7 svar
65 visningar
Bosolaeter 157
Postad: 27 maj 22:38

Bindningar

Vilka bindningar har DNA och RNA? 
 Jag tror att DNA har Var der waalsbidningar mellan kvävebaser i samma sträng och vätebindningar som hålls båda strängen tillsammans stämmer det? 

Zockimon 376
Postad: 28 maj 10:48

DNA och RNA:  kovalenta bindningar i "ryggrad" 

DNA: vätebindningar mellan baspar
Dessutom finns DNA i högre organismer inte ensamt. Det är bunden till protein, så kallade histoner.  Kring  dem är de långa DNA-spiraler uppsnurrad.

Van der Waals Krafter finns nästan överallt emellan organiska molekyler men de är oftast mycket svaga. 

mag1 5244
Postad: 28 maj 12:23 Redigerad: 28 maj 12:36

Mellan (deoxy)nukleotiderna i en och samma DNA/RNA-sträng finns kovalenta (fosfoester) bindningar, som håller ihop de enskilda strängarna, och skapar på så vis polymeren av (deox)ynukleotider.

Och som, Zockimon skrev, finns det även vätebindningar mellan kvävebaserna i DNA, som ger den så kallade basparningen (A:T, G:C).

Utöver dessa bindningar finns även interaktioner mellan kvävebaserna inom en och samma sträng, fram för allt i DNA (är kvävebasernas positioner är mer "stilla" i och med det finns fler stabiliserande bindningar i dubbelhelixen). Dessa interaktioner varierar lite beroende på hur DNA-dubbelhelixen påverkas (dubbelhelixen kan sträckas lite, pressas ihop lite, böjas lite o.s.v.). Med dessa interaktioner kan DNA :t påverkas, genom att låta nukelotidbaserna och ryggraden "röra sig lite" var och en för sig, och samtidigt binder de till varandra, så  dubbelhelixen kan böjas m.m..

En av dessa interaktioner är, pi-interkationer, som uppstår mellan kvävebaserna i en och samma sträng av (f.f.a.) DNA. pi-interaktionerna uppstår när kvävebaserna staplas på varandra (inom samma sträng), och vatten m.m. trängs ut. Då hamnar kvävebaserna på varandra likt korten i en kortlek. Inom varje enskild kvävebas finns dubbelbindningar (i purin/pyrimidin), som kan interagera med andra molekylers dubbelbindningar genom bl.a. så kallade pi-interaktioner. Dessa interaktioner är var och en svaga (jämför med t.ex. vätebindningarna), men då det finns massvis med baser inom varje sträng, så stabiliserar pi-interaktionerna DNA-dubbelhelixen en hel del. Nukleotidbaserna i varje sträng blir tillsammans trögare/mer stabila, de glider inte omkring lika lätt över varandra. Lite likt korten i en kortlek som lite "greppar tag i varandra" när man försöker blanda kortleken. Korten skulle röra sig mycket lättar om det fanns t.ex. lite små kulor mellan korten, motsvarande vatten mellan kvävebaserna. Så summan blir att pi-interaktionerna tillsammans med vätebindningarna mellan strängarna stabiliserar dubbelhelixen (fast på lite olika vis).

Basparen (A:T, G:C) illustreras i bilden av de orange respektive ljusblåa bollarna, och bildar plan längs dubbelhelixen. Mellan dessa plan finns fler olika typer av interaktioner som tillsammans stabiliserar kvävebaserna så de rör mindre på sig, och resultatet blir en mer stabil form av DNA (som då inte heller rör lika mycket på sig, men kan böjas/sträckas/tryckas ihop, allt efter var som behövs i cellkärnan). 

 

Och motsvarande för ett enstaka baspar, visat i denna bild med den volymen nukleotidbaserna tar upp visas i regnbågens färger, och med deoxyribossockret och fosfatgruppen som sticker ut på vänster/höger sida. Basparet före i DNA-dubbelhelixen visas med endast nukletidbaserna i orange, och det efterföljande basparet i grått. Färgskalan illustrerar hur nära atomerna är varandra, från nära (rött) till längst bort (blått). Och man kan se att nukleotidbaserna kommer nära varandra och interakgerar, "stackar" (staplas på svenska), där färgen är röd/gul.

Vissa av dessa interaktioner skulle kunna beskrivas som van der Waals, men det är ofta en blandning av flera interkationstyper, som varierar lite beroende på hur DNA påverkas.

Zockimon 376
Postad: 28 maj 14:34 Redigerad: 28 maj 15:19

Lite kommentarer för vetenskapens nöjes skull. 

mag1 skrev:

Mellan (deoxy)nukleotiderna i en och samma DNA/RNA-sträng finns kovalenta (fosfoester) bindningar, som håller ihop de enskilda strängarna, och skapar på så vis polymeren av (deox)ynukleotider.


