Een basenpaar bestaat uit twee nucleobasen die naar elkaar toe gericht zijn desoxyribonucleïnezuur (DNA) of ribonucleïnezuur (RNA), binden aan elkaar en vormen de dubbele streng met behulp van waterstof brϋcken. Dit is de genomische informatie van een organisme en omvat de genen. Onjuiste basenparing kan leiden tot mutaties.
Wat is basenparing?
Een basenpaar bestaat uit nucleobasen. Dit is een element van DNA of RNA. Deze nucleobasen, op hun beurt, samen met fosforzuur or fosfaat en deoxyribose, a suiker, vormen de nucleotide (de basis). De fosforzuur en de deoxyribose zijn hetzelfde voor elk nucleotide; ze vormen de ruggengraat van het DNA. De base en de deoxyribose worden de nucleoside genoemd. De fosfaat residu f resulteert erin dat het DNA negatief geladen en ook hydrofiel is, een interactie met water treedt op. Nucleotiden verschillen alleen in de basis. Er zijn fϋnf bases, afhankelijk van of ze componenten zijn van DNA of RNA. De bases 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 DNA vindt baseparing plaats tussen adenine en thymine (AT), en guanine en cytosine (GC). In RNA daarentegen vindt baseparing plaats tussen adenine en uracil (AU) en tussen guanine en cytosine (GC). Deze basenparing wordt complementair genoemd. De koppelingen worden gemaakt door waterstof brcking. Dit is de interactie tussen a waterstof atoom met een vrij elektronenpaar van een ander atoom. Het waterstofatoom is in dit geval 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. Baseparing wordt ook gebruikt als maat voor de grootte van 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. DNA komt voor als een dubbele helix. In dit geval wordt de ruimtelijke opstelling van de dubbele helix B-DNA genoemd, een rechtshandige dubbelstrengige helix die in tegenstelling tot de A-vorm een meer ontspannen opstelling heeft. Baseparing van adenine en thymine resulteert in de vorming van twee waterstofblokken. Daarentegen resulteert de basenparing van guanine en cytosine in de vorming van drie waterstofatomen bruggen Vanwege de basenparing tussen een purine en een pyrimidine, is de resulterende afstand tussen de twee DNA-strengen altijd hetzelfde. Dit resulteert in een regelmatige structuur van het DNA, waarbij de diameter van de DNA-helix 2 nm is. 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. DNA-replicatie is onderverdeeld in initiatiefase, verlengingsfase en beëindigingsfase. Dit gebeurt tijdens de celdeling. Het DNA wordt afgewikkeld door een enzym, DNA-helicase. De dubbele strengen worden gescheiden en een DNA-polymerase hecht zich aan een enkele DNA-streng en begint een complementaire DNA-streng te maken op elke enkele streng. Hierdoor ontstaan twee nieuwe enkelvoudige DNA-strengen, die een nieuwe dubbele DNA-helix vormen. De complementaire basenparing zorgt voor de structuur van de nieuw gesynthetiseerde dubbele DNA-helix. 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 afgewikkeld en worden de complementaire strengen van elkaar gescheiden. Dit wordt ook gedaan door het enzym helicase. RNA-polymerase bindt aan een enkele DNA-streng en vormt complementair RNA. In RNA wordt uracil gebruikt in plaats van thymine en heeft het in vergelijking met DNA een zogenaamde polyA-staart. RNA eindigt altijd in een reeks adenines. RNA blijft ook een enkele streng en dient om tijdens translatie een eiwit te synthetiseren. Het type eiwit hangt af van het specifieke gen dat werd gelezen en gebruikt als een sjabloon voor de biosynthese van eiwitten.
Ziekten en aandoeningen
Erwin Chargaff ontdekte dat het aantal bases adenine en thymine evenals guanine en cytosine is 1: 1. James D. Watson en Francis Harry Compton Crick ontdekten uiteindelijk dat er een complementaire basenparing is van adenine en thymine, evenals guanine en cytosine. Dit wordt Watson-Crick-koppeling genoemd. Er kan echter ongebruikelijke basenparing optreden als gevolg van verschillende aandoeningen, zoals omgekeerde Watson-Crick-koppeling. Een andere fout van basenparing is wobble pairing. Dit zijn koppelingen in tegenstelling tot Watson-Crick-koppeling, zoals GU, GT of AC. Deze fouten kunnen optreden tijdens DNA-replicatie en moeten vervolgens worden geëlimineerd door DNA-reparatie. Mutaties kunnen optreden als gevolg van een defecte basenparing. Deze mutaties hoeven niet schadelijk te zijn. Er zijn zogenaamde stille mutaties, waarbij een basenpaar wordt uitgewisseld met een ander paar, maar het leidt niet tot functionele of structurele verstoringen van het gesynthetiseerde eiwit. In het geval van sikkelcel bloedarmoedeis een mutatie de reden voor de vorming van niet-functioneel rood bloed cellen. De mutatie heeft rechtstreeks invloed op hemoglobine, die verantwoordelijk is voor zuurstof vervoer in de bloed Ernstig en levensbedreigend circulatiestoornissen en bloedarmoede resultaat.
