ πουρίνης και πυριμιδίνης, η προκύπτουσα απόσταση μεταξύ των δύο κλώνων DNA είναι πάντα η ίδια. Το DNA έχει κανονική δομή, η διάμετρος του έλικα DNA είναι 2 nm. Πραγματοποιείται πλήρης περιστροφή 360 ° εντός της έλικας κάθε 10 ζεύγη βάσεων και μήκους 3,4 nm.

Η αντιστοίχιση βάσεων παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντιγραφή του DNA. Η αντιγραφή του DNA χωρίζεται στη φάση έναρξης, στη φάση επιμήκυνσης και στη φάση τερματισμού. Αυτό συμβαίνει κατά τη διαίρεση των κυττάρων. Το DNA ξετυλίγεται από ένα ένζυμο που ονομάζεται DNA ελικάση. Οι διπλοί κλώνοι διαχωρίζονται ο ένας από τον άλλο και μια πολυμεράση DNA προσκολλάται σε έναν μόνο κλώνο DNA και αρχίζει να παράγει έναν συμπληρωματικό κλώνο DNA σε κάθε μονό κλώνο.Αυτό δημιουργεί δύο νέους μεμονωμένους κλώνους DNA, οι οποίοι σχηματίζουν μια νέα διπλή έλικα DNA.

Η δομή της πρόσφατα συντεθείσας διπλής έλικας DNA εξασφαλίζεται από το συμπληρωματικό ζεύγος βάσεων. Επιπλέον, το ζεύγος βάσεων παίζει ουσιαστικό ρόλο στη βιοσύνθεση των πρωτεϊνών. Αυτό χωρίζεται σε μεταγραφή και μετάφραση. Κατά τη μεταγραφή, η διπλή έλικα του DNA αποσυνδέεται και οι συμπληρωματικοί κλώνοι διαχωρίζονται μεταξύ τους. Αυτό γίνεται επίσης από το ένζυμο ελικάσης.

Η πολυμεράση RNA συνδέεται με έναν μονό κλώνο DNA και σχηματίζει το RNA συμπληρωματικό αυτού. Στην περίπτωση του RNA, η ουρακίλη χρησιμοποιείται αντί της θυμίνης και, σε σύγκριση με το DNA, έχει τη λεγόμενη ουρά polyA. Το RNA καταλήγει πάντα σε μια σειρά αδενίνης. Το RNA παραμένει επίσης ένας κλώνος και χρησιμοποιείται για τη σύνθεση μιας πρωτεΐνης κατά τη μετάφραση. Ο τύπος πρωτεΐνης εξαρτάται από το αντίστοιχο γονίδιο που διαβάστηκε και χρησιμοποιήθηκε ως πρότυπο για τη σύνθεση πρωτεϊνών.

Μπορείτε να βρείτε το φάρμακό σας εδώ

Ασθένειες και παθήσεις

Ο Erwin Chargaff διαπίστωσε ότι ο αριθμός των βάσεων αδενίνης και θυμίνης καθώς και της γουανίνης και της κυτοσίνης είναι 1: 1. Ο James D. Watson και ο Francis Harry Compton Crick ανακάλυψαν τελικά ότι υπάρχει συμπληρωματικός συνδυασμός βάσης αδενίνης και θυμίνης καθώς και γουανίνης και κυτοσίνης. Αυτό είναι γνωστό ως ζεύγος Watson-Crick.

Ωστόσο, διάφορες διαταραχές μπορεί να προκαλέσουν ασυνήθιστο ζευγάρωμα βάσεων, όπως αντιστροφή ζευγών Watson-Crick. Μια άλλη εσφαλμένη μορφή ζευγαρώματος βάσεων είναι η αντιστοίχιση ταλάντευσης. Αυτά είναι ζεύγη αντίθετα με τη σύζευξη Watson-Crick όπως G-U, G-T ή A-C. Αυτά τα σφάλματα μπορεί να προκύψουν κατά την αντιγραφή του DNA και στη συνέχεια πρέπει να εξαλειφθούν με την επισκευή του DNA.

Ο λανθασμένος συνδυασμός βάσεων μπορεί να οδηγήσει σε μεταλλάξεις. Αυτές οι μεταλλάξεις δεν πρέπει να είναι επιβλαβείς. Υπάρχουν τα λεγόμενα σιωπηλά μηνύματα, στα οποία ένα ζεύγος βάσεων ανταλλάσσεται με ένα άλλο ζεύγος, αλλά αυτό δεν οδηγεί σε λειτουργικές ή δομικές διαταραχές για τη συντεθειμένη πρωτεΐνη. Στην περίπτωση της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας, ωστόσο, μια μετάλλαξη είναι ο λόγος για τον σχηματισμό μη λειτουργικών ερυθρών αιμοσφαιρίων. Η μετάλλαξη επηρεάζει άμεσα την αιμοσφαιρίνη, η οποία είναι υπεύθυνη για τη μεταφορά οξυγόνου στο αίμα. Εμφανίζονται σοβαρές και απειλητικές για τη ζωή διαταραχές του κυκλοφορικού και αναιμία.