Nukleinsyror
Likt många biologiska molekyler är nukleinsyror polymerer, långa molekyler som består av upprepade enheter. När det gäller nukleinsyror är den repetitiva enheten nukleoiden. En nukleotid består av ett socker med fem kol, en kvävehaltig bas och en fosfatgrupp. De två primära typerna av nukleinsyror, desoxyribonukleinsyra (DNA) och ribonukleinsyra (RNA), har något olika sockerarter i sina respektive nukleotider och en annan uppsättning av fyra baser som kan ingå i deras nukleotider.
 |
 |
| DNA. Nukleotid | |
 |
|
| RNA-nukleotid | Strukturen av en sektion av en RNA-molekyl. |
Note the presence of a hydroxyl group on the 2′ carbon of the sugar moety.
|
|
 |
 |
| Adenin -. DNA och RNA |
Guanin – DNA och RNA |
Thymin –
DNA och RNA |
 |
 |
|
| Cytosin – DNA och RNA |
Uracil – Endast RNA |
En stor betydelse för elektroforesen är joniseringen av fosfatgrupperna, vilket ger nukleinsyrorna en stor negativ nettoladdning. Eftersom varje nukleotid joniseras kommer laddning-masseförhållandet mellan två olika nukleinsyramolekyler att stämma mycket väl överens.
 |
 |
| Phosfatgrupperna i varje nukleotid bär en negativ formell laddning. Eftersom varje nukleotid bär samma laddning är förhållandet mellan laddning och massa hos olika nukleinsyramolekyler nästan identiskt. Elektrisk kraft får negativt laddade nukleinsyramolekyler att vandra mot den positiva polen. | |
DNA och RNA innehåller vardera fyra möjliga nukleotider som motsvarar uppsättningen av fyra möjliga baser (adenin, guanin, tymin och cytosin för DNA; adenin, guanin, uracil och cytosin för RNA). Varje bas har en särskild affinitet för en av de tre andra baserna, baserat på symmetrierna för vätebindning. Kvävebasen adenin ”basparar” med tymin (eller uracil i RNA). Guanin ”basparar” med cytosin. På grund av basparen kan DNA eller RNA existera som enkelsträngade eller dubbelsträngade varianter. Den dubbelsträngade formen består av två komplementära strängar som är sammanfogade genom basparning.
Basparningen av två komplementära strängar gör att nukleinsyramolekyler kan anta en dubbelsträngad form.
Basparning kan också förekomma i enkelsträngat DNA eller RNA. Ett avsnitt som innehåller en sekvens av nukleotider kommer ofta att slinga sig tillbaka och basparras med ett komplementärt avsnitt i samma kedja. Detta kommer att påverka molekylens tredimensionella struktur, med konsekvenser för elektroforetiska separationer. I allmänhet kommer långa DNA- eller RNA-strängar att finnas i en basparad konformation, antingen dubbelsträngad eller enkelsträngad med intern parning. Oparade, eller ”denaturerade” nukleinsyror finns endast i lösning under speciella förhållanden som destabiliserar basparen.
Basparning är inte begränsad till dubbelsträngade varianter, utan kan även förekomma inom samma molekyl. De resulterande konformationerna kan leda till elektroforeseresultat som är svåra att tolka.
Elektrofores av dubbelsträngat DNA eller RNA kallas nativ gelelektrofores. Elektrofores av enkelsträngat DNA eller RNA sker under denaturerande förhållanden. Formamid och urea är de två vanligaste medlen som åstadkommer kemisk denaturering. Dessa ämnen bryter vätebindningen mellan kvävebaserna och tar därmed bort effekterna av basparning. Vanligtvis används någon kombination av formamid, urea och värme under hela denatureringselektroforesen, från provberedning till körning av gelen. Syftet med denatureringsförhållandena är att säkerställa enkelsträngade molekyler och att förhindra konformationsförändringar på grund av basparning mellan olika delar av samma DNA- eller RNA-molekyl. Denaturerande elektroforesförhållanden möjliggör ett konsekvent förhållande mellan molekylstorlek och rörlighet genom gelen.
Formamid och urea åstadkommer denaturering av DNA eller RNA genom att bilda nya vätebindningar med baserna i nukleinsyremolekylerna,vilket bryter de vätebindningar som leder till baskoppling.
NÄSTA TEMA: Biologiska makromolekyler-Nukleinsyror