Baz Eşleşmesi

Moleküler biyolojide bir baz çifti, birbirine ters doğrultuda iki DNA veya RNA zinciri üzerinde bulunan, biribirine hidrojen bağları ile bağlanmış iki nükleobazdır Standart Watson-Crick baz eşleşmesinde (veya baz çiftleşmesinde), adenin ( A), timin ile, guanin de sitozin ile bir baz çifti oluşturur RNA içinde olan baz çiftlerinde timin'in yerini urasil ( U) alır Watson-Crick tipi olmayan ve alternatif hidrojen bağlarıyla meydan gelmiş baz çiftleri de oluşabilir, özellikle RNA'da; bunlara Hoogsteen baz çiftlerinde de rastlanır
Baz eşleşmesi moleküler biyolojideki pekçok temel süreçte önemli bir yer tutar DNA ikileşmesi sırasında bir DNA iplikçiğindeki baz dizisinin kullanılarak öbürünün sentezlenmesi, transkripsiyonda da bir DNA iplikçiğinden bir RNA molekülünün sentezlenmesi, baz eşleşmesi sayesinde olur Baz eşleşmesi, protein çevrimi (translasyon) sırasında mesajcı RNA molekülündeki kodonların taşıyıcı RNA'daki antikodon tarafından tanınmasının da mekanizmasıdır Bazı DNA veya RNA bağlanma enzimleri belli baz çiftlerini tanıyarak belli gen düzenleme bölgelerine bağlanabilirler
Bir genin büyüklüğü veya bir canlı genomunun büyüklüğü çoğu zaman baz çifti olarak ifade edilir, çünkü DNA genelde çift iplikçiklidir Dolayısıyla, toplam baz çifti sayısı, bir iplikçikte bulunan nükleotit sayısına eşittir (bunun istisnası, telomerlerde bulunan tek iplikçikli bölgelerdir) Haploit insan genomunun (23 kromozom) büyüklüğü yaklaşık 3 milyar baz çiftidir ve 20-25000 protein geni içerdiği tahmin edilmektedir

Örnekler
Aşağıdaki DNA dizileri baz eşleşme biçimlerini gösterir Konvansiyon gereği üst satırdaki dizi 5' ucundan 3' ucuna doğru yazılmıştır; alttaki de dolayısıyla 3' - 5' doğrultusundadır

Baz eşleşmeli bir DNA dizisi:
Kod:

ATCGATTAGCTA
Yukardakine karşılık baz eşlemeli RNA dizisi, timinin yerini urasil almıştır:
Kod:

AUCGAUUAGCUA
Uzunluk Ölçümü
Aşağıdaki kısaltmalar DNA ve RNA moleküllerinin uzunluklarını belirtmek için yaygın olarak kullanılır:

• bç = baz çifti
• kb (= kbç) = kilo baz çifti = 1000 bç
• Mb = mega baz çifti = 1000000 bç
• Gb = giga baz çifti = 1000000000 bç

Tek iplikçikli DNA veya RNA durumunda uzunluk birimi olarak baz çifti yerine nükleotit kullanılır (kısaltması nt, veya knt, Mnt, Gnt), çünkü eşleşme yoktur Bilgisayar bilgi depolama kapasite birimi olan bayt ile baz çiftini ayırdetme gereği varsa kısaltma olarak kbç, Mbç, Gbç vb kullanılabilir
Santimorgan birimi bir kromozom üzerindeki uzaklıklar için kullanılır, ama ona karşılık gelen baz birimi sayısı canlıdan canlıya farkeder İnsan genomunda bir santimorgan yaklaşık 1 milyon baz çiftine karşılık gelir

Hidrojen Bağlanması ve Stabilite
hidrojen bağlanması yukarıda belirtilen baz eşleşme kurallarının altında yatan kimyasal mekanizmadır Hidrojen bağı alıcıları ve vericilerinin birbirleriyle uygun biçimde ilişkiye girmeleri sayesinde "doğru olan" çiftler oluşur GC baz çiftinden üç hidrojen bağı vardır, AT'de ise yalnızca iki; bunun sonucu olarak GC çifti daha kararlıdır
Daha büyük olan nükleobazlar, adenin ve guanin, pürinler olarak adlandırılan çift halkalı moleküller grubunun üyeleridir Daha küçük olan sitozin, timin ve urasil ise tek halkalı pirimidinler grubunun üyeleridir DNA'da yalnızca pürinler ve pirimidinlerin birbirine komplementerdir (tümleyicidir) Bazların bağlı olduğu şeker-fosfat zincirleri arasındaki uzaklık yüzünden iki pirimidin arası fazla açıktır ve hidrojen bağı oluşturamazlar, iki pürin ise birbirlerine fazla yakındır Buna karşın RNA'da (iki hidrojen bağlı) GU eşleşmisine sıkça rastlanır
Eşleşmiş DNA ve RNA molekülleri oda sıcaklığında göreceli olarak kararlıdır ama ısıtılmaları halinde, iki nükleotid zinciri belli bir ergime sıcaklığının üzerinde birbirlerinden ayrılırlar Ergime sıcaklığını belirleyen faktörler moleküllerin uzunluğu, ikisi arasındaki hatalı eşleşme oranı (eğer varsa) ve GC oranıdır Yüksek GC oranı ergime sıcaklığını artırır, bu yüzden aşırı sıcaklıkta büyüyen canlıların (Thermus thermophilus gibi) genomlarında GC oranı özellikle yüksektir Buna karşın, genomda birbirinden ayrılması gereken bölgeler, örneğin sıkça okunan genlerin promotor bölgeleri, göreceli olarak GC-fakirdir Polimeraz zincir reaksiyonu tepkimeleri tasarlanırken de GC içeriği ve ergime sıcaklı göz önüne alınır

Baz istiflenmesi
Bazların aromatik halkalarının pi orbitalleri arasında meydana gelen baz istiflenme etkileşimleri de baz çiftleşmesindeki stabiliteye katkıda bulunur Yanyana olan iki GC baz çifti arasındaki istiflenme etkileşimleri bu bakımdan diğer baz çiftleri arasındaki istiflenme etkileşimlerinden daha kararlıdır Baz istiflenme etkileri özellikle RNA ikincil yapı elemanlarının kararlılığında önemli rol oynar Örneğin RNA firkete yapılarının halka kısımları baz istiflenmesi ile stabilize olur