Hela ryggraden (det "gråa" i bilden nedan) består komplett av kovalenta bindningar av olika slags. Jag är alltid överraskad att biologer framhäva fosforesterbindingen medan de kovalenta C-C och C-O inte nämns. Faktum är att just den framhävde fosforbindningen är den svagaste länken i hela DNA backbone.  

(O visst, när DNAs sammansättning upptäcktes var det ju spektakulärt att naturen gör en backbone just av fosfoester. Men det är ju ett tag sedan... Biokemins förfaders ande verkas hållas vid liv.) 

När man läser din text kan man får intrycket att det är bara fosfoesterbindnigar.  Säkert menade du inte så. 

Korrekt borde man kanske skriva
"DNA och RNA:  kovalenta bindningar i "ryggrad" med bland annat den för biologer helt fascinerande fosforesterbindningen"


Och som, Zockimon skrev, finns det även vätebindningar mellan kvävebaserna i DNA, som ger den så kallade basparningen (A:T, G:C).

Ja, då är vi alla helt överens! :)

 

 

 

Utöver dessa bindningar finns även interaktioner mellan kvävebaserna inom en och samma sträng, fram för allt i DNA (är kvävebasernas positioner är mer "stilla" i och med det finns fler stabiliserande bindningar i dubbelhelixen). Dessa interaktioner varierar lite beroende på hur DNA-dubbelhelixen påverkas (dubbelhelixen kan sträckas lite, pressas ihop lite, böjas lite o.s.v.). Med dessa interaktioner kan DNA :t påverkas, genom att låta nukelotidbaserna och ryggraden "röra sig lite" var och en för sig, och samtidigt binder de till varandra, så  dubbelhelixen kan böjas m.m..

En av dessa interaktioner är, pi-interkationer, som uppstår mellan kvävebaserna i en och samma sträng av (f.f.a.) DNA. pi-interaktionerna uppstår när kvävebaserna staplas på varandra (inom samma sträng), och vatten m.m. trängs ut. Då hamnar kvävebaserna på varandra likt korten i en kortlek. Inom varje enskild kvävebas finns dubbelbindningar (i purin/pyrimidin), som kan interagera med andra molekylers dubbelbindningar genom bl.a. så kallade pi-interaktioner. Dessa interaktioner är var och en svaga (jämför med t.ex. vätebindningarna), men då det finns massvis med baser inom varje sträng, så stabiliserar pi-interaktionerna DNA-dubbelhelixen en hel del. Nukleotidbaserna i varje sträng blir tillsammans trögare/mer stabila, de glider inte omkring lika lätt över varandra. Lite likt korten i en kortlek som lite "greppar tag i varandra" när man försöker blanda kortleken. Korten skulle röra sig mycket lättar om det fanns t.ex. lite små kulor mellan korten, motsvarande vatten mellan kvävebaserna. Så summan blir att pi-interaktionerna tillsammans med vätebindningarna mellan strängarna stabiliserar dubbelhelixen (fast på lite olika vis).

Basparen (A:T, G:C) illustreras i bilden av de orange respektive ljusblåa bollarna, och bildar plan längs dubbelhelixen. Mellan dessa plan finns fler olika typer av interaktioner som tillsammans stabiliserar kvävebaserna så de rör mindre på sig, och resultatet blir en mer stabil form av DNA (som då inte heller rör lika mycket på sig, men kan böjas/sträckas/tryckas ihop, allt efter var som behövs i cellkärnan). 

 

Och motsvarande för ett enstaka baspar, visat i denna bild med den volymen nukleotidbaserna tar upp visas i regnbågens färger, och med deoxyribossockret och fosfatgruppen som sticker ut på vänster/höger sida. Basparet före i DNA-dubbelhelixen visas med endast nukletidbaserna i orange, och det efterföljande basparet i grått. Färgskalan illustrerar hur nära atomerna är varandra, från nära (rött) till längst bort (blått). Och man kan se att nukleotidbaserna kommer nära varandra och interakgerar, "stackar" (staplas på svenska), där färgen är röd/gul.

Vissa av dessa interaktioner skulle kunna beskrivas som van der Waals, men det är ofta en blandning av flera interkationstyper, som varierar lite beroende på hur DNA påverkas.

 

Här har du många ord och vackra bilder för något som postuleras inom ram av en så kallad stacking effekt som ska utöver kovalenta bindningar och vätebindningar bidra till den strukturella stabiliteten av DNA.

Alltid fin med färgglada bilder som illustrerar... vad?
Förenklad ser man elektronmoln.

