6.3:

6.3: Спаривание оснований ДНК

DNA Base Pairing

JoVE Core
Molecular Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Molecular Biology

DNA Base Pairing

6.2: Replication in Eukaryotes

6.4: The DNA Replication Fork

26,769 Views

•

02:27 min

•

November 23, 2020

Overview

Erwin Chargaff’s rules on DNA equivalence paved the way for the discovery of base pairing in DNA. Chargaff’s rules state that in a double-stranded DNA molecule,

the amount of adenine (A) is equal to the amount of thymine (T);
the amount of guanine (G) is equal to the amount of cytosine (C); and
the sum of purines, A and G, is equal to the sum of pyrimidines, C and T (i.e., A+G = C+T).

Later work by Watson and Crick revealed that in double-stranded DNA, A always forms two hydrogen bonds with T, and G always forms three hydrogen bonds with C. This base pairing maintains a constant width of the DNA double helix, as both A-T and C-G pairs are 10.85Å in length and fit neatly between the two sugar-phosphate backbones.

Base pairings cause the nitrogenous bases to be inaccessible to other molecules until the hydrogen bonds separate. However, specific enzymes can easily break these hydrogen bonds to carry out necessary cell processes, such as DNA replication and transcription. As a G-C pair has more hydrogen bonds than an A-T pair, DNA with a high percentage of G-C pairs will need the higher energy for separation of two strands of DNA than one with a similar percentage of A-T pairs.

Base Analogs as Medicine

Correct base pairing is essential for the faithful replication of DNA. Base analogs are molecules that can replace the standard DNA bases during DNA replication. These analogs are effective antiviral and anticancer agents against diseases such as hepatitis, herpes, and leukemia. Acyclovir, also known as Acycloguanosine, is a base analog of guanine and is commonly used in the treatment of the herpes simplex virus. The guanine part of Acyclovir pairs with adenine as usual during DNA replication; however, because it does not have a 3’ end of the nucleotide, DNA polymerase cannot continue forming base pairs, and replication terminates.

Transcript

ДНК напоминает витую лестницу, а ступени лестницы ДНК это дополнительные пары азотистых оснований. По данным правилам спаривания оснований, аденин создаёт пары с тимином, пиримидином, с двумя водородными связями. А гуанин и пурин пары с цитозином, и пиримидином, с тремя водородными связями.

Но почему пурины всегда попарно с пиримидином? Из-за пространственного ограничения, то есть наложенного сахаро-фосфатным остовом ДНК, только 10.85 ангстрем пространства доступно для парных оснований в двойной спираль ДНК У пуринов двухкольцевая конструкция. Поэтому два пурина вместе будут слишком велики, чтобы поместиться в этом пространстве.

С другой стороны, если мы сложим два пиримидина вместе, а они содержат только одно кольцо, расстояние между ними будет слишком большим для формирования водородой связи, которые приблизительно 2 ангстрема длиной. Однако, если мы соединяем пурин и пиримидин вместе, они идеально входят внутри спирали ДНК и достаточно близки для образования водородных связей. Водородные связи Могут образоваться когда расстояние до атома водорода составляет приблизительно на 2 ангстрем от электроотрицательного атома, например, кислорода или азота.

Аденин имеет один атом водорода рядом с кислородом в тимине. А у тимина есть один водород близко к азоту в аденине. Это приводит к образованию двух водородных связей.

Аденин не может образовывать водород связи с цитозином, но, как и в случае с ним атома водорода, где кислород и тимин будет. И атомом водорода присутствует в тимин отсутствует в цитозине. сходные явление происходит в.

пара гуанин-цитозина основание где находится кислород гуанин и кислород и азота в цитозине расположены поперек из водорода, ведущего в. образование трех водородных связей, которые не происходят в. гуанин-тимин основание спаривание.

Высокая специфичность основание спаривание, вместе с помощью Ферменты репликации ДНК, почему аденин всегда сопряжен с тимином и гуанин всегда парно с цитозином.

Key Terms and definitions

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for

Tags

ДНК дезоксирибонуклеиновая кислота азотистые основания комплементарное спаривание оснований аденин тимин гуанин цитозин структура двойной спирали водородные связи