Aluste sidumine

Aluspaar koosneb kahest nukleoalusest, mis paiknevad üksteise vastas desoksüribonukleiinhappes (DNA) või ribonukleiinhappes (RNA), seovad üksteist ja moodustavad vesiniksidemete abil topelt ahela. See on organismi genoomne teave ja sisaldab geene. Vigane Aluste sidumine võib põhjustada mutatsioone.

Mis on baaside sidumine?

Aluspaar koosneb nukleobaasidest. See on DNA või RNA element. Need nukleoalused moodustavad omakorda koos fosforhappe või fosfaadi ja desoksüribroosiga, suhkruga, nukleotiidi (aluse).

Fosforhape ja desoksüboos on kõigil nukleotiididel ühesugused, moodustades DNA selgroo. Alust ja desoksüriboosi tuntakse nukleosiididena. Fosfaatjääk tähendab seda, et DNA on negatiivselt laetud ja ka hüdrofiilne ning interakteerub veega.

Nukleotiidid erinevad ainult aluse osas. Eristatakse viit alust, sõltuvalt sellest, kas need on DNA või RNA komponendid. Alused on adeniin (A) ja guaniin (G), need kuuluvad puriinide hulka. Tüümiin (T), tsütosiin (C) ja uratsiil (U) on pürimidiinid. Puriinid on heterotsüklilised orgaanilised ühendid, samas kui pürimidiinid on heterotsüklilised, aromaatsed, orgaanilised ühendid.

DNA-s on adeniini ja tümiini (A-T), samuti guaniini ja tsütosiini (G-C) aluspaarid. Teisest küljest toimub RNA korral aluste sidumine adeniini ja uratsiili (A-U) ning guaniini ja tsütosiini (G-C) vahel. Seda aluspaarimist nimetatakse komplementaarseks.

Paarid luuakse vesiniksidemete abil. See on vesinikuaatomi ja üksiku elektronide paari vastasmõju teisel aatomil. Vesinikuaatom on siin seotud kovalentselt. See on keemiline side, milles toimub ühe aatomi valentselektronite ja teise aatomi tuuma vaheline interaktsioon. Aluspaare kasutatakse ka DNA suuruse mõõtmena: 1 bp vastab ühele ja 1 kb vastab 1000 aluspaarile või nukleotiidile.

Funktsioon ja ülesanne

Aluste sidumisel on olulised funktsioonid DNA struktuuril. DNA toimub kahekordse spiraalina. Topelt-heeliksi ruumilist paigutust nimetatakse B-DNA-ks, paremakäeliseks kaheahelaliseks heeliksiks, millel on erinevalt A-kujundist pingevabam paigutus.

Kui adeniin ja tümiin on omavahel seotud, moodustuvad kaks vesiniksidet. Seevastu guaniini ja tsütosiini sidumine loob kolm vesiniksidet. Puriini ja pürimidiini aluste sidumise tõttu on kahe DNA ahela vaheline kaugus alati sama. DNA struktuur on korrapärane, DNA spiraali läbimõõt on 2 nm. Täielik 360 ° pöörlemine heeliksis toimub iga 10 aluspaari järel ja on 3,4 nm pikk.

Aluste sidumine mängib olulist rolli ka DNA replikatsioonis. DNA replikatsioon jaguneb initsiatsiooni-, pikenemis- ja terminatsioonifaasiks. See juhtub rakkude jagunemise ajal. DNA kerib lahti ensüüm, mida nimetatakse DNA helikaasiks. Topelt ahelad eraldatakse üksteisest ja DNA polümeraas kinnitub ühe DNA ahela külge ja hakkab tootma komplementaarset DNA ahelat igal üksikul ahelal.Nii luuakse kaks uut üksikut DNA ahelat, mis moodustavad uue DNA topeltheeliksi.

Äsja sünteesitud DNA topeltheeliksi struktuur tagatakse komplementaarse aluse sidumisega. Lisaks mängib aluste sidumine olulist rolli valkude biosünteesis. See jaguneb transkriptsiooniks ja tõlkeks. Transkriptsiooni ajal DNA topeltheeliks on lahti ühendatud ja komplementaarsed ahelad eraldatakse üksteisest. Seda teeb ka ensüüm helikaas.

RNA polümeraas seostub DNA ühe ahelaga ja moodustab sellele komplementaarse RNA. RNA puhul kasutatakse tümiini asemel uratsiili ja DNA-ga võrreldes on sellel nn polyA saba. RNA lõppeb alati adeniini jadaga. RNA jääb ka ühe ahelaga ja seda kasutatakse transleerimise ajal valgu sünteesimiseks. Valgu tüüp sõltub konkreetsest geenist, mida loeti ja mida kasutati valkude sünteesi matriitsina.

Ravimid leiate siit

Haigused ja tervisehäired

Erwin Chargaff leidis, et aluste adeniini ja tümiini, samuti guaniini ja tsütosiini arv on 1: 1. James D. Watson ja Francis Harry Compton Crick leidsid lõpuks, et eksisteerivad adeniini ja tümiini, aga ka guaniini ja tsütosiini täiendavad alused. Seda tuntakse kui Watsoni ja Cricki sidumist.

Erinevad häired võivad aga põhjustada ebatavalist aluspaaride moodustumist, näiteks Watsoni-Cricki vastupidine sidumine. Veel üks aluspaaride ekslik vorm on võnkepaarimine. Need on paarid, mis on vastuolus Watson-Cricki paarimisega, näiteks G-U, G-T või A-C. Need vead võivad ilmneda DNA replikatsiooni ajal ja need tuleb seejärel DNA parandamise teel kõrvaldada.

Aluse vale sidumine võib põhjustada mutatsioone. Need mutatsioonid ei pea olema kahjulikud. On olemas niinimetatud vaikseid mutatsioone, milles aluspaar vahetatakse teise paari vastu, kuid see ei põhjusta sünteesitud valgu funktsionaalseid ega struktuurilisi häireid. Sirprakulise aneemia korral on mittefunktsionaalsete punaste vereliblede moodustumise põhjuseks aga mutatsioon. Mutatsioon mõjutab otseselt hemoglobiini, mis vastutab hapniku transportimise eest veres. Esinevad tõsised ja eluohtlikud vereringehäired ja aneemia.