Basiskoppeling

Een basenpaar bestaat uit twee nucleobasen die tegenover elkaar liggen in deoxyribonucleïnezuur (DNA) of ribonucleïnezuur (RNA), aan elkaar binden en met behulp van waterstofbruggen de dubbele streng vormen. Dit is de genomische informatie van een organisme en bevat de genen. Een defecte Basiskoppeling kan tot mutaties leiden.

Wat is de basenparing?

Een basenpaar bestaat uit nucleobasen. Het is een element van DNA of RNA. Deze nucleobasen vormen op hun beurt samen met fosforzuur of fosfaat en deoxyribose, een suiker, het nucleotide (de base).

Fosforzuur en deoxyribose zijn voor elk nucleotide hetzelfde; ze vormen de ruggengraat van het DNA. De base en deoxyribose staan ​​bekend als nucleosiden. Het fosfaatresidu betekent dat het DNA negatief geladen is en ook hydrofiel is; het staat in wisselwerking met water.

Nucleotiden verschillen alleen in de basis. Er wordt onderscheid gemaakt tussen vijf basen, afhankelijk van of het componenten van DNA of RNA zijn. De basen zijn adenine (A) en guanine (G), deze behoren tot de purines. Thymine (T), cytosine (C) en uracil (U) zijn pyrimidinen. Purines zijn heterocyclische organische verbindingen, terwijl pyrimidines heterocyclische, aromatische, organische verbindingen zijn.

In het DNA is er basenparing van adenine en thymine (A-T), evenals guanine en cytosine (G-C). In het geval van RNA daarentegen treedt een basenparing op tussen adenine en uracil (A-U) en tussen guanine en cytosine (G-C). Deze basenparing wordt complementair genoemd.

De paringen worden gemaakt door waterstofbruggen. Dit is de interactie tussen een waterstofatoom en een eenzaam paar elektronen op een ander atoom. Het waterstofatoom is hier covalent gebonden. Dit is een chemische binding waarbij er een interactie is tussen de valentie-elektronen van het ene atoom en de kern van een ander atoom. De basenparen worden ook gebruikt als maat voor de grootte van het DNA: 1 bp komt overeen met één en 1 kb komt overeen met 1000 basenparen of nucleotiden.

Functie en taak

Baseparing heeft essentiële functies voor de structuur van DNA. Het DNA komt voor als een dubbele helix. De ruimtelijke opstelling van de dubbele helix wordt B-DNA genoemd, een rechtshandige dubbelstrengige helix die, in tegenstelling tot de A-vorm, een meer ontspannen opstelling heeft.

Wanneer adenine en thymine basenparen zijn, worden twee waterstofbruggen gevormd. De koppeling van guanine en cytosine daarentegen creëert drie waterstofbruggen. Vanwege de basenparing tussen een purine en een pyrimidine is de resulterende afstand tussen de twee DNA-strengen altijd hetzelfde. Het DNA heeft een regelmatige structuur, de diameter van de DNA-helix is ​​2 nm. Een volledige rotatie van 360 ° binnen de helix vindt elke 10 basenparen plaats en is 3,4 nm lang.

Baseparing speelt ook een belangrijke rol bij DNA-replicatie. De DNA-replicatie is onderverdeeld in de startfase, verlengingsfase en beëindigingsfase. Dit gebeurt tijdens de celdeling. Het DNA wordt afgerold door een enzym dat DNA-helicase wordt genoemd. De dubbele strengen worden van elkaar gescheiden en een DNA-polymerase hecht zich aan een enkele DNA-streng en begint een complementaire DNA-streng op elke enkele streng te produceren.Hierdoor ontstaan ​​twee nieuwe enkele DNA-strengen, die een nieuwe dubbele DNA-helix vormen.

De structuur van de nieuw gesynthetiseerde dubbele DNA-helix wordt verzekerd door de complementaire basenparing. Bovendien speelt basenparing een essentiële rol bij de biosynthese van eiwitten. Dit is onderverdeeld in transcriptie en vertaling. Tijdens transcriptie wordt de dubbele DNA-helix losgemaakt en worden de complementaire strengen van elkaar gescheiden. Dit wordt ook gedaan door het enzym helicase.

Het RNA-polymerase bindt zich aan een enkele DNA-streng en vormt het complementaire RNA. In het geval van RNA wordt uracil gebruikt in plaats van thymine en heeft het in vergelijking met DNA een zogenaamde polyA-staart. RNA eindigt altijd in een string van adenine. Het RNA blijft ook een enkele streng en wordt gebruikt om tijdens translatie een eiwit te synthetiseren. Het type eiwit hangt af van het specifieke gen dat werd gelezen en gebruikt als sjabloon voor eiwitsynthese.

Uw medicatie vindt u hier

Ziekten en aandoeningen

Erwin Chargaff ontdekte dat het aantal basen adenine en thymine evenals guanine en cytosine 1: 1 is. James D. Watson en Francis Harry Compton Crick kwamen er uiteindelijk achter dat er complementaire basenparing is van adenine en thymine, alsook van guanine en cytosine. Dit staat bekend als de Watson-Crick-koppeling.

Verschillende aandoeningen kunnen echter ongebruikelijke basenparing veroorzaken, zoals omgekeerde Watson-Crick-koppeling. Een andere foutieve vorm van basenparing is wobbleparing. Dit zijn koppelingen in tegenstelling tot de Watson-Crick-koppeling zoals G-U, G-T of A-C. Deze fouten kunnen optreden tijdens DNA-replicatie en moeten vervolgens worden geëlimineerd door DNA-reparatie.

Een onjuiste basenparing kan tot mutaties leiden. Deze mutaties hoeven niet schadelijk te zijn. Er zijn zogenaamde stille muaties, waarbij een basenpaar wordt vervangen door een ander paar, maar geen functionele of structurele verstoringen van het gesynthetiseerde eiwit tot gevolg heeft. Bij sikkelcelanemie is een mutatie echter de reden voor de vorming van niet-functionerende rode bloedcellen. De mutatie beïnvloedt direct hemoglobine, dat verantwoordelijk is voor het transport van zuurstof in het bloed. Ernstige en levensbedreigende aandoeningen van de bloedsomloop en bloedarmoede komen voor.