זיווג בסיס: פונקציה, משימות, תפקיד ומחלות

זוג בסיסים מורכב משני גרעינים נוקבים זה מול זה חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) או חומצה ריבונוקלאית (RNA), נקשרים זה לזה ויוצרים את החוט הכפול בעזרת הידרוגנציה brϋcken. זהו המידע הגנומי של אורגניזם וכולל את הגנים. יכול התאמת בסיס לא נכון עוֹפֶרֶת למוטציות.

מהו זיווג בסיס?

זוג בסיסים מורכב מנוקלאובזים. זהו אלמנט של DNA או RNA. נוקלאובזים אלה, בתורם, יחד עם חומצה זרחתית or פוספט ודאוקסיריבוז, א סוכר, יוצרים את הנוקלאוטיד (הבסיס). ה חומצה זרחתית והדאוקסיריבוז זהה לכל נוקלאוטיד; הם מהווים את עמוד השדרה של ה- DNA. הבסיס והדאוקסיריבוז נקראים נוקלאוזיד. ה פוספט תוצאות שאריות בדנ"א טעונות שלילית וגם הידרופיליות, אינטראקציה עם מַיִם מתרחשת. נוקליאוטידים נבדלים רק בבסיס. יש fnf בסיסים, תלוי אם הם רכיבים של DNA או RNA. ה בסיסים הם אדנין (A) וגואנין (G), אלה שייכים לפורינים. תימין (T), ציטוזין (C) ואורציל (U) הם פירימידינים. פורינים הם תרכובות אורגניות הטרוציקליות ואילו פירימידינים הם תרכובות אורגניות הטרוציקליות. ב- DNA, זיווג בסיס מתרחש בין אדנין ותימין (AT), לבין גואנין וציטוזין (GC). לעומת זאת ב- RNA, זיווג בסיס מתרחש בין אדנין לאוראציל (AU), ובין גואנין לציטוזין (GC). זיווג בסיס זה נקרא משלים. הזיווגים נוצרים על ידי הידרוגנציה מבקש. זהו האינטראקציה בין הידרוגנציה אטום עם זוג אלקטרונים חופשיים של אטום אחר. אטום המימן קשור באופן קוולנטי במקרה זה. זהו קשר כימי בו יש אינטראקציה בין אלקטרוני הערכיות מאטום אחד לבין הגרעין של אטום אחר. זיווג בסיס משמש גם כמדד לגודל DNA: 1bp תואם אחד ו- 1kb תואם 1000 זוגות בסיס או נוקלאוטידים.

פונקציה ומשימה

לזיווג בסיסים יש פונקציות חיוניות במבנה ה- DNA. DNA מתרחש כסליל כפול. במקרה זה, הסידור המרחבי של הסליל הכפול מכונה B-DNA, סליל כפול גדילי ימני בעל סידור רגוע יותר בניגוד לצורת ה- A. זיווג בסיסי של אדנין ותימין גורם להיווצרות שני זרמי מימן. לעומת זאת, זיווג הבסיס של גואנין וציטוזין גורם ליצירת שלושה מימן גשרים. בשל זיווג הבסיס בין פורין לפירימידין, המרחק שנוצר בין שני גדילי ה- DNA הוא תמיד זהה. התוצאה היא מבנה קבוע של ה- DNA, כאשר קוטר סליל ה- DNA הוא 2 ננומטר. סיבוב שלם של 360 מעלות בתוך הסליל מתרחש כל 10 זוגות בסיס ואורכו 3.4 ננומטר. לזיווג בסיסים יש תפקיד חשוב גם בשכפול DNA. שכפול DNA מחולק לשלב התחלה, שלב התארכות ושלב סיום. זה קורה במהלך חלוקת התא. ה- DNA נפרש על ידי אנזים, DNA הליקאז. החוטים הכפולים מופרדים ו- DNA פולימראז מתחבר לחוט DNA יחיד ומתחיל ליצור קווצת DNA משלימה על כל גדיל יחיד. זה יוצר שני גדילי DNA חדשים, היוצרים סליל כפול חדש של ה- DNA. ההתאמה הבסיסית המשלימה מבטיחה את מבנה הסליל הכפול החדש של ה- DNA המסונתז. בנוסף, לזיווג הבסיס תפקיד מהותי בביוסינתזה של חלבונים. זה מחולק לתמלול ותרגום. במהלך התעתיק, סליל הכפול של ה- DNA נפרק והגדילים המשלימים מופרדים זה מזה. זה נעשה גם על ידי האנזים הליקאז. RNA פולימראז נקשר לגדיל יחיד של DNA ויוצר RNA משלים. ב- RNA משתמשים ב- uracil במקום בתימין ובהשוואה ל- DNA יש לו זנב polyA כביכול. RNA מסתיים תמיד במחרוזת אדנינים. RNA נותר גם קווצה אחת ומשמש לסינתזת חלבון במהלך התרגום. סוג החלבון תלוי בפרט גֵן שנקרא ושימש כתבנית לביוסינתזה של חלבונים.

מחלות והפרעות

ארווין צ'רגף מצא כי מספר בסיסים אדנין ותימין כמו גם גואנין וציטוזין הוא 1: 1. ג'יימס ד. ווטסון ופרנסיס הארי קומפטון קריק גילו בסופו של דבר שיש זיווג בסיס משלים של אדנין ותימין כמו גם גואנין וציטוזין. זה נקרא זיווג ווטסון-קריק. עם זאת, זיווג בסיסי יוצא דופן יכול להתרחש עקב הפרעות שונות, כגון זיווג הפוך ווטסון-קריק. פגום נוסף של זיווג בסיס הוא זיווג מתנדנד. מדובר בזיווגים המנוגדים לזיווג ווטסון-קריק, כגון GU, GT או AC. שגיאות אלה יכולות להתרחש במהלך שכפול DNA ואז יש לבטל אותן באמצעות תיקון DNA. מוטציות יכולות להתרחש כתוצאה מזיווג בסיסי לקוי. מוטציות אלו אינן צריכות להזיק. ישנן מה שמכונה מוטציות שקטות, בהן מחליפים זוג בסיס עם זוג אחר, אך זה לא גורם להפרעות תפקודיות או מבניות עבור החלבון המסונתז. עם זאת, במקרה של מגל אנמיה, מוטציה היא הסיבה להיווצרות של אדום שאינו פונקציונלי דם תאים. המוטציה משפיעה ישירות המוגלובין, שאחראי על חמצן הובלה ב דם. קשה ומסכן חיים הפרעות במחזור הדם ו אנמיה תוֹצָאָה.