Och hur man än vil ha det så avstöter sig elektronmoln i vanliga fall.

Men vi ska betrakta det lite närmare. Nukleotidbaser är ju lite komplexare än enkla punktladdningar.

Först kan man titta, hur elektronrik eller elektronfattig är basringarna?
Ups, N trycker in elektroner och de är elektronrika (!),  vilket ger per se mer avstötning.

Men det kan ju vara bra ändå. Om man skulle stapla en elektronrik och en elektronfattig ring med varandra hade det ju varit bra. :)  

Här, tyvärr, staplas elektronrika ringar. Det kommer säkert ge en viss attraktion på grund av fluktuationer i elektronmoln (som man kan tänker sig förenklat som ett slags Van-der-Waals), men det är ingen betydligt effekt. 

Och det är faktiskt mycket bra och viktigt i naturen att det är så! 

Om det vore en betydande effekt, så skulle den vara olika mellan olika baskombinationer i stapeln ovanpå varandra som visas i denna bilden här. 
Men vilka konsekvenser skulle det ha? Då blir det inte bara entydiga baskombinationer på grund av vätebindningar (och tredimensional struktureffekt), men därutöver skulle det också påverka bas sekvensen eftersom vissa kombinationer vore energetiskt stabiler är andra. Oj, det vore faktist lite kontraproduktiv för DNAs syfte, eller hur? 


mag1 5244
Postad: 28 maj 15:13 Redigerad: 28 maj 15:13

Jo Zockimon det stämmer, dexoyribosen ingår även den i polymerens ryggrad så klart, bra att du förtydligade!

Gällande interaktionerna mellan nukleotidbaserna, så blir dessa en summa av samtliga interkationer, både attraherande och repulsiva. Min poäng var att vatten i mångt och mycket exkluderas helt i och med basparningen. I stället uppstår interaktioner mellan nukleotidbaserna. Det var lite utanför Ke2, att gå in på att den resulterande strukturen, är en summering av samtliga dispersions- och attraktionskrafter mellan atomerna, och de utifrån applicerade krafter som verkar på DNA. Därför dök jag inte ned i detta. Att det finns attraherande krafter mellan nukleotidbaserna, verkar uppenbart, annars skulle de inte bas-stapla. Och motsvarande interaktion kan observeras för de enskilda nukleotidbaserna i lösning, genom pi-stacking.

Men precis var i t.ex. en purinring som ett dipolmoment induceras/förskjuts, går ju inte riktigt att definiera då polariseringen påverkas av hela omgivningen, där atomen i en nukleotidbas även känner av dipolerna i de andra planen, och de elektromeriska effekterna är lågt ifrån statiska utan fluktuerar konstant.

Skulle det inte bas-staplade vara en av de mest energimässigt stabila tillstånden för nukleodidbaserna i DNA, så skulle nukleotidbaserna så klart företrädesvis arrangeras strukturellt på ett annat sätt, ett med lägre entropi. I DNA sker dock bas-staplande, som en summa av alla de krafter jag nämnde, samt cellens övriga påverkan på DNA.

Och visst, vissa kombinationer av nukleotidbasinteraktioner är starkare än andra, och sannolikt mer förekommande i vissa (sub)strukturer av dsDNA. Men samtidigt är ju DNA och alla andra partiklar i cellen inte heller statiska, utan påverkas hela tiden av allt ifrån cellulära processer som transkription ner till Browns rörelser och elektromeriska effekter.

Zockimon 376
Postad: 28 maj 16:03

Att det finns attraherande krafter mellan nukleotidbaserna, verkar uppenbart, annars skulle de inte bas-stapla. Och motsvarande interaktion kan observeras för de enskilda nukleotidbaserna i lösning, genom pi-stacking.

Här vill jag bara uppmärksamma att det är en postulat .   "verkar uppenbart, annars skulle de inte göra det"

Det är lite som "det låter logiskt och därför måste det vara så". 
I socialvetenskapen skulle man också kunna använda begrepp som fördom eller stigma. 

Det är bra om man tyder experiment som utförs under helt annorlunda förhållande försiktigt. Det är klart om man kylar ned aromatiska ringar tillräcklig att de kommer att staplas för att bilda en kristallstruktur.  
Det betyder dock inte att det är en viktig strukturbildande effekt. 



Något som tas exempelvis inte hänsyn till är att genom de kovalenta bindningar redan en viss struktur är förbestämt.  Jag saknar i det här diskussionen den stereokemiska effekten. Det finns en synergieffekt genom att atomerna "är redan på plats" och den nämns inte.  


Jag antar att även hydratomgivningen kan spelar en roll. Har