Wanneer de meeste mensen de term 'DNA' horen, stellen ze zich automatisch de klassieke dubbele helix voor. Het inbeelden van de componenten waaruit die grote spiraal van genetisch materiaal bestaat, voelt vaak een beetje ingewikkelder aan. Gelukkig is het begrijpen van basenparen en zelfs het berekenen van percentages voor elke base in een DNA-monster eigenlijk eenvoudig.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

In elk DNA-monster , er zijn vier basen die maar op één manier paren: adenine en thymine, guanine en cytosine. Ze bedragen in totaal 100 procent van het monster. De regel van Chargaff stelt dat de concentratie voor elke base in een basenpaar altijd gelijk is aan zijn partner, dus de concentratie van adenine is gelijk aan de concentratie van thymine, bijvoorbeeld. Met behulp van deze informatie en eenvoudige wiskunde vindt u het percentage adenine in een monster als u het percentage van een andere base kent.

DNA-basisparen

De dubbele DNA-helix bevat twee strengen van genetisch materiaal in elkaar gedraaid, zodat het in de kern van de cel past. De structuur van die spiraal vloeit voort uit de manier waarop de vier basen op elkaar aansluiten en aan elkaar binden. Deze vier basen zijn adenine, guanine, thymine en cytosine.

In termen van chemische structuur zijn adenine en guanine beide purines, terwijl thymine en cytosine pyrimidines zijn. Dit chemische verschil zorgt ervoor dat de stabiele waterstofbruggen tussen de basen altijd op dezelfde manier paren: adenine met thymine en guanine met cytosine.

Observatie van Erwin Chargaff

Wetenschappers hebben niet altijd geweten van de functie van DNA. Het voorstel uit 1944 dat DNA mogelijk het genetische materiaal van de cel zou zijn, leidde tot speculatie en zelfs controverse. Niettemin begonnen sommige wetenschappers serieus DNA te studeren, waaronder Erwin Chargaff. In 1950 merkte Chargaff dat, wanneer gescheiden, de purines (adenine en guanine) altijd in een verhouding van 1: 1 met de pyrimidines (thymine en cytosine) bestonden. Deze bevinding werd een wetenschappelijk wapenfeit: de regel van Chargaff.

De regel van Chargaff toepassen

De regel van Chargaff betekent dat in elk monster de concentratie van adenine altijd gelijk is aan de concentratie van het thyminepaar en de concentraties van guanine en cytosine zal ook gelijk zijn. Als u het percentage adenine in een DNA-monster wilt berekenen, kunt u de regel van Chargaff gebruiken om het probleem op te lossen. Als u bijvoorbeeld weet dat het DNA-monster 20 procent thymine is, weet u automatisch dat het ook 20 procent adenine is, omdat ze met elkaar paren.

U kunt ook het percentage adenine berekenen wanneer u het percentage guanine of cytosine. Omdat je weet dat er slechts vier basen in DNA zijn, moeten alle vier basen samen 100 procent van het monster zijn. Als u de informatie krijgt dat het monster 20 procent guanine is, kunt u veronderstellen dat het ook 20 procent cytosine is, omdat guanine en cytosine met elkaar paren. Samen is dat 40 procent van de totale steekproef. Je kunt die 40 procent aftrekken van 100 procent en bepalen dat 60 procent van het monster samen adenine en thymine moet zijn. Omdat die twee basen altijd in gelijke concentraties bestaan, weet je dat het DNA-monster 30 procent adenine is.

Concepten in verband met de biochemie van DNA lijken soms erg gecompliceerd. Dankzij Chargaff wordt het berekenen van de percentages basen in een DNA-monster niets meer dan een eenvoudig wiskundeprobleem.