זיווג בסיס

זוג בסיס מורכב משני נוקלאובאזים שנמצאים זה מול זה בחומצה deoxyribonucleic (DNA) או חומצה ריבונוקלאית (RNA), נקשרים זה לזה ויוצרים את החוט הכפול בעזרת קשרי מימן. זהו המידע הגנומי של אורגניזם ומכיל את הגנים. פגום זיווג בסיס יכול להוביל למוטציות.

מהו התאמת הבסיס?

זוג בסיס מורכב מגלעין. זהו מרכיב של DNA או RNA. נוקלאובאזים אלה, בתורם, יחד עם חומצה זרחתית או פוספט ודוקסיריבוזה, סוכר, מהווים את הנוקלאוטיד (הבסיס).

חומצה זרחתית ודהוקסיריבוזה זהים לכל נוקליאוטיד; הם מהווים את עמוד השדרה של ה- DNA. הבסיס והדהוקסיריבוזה מכונים נוקלאוזידים. משקע הפוספט פירושו שה- DNA טעון שלילי והוא גם הידרופילי; הוא מתקיים במגע עם מים.

נוקלאוטידים נבדלים זה מזה רק בבסיס. הבחנה נעשית בין חמישה בסיסים, תלוי אם הם רכיבים של DNA או RNA. הבסיסים הם אדנין (A) וגואנין (G), אלה שייכים לפורינים. תימין (T), ציטוזין (C) ואורציל (U) הם פירימידינים. פורינים הם תרכובות אורגניות הטרוציקליקיות, בעוד שפירימידינים הם תרכובות הטרוציקליקיות, ארומטיות ואורגניות.

ב- DNA יש זיווג בסיס של אדנין ותימין (A-T), כמו גם גואנין וציטוזין (G-C). במקרה של RNA, לעומת זאת, מתרחש זיווג בסיס בין אדנין לאורסיל (A-U) ובין גואנין וציטוזין (G-C). זיווג בסיס זה נקרא משלים.

הזיווגים נוצרים על ידי קשרי מימן. זה האינטראקציה בין אטום מימן לזוג אלקטרונים בודד באטום אחר. אטום המימן נקשר כאן קוולנטית. זהו קשר כימי בו יש אינטראקציה בין אלקטרונים הערכיות של אטום אחד לגרעין של אטום אחר. זוגות הבסיס משמשים גם כמדד לגודל ה- DNA: 1bp מתאים לאחד ו- 1kb מתאים ל -1000 זוגות בסיס או נוקלאוטידים.

פונקציה ומשימה

לזיווג בסיס יש פונקציות חיוניות למבנה ה- DNA. ה- DNA מתרחש כסליל כפול. הסידור המרחבי של הסליל הכפול נקרא B-DNA, סליל כפול חוטים ימני, שבניגוד לצורת ה- A יש לו סידור רגוע יותר.

כאשר אדנין ותימין משויכים בסיס, נוצרים שני קשרי מימן. לעומת זאת, זיווג הגואנין והציטוזין יוצר שלושה קשרי מימן. בשל התאמת הבסיס בין פורין לפירימידין, המרחק המתקבל בין שני גדילי ה- DNA תמיד זהה. ל- DNA מבנה רגיל, שקוטר סליל ה- DNA הוא 2 ננומטר. סיבוב שלם של 360 מעלות בתוך הסליל מתרחש בכל 10 זוגות בסיסים ואורך 3.4 ננומטר.

זיווג בסיס ממלא גם תפקיד חשוב בשכפול ה- DNA. שכפול ה- DNA מחולק לשלב ההתחלה, שלב ההארכה ושלב ההפסקה. זה קורה במהלך חלוקת תאים. ה- DNA מתנתק על ידי אנזים הנקרא DNA helicase. הגדילים הכפולים מופרדים זה מזה ופולימראז DNA מצרף את עצמו לחוט DNA יחיד ומתחיל לייצר גדיל DNA משלים בכל גדיל בודד.זה יוצר שני גדילים יחידים של DNA, המהווים סליל DNA כפול חדש.

המבנה של הסליל הכפול החדש של DNA המסונתז מובטח על ידי התאמת הבסיס המשלים. בנוסף, לזיווג הבסיס תפקיד חיוני בסינתזה של חלבון. זה מחולק לתמלול ותרגום. במהלך התעתיק, הסליל הכפול של ה- DNA אינו קשור והגדילים המשלימים מופרדים זה מזה. זה נעשה גם על ידי הלזיית האנזים.

פולימראז ה- RNA נקשר לחוט יחיד של DNA ויוצר את ה- RNA המשלים לו. במקרה של RNA משתמשים באורציל במקום תימין, ובהשוואה ל- DNA, יש לו זנב שנקרא polyA. RNA תמיד מסתיים במחרוזת אדנין. ה- RNA נשאר גם גדיל בודד ומשמש לסינתזה של חלבון במהלך התרגום. סוג החלבון תלוי בגן המסוים שנקרא ומשמש כתבנית לסינתזת חלבון.

אתה יכול למצוא את התרופות שלך כאן

מחלות ומחלות

ארווין צ'ארגף מצא שמספר הבסיסים אדנין ותמין וכן גואנין וציטוזין הוא 1: 1. ג'יימס ד. ווטסון ופרנסיס הארי קומפטון קריק גילו סוף סוף שיש זיווג בסיס משלים של אדנין ותימין כמו גם גואנין וציטוזין. זה מכונה זיווג ווטסון-קריק.

עם זאת, הפרעות שונות עלולות לגרום לזיווג בסיס יוצא דופן, כגון זיווג ווטסון-קריק הפוך. צורה שגויה נוספת של זיווג בסיס היא זיווג מתנודד. אלה זיווגים בניגוד לזיווג ווטסון-קריק כמו G-U, G-T או A-C. שגיאות אלה יכולות להתרחש במהלך שכפול ה- DNA ואז יש לחסל אותן על ידי תיקון DNA.

זיווג בסיס שגוי יכול להוביל למוטציות. מוטציות אלה אינן חייבות להזיק. ישנם מה שנקרא עכבות שקטות, בהן מחליפים זוג בסיס לזוג אחר, אך הדבר אינו מביא להפרעות תפקודיות או מבניות לחלבון המסונתז. אולם במקרה של אנמיה חרמשית, מוטציה היא הסיבה להיווצרות כדוריות דם אדומות שאינן מתפקדות. המוטציה משפיעה ישירות על ההמוגלובין, האחראי להובלת חמצן בדם. הפרעות במחזור הדם ואנמיה קשות ומסכנות חיים.