Accoppiamento di base

Una coppia di basi è costituita da due basi azotate che si trovano l'una di fronte all'altra nell'acido desossiribonucleico (DNA) o nell'acido ribonucleico (RNA), si legano l'una all'altra e formano il doppio filamento con l'aiuto di legami idrogeno. Questa è l'informazione genomica di un organismo e contiene i geni. Uno difettoso Accoppiamento di base può portare a mutazioni.

Qual è l'abbinamento di base?

Una coppia di basi è costituita da basi azotate. È un elemento di DNA o RNA. Queste basi azotate, a loro volta, insieme all'acido fosforico o fosfato e al desossiribosio, uno zucchero, formano il nucleotide (la base).

L'acido fosforico e il desossiribosio sono gli stessi per ogni nucleotide; formano la spina dorsale del DNA. La base e il desossiribosio sono noti come nucleosidi. Il residuo di fosfato significa che il DNA è caricato negativamente ed è anche idrofilo e c'è un'interazione con l'acqua.

I nucleotidi differiscono solo nella base. Viene fatta una distinzione tra cinque basi, a seconda che siano componenti del DNA o dell'RNA. Le basi sono l'adenina (A) e la guanina (G), queste appartengono alle purine. La timina (T), la citosina (C) e l'uracile (U) sono pirimidine. Le purine sono composti organici eterociclici, mentre le pirimidine sono composti organici eterociclici, aromatici.

Nel DNA c'è un accoppiamento di basi di adenina e timina (A-T), oltre a guanina e citosina (G-C). Nel caso dell'RNA, invece, si verifica un accoppiamento di basi tra adenina e uracile (A-U) e tra guanina e citosina (G-C). Questo accoppiamento di base è chiamato complementare.

Gli accoppiamenti sono creati da legami idrogeno. Questa è l'interazione tra un atomo di idrogeno e una coppia solitaria di elettroni su un altro atomo. L'atomo di idrogeno è legato in modo covalente qui. Questo è un legame chimico in cui c'è un'interazione tra gli elettroni di valenza di un atomo e il nucleo di un altro atomo. Le coppie di basi vengono utilizzate anche come misura della dimensione del DNA: 1bp corrisponde a uno e 1kb corrisponde a 1000 coppie di basi o nucleotidi.

Funzione e compito

L'accoppiamento delle basi ha funzioni essenziali per la struttura del DNA. Il DNA si presenta come una doppia elica. La disposizione spaziale della doppia elica è chiamata B-DNA, un'elica a doppia elica destrorsa che, a differenza della forma ad A, ha una disposizione più rilassata.

Quando l'adenina e la timina sono accoppiate in base, si formano due legami idrogeno. Al contrario, l'accoppiamento di guanina e citosina crea tre legami idrogeno. A causa dell'accoppiamento di basi tra una purina e una pirimidina, la distanza risultante tra i due filamenti di DNA è sempre la stessa. Il DNA ha una struttura regolare, il diametro dell'elica del DNA è di 2 nm. Una rotazione completa di 360 ° all'interno dell'elica si verifica ogni 10 coppie di basi ed è lunga 3,4 nm.

Anche l'accoppiamento delle basi gioca un ruolo importante nella replicazione del DNA. La replicazione del DNA è suddivisa in una fase di inizio, una fase di allungamento e una fase di terminazione. Questo accade durante la divisione cellulare. Il DNA viene svolto da un enzima chiamato DNA elicasi. I doppi filamenti sono separati l'uno dall'altro e una DNA polimerasi si attacca a un singolo filamento di DNA e inizia a produrre un filamento di DNA complementare su ogni singolo filamento.Questo crea due nuovi singoli filamenti di DNA, che formano una nuova doppia elica del DNA.

La struttura della doppia elica del DNA appena sintetizzata è assicurata dall'accoppiamento di basi complementari. Inoltre, l'accoppiamento delle basi gioca un ruolo essenziale nella biosintesi delle proteine. Questo è diviso in trascrizione e traduzione. Durante la trascrizione, la doppia elica del DNA viene sciolta e i filamenti complementari vengono separati l'uno dall'altro. Questo viene fatto anche dall'enzima elicasi.

La RNA polimerasi si lega a un singolo filamento di DNA e forma l'RNA ad esso complementare. Nel caso dell'RNA si utilizza l'uracile al posto della timina e, rispetto al DNA, ha una cosiddetta coda di poliA. L'RNA finisce sempre con una stringa di adenina. L'RNA rimane anche un singolo filamento e viene utilizzato per sintetizzare una proteina durante la traduzione. Il tipo di proteina dipende dal particolare gene che è stato letto e utilizzato come modello per la sintesi proteica.

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Malattie e disturbi

Erwin Chargaff ha scoperto che il numero di basi adenina e timina, nonché guanina e citosina è 1: 1. James D. Watson e Francis Harry Compton Crick hanno finalmente scoperto che esiste un accoppiamento di base complementare di adenina e timina, nonché guanina e citosina. Questo è noto come accoppiamento Watson-Crick.

Tuttavia, vari disturbi possono causare un accoppiamento di base insolito, come l'accoppiamento Watson-Crick inverso. Un'altra forma errata di accoppiamento di base è l'accoppiamento oscillante. Questi sono accoppiamenti contrari all'accoppiamento Watson-Crick come G-U, G-T o A-C. Questi errori possono verificarsi durante la replicazione del DNA e devono quindi essere eliminati dalla riparazione del DNA.

Un accoppiamento delle basi errato può portare a mutazioni. Queste mutazioni non devono essere dannose. Esistono le cosiddette muazioni silenziose, in cui una coppia di basi viene scambiata con un'altra coppia, ma non provoca alcun disturbo funzionale o strutturale per la proteina sintetizzata. Nel caso dell'anemia falciforme, tuttavia, una mutazione è la ragione della formazione di globuli rossi non funzionali. La mutazione colpisce direttamente l'emoglobina, che è responsabile del trasporto dell'ossigeno nel sangue. Si verificano disturbi circolatori e anemia gravi e pericolosi per la vita.