זוג בסיסים

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

זוג בסיסים (אנגלית: Base pair, ראשי תיבות: bp) הוא יחידת מידה המשמשת בביולוגיה מולקולרית למדידת אורכי DNA. יחידה מידה זו מנצלת את אופיו של סליל ה-DNA היוצר זיווג בסיסים.

ה-DNA מורכב מארבע תת-יחידות אוניברסליות של בסיסים חנקניים (נוקלאוטידים). כל אחד מבסיסים אלה יוצר קשר מימן אך ורק עם בסיס אחד אחר, ולא עם זולתו. לכן, מתקבלים שני זוגות בסיסים אפשריים בלבד (ראו איור): גואנין (G) ו-ציטוזין (C) מהווים זוג אחד היוצר שלושה קשרי מימן, ואדנין (A) ו-תימין (T) מהווים זוג שני היוצר שני קשרי מימן (ב-RNA התימין מוחלף באורציל (U)). חיבורם של זוגות הבסיסים לאורך השלד הפוספודיאסטרי יוצר את מבנה הסליל הכפול המפורסם של ה-DNA, ונקרא זיווג ווטסון-קריק על שם החוקרים אשר גילו את מבנה זה. ה-RNA יוצר גם כן זיווג בסיסים, אך מכיוון שמדובר במולקולה חד-גדילית היא מתקפלת על עצמה ויוצרת מבנים שניוניים שונים, כגון tRNA, גזע ולולאה (stem and loop)[1].

זיווג בסיסים[עריכת קוד מקור | עריכה]

Base pair GC.svg
Base pair AT.svg
למעלה, זוג בסיסי GC עם שלושה קשרי מימן בינהם. למטה, זוג בסיסי AT עם שני קשרי מימן בינהם. קשרי מימן שאינם קוולנטיים בין הזוגות מוצגים כקווים מקווקווים.

קשרי מימן ויציבות[עריכת קוד מקור | עריכה]

קשר מימן הוא קשר כימי המאפשר את זיווג הבסיסים. עקב התכונות הגאומטריות של הבסיסים, רק סוג אחד של קשר יציב יווצר - קשר בין פורין לפירימדין. אדנין וגואנין הם תרכובות המוגדרות כפורינים ומכילות שתי טבעות ארומטיות, ואילו תימין וציטוזין מוגדרות כתרכובות של פירימידינים המכילות טבעת ארומטית אחת. קשר בין שני פורינים לא מועדף בגלל שאינו יעיל, עקב המרחק הפיזי המקשה על קשרי המימן להיווצר, ואילו קשר בין שני פירמדינים לא מועדף בגלל שהקרבה בינהם דורשת אנרגייה גבוהה. יוצא מכך שהזוגות המועדפים הם GC, AT ו-AU (ב-RNA). קישור בין A ל-G, G ל-T ו-U ל-G (ב-RNA) נקרא התמרה (mismatch mutation), מכיוון שתבנית קשרי המימן אינו מתאים.

מולקולות DNA הנמצאות בזיווג בסיסים יציבות בטמפרטורת החדר. מעל טמפרטורה מסוימת הגדילים ייפרדו זה מזה, וקשרי המימן יתפרקו. טמפרטורה זו תלויה בנוקליאוטידים המרכיבים את הרצף ובאורכו. ככל שישנם יותר קשרי GC, מולקולת ה-DNA תהיה יציבה יותר, מכיוון שישנם שלושה קשרי מימן מעורבים, לעומת שניים בזיווג AT, ולפיכך תידרש טמפרטורה גבוהה יותר בכדי להפריד בין הגדילים. יצורים אשר חיים בטמפרטורות גבוהות יש להם גנום המעושר ב-GC. לעומת זאת, איזורים שהתא צריך להפריד באופן תכוף, כמו גנים המשועתקים ברמה גבוהה, הם עניים בקשר GC. תכונה זאת חשוב בעת יצירת פריימרים לריאקציית PCR.

זיווג בסיסים ב-DNA[עריכת קוד מקור | עריכה]

זיווג הבסיסים מאפשר למולקולת ה-DNA לשמור על מבנה של סליל. בנוסף תכונה זו מאפשרת להשלים רצף של גדיל אחד, בהינתן הגדיל השני. דבר זה מנוצל על ידי מערכת השעתוק של התא. בנוסף, החוזרניות של המידע הגנטי יוצרת גיבוי של המידע, דבר שיכול לסייע למערכות התאיות בתיקון נזקי DNA. חלבונים רבים יודעים לזהות רצף קצר של זוגות בסיסים וכך להוביל לתגובות ספציפיות.

זיווג בסיסים נכתב בצורה כזאת:

3' G C G A T C T C G A G T T A G C T A 5'
| | | | | | | | | | | | | | | | | |
5' C G C T A G A G C T C A A T C G A T 3'

הקו האנכי מסמל את זיווג בסיסים מושלם. במידה וישנה מוטציה מסוג התמרה, ולא מתקיים זיווג בסיסים מושלם, לא מציגים קו אנכי.

זיווג בסיסים ב-RNA[עריכת קוד מקור | עריכה]

כאשר גדיל של RNA מיוצר מול גדיל ה-DNA במהלך התעתוק, אורציל (U) מחליף את התימין ביצירת צמד בסיסים עם אדנין (A) שב-DNA. ה-RNA הוא חד גדילי, אך גם בו יכול להווצר באזורים בתוכו זיווג בסיסים הקובע את המבנה השניוני שלו.

זיווג בסיסים נכתב בצורה כזאת:

. . . G C G A U C U C G A G U U A G C U A 5'
| | | | | | | | | | | | | | | | | |
. . . C G C U A G A G C U C A A U C G A U 3'

הקו האנכי מסמל את זיווג בסיסים מושלם. במידה וישנה מוטציה מסוג התמרה, ולא מתקיים זיווג בסיסים מושלם, לא מציגים קו אנכי. בשונה מה-DNA, ה-RNA הוא מולקולה חד גדילית המתקפלת על עצמה, כך שישנה כיווניות אחת לגדיל. הנקודות מסמלות שישנו המשך ל-RNA שבו אין זיווג בסיסים.

אנלוגים של בסיסים[עריכת קוד מקור | עריכה]

זיווג בסיסים לא תקין עלול להתרחש עקב הימצאותו של אנלוג לנוקליאוטיד. דבר זה יוביל למוטציה נקודתית במהלך שיעתוק או שכפול. לדוגמה, אנלוג של תימין, 5-ברומואורציל, יוצר זיווג בסיסים עם גואנין במצב אנול.

יחידת מידה[עריכת קוד מקור | עריכה]

אורך של מולקולת דו גדיליות נמדד בזוגות בסיסים. קיצורים מקובלים ליחידות:

קיצור שם מלא אורך
bp Base pair 1
Kbp Kilo base pairs 1,000
Mbp Mega base pairs 1,000,000
Gbp Giga base pairs 1,000,000,000

מולקולות חד גדיליות נמדדות באורך של נוקליאוטידים.

על מנת למדוד מרחק על גבי כרומוזומים, נהוג להשתמש גם ביחידות סנטימורגן. הגודל היחסי של יחידת סנטימורגן אינה קבועה. באדם מדובר על יחס של כמיליון זוגות בסיסים לסנטימורגן אחד.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • DAN - webserver version of the EMBOSS tool for calculating melting temperatures
P biology.svg ערך זה הוא קצרמר בנושא ביולוגיה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.
  1. ^ RNA ריבוזומלי נמדד ביחידות סוודברג המודדות את יכולת השיקוע של המולקולה (מסומל באות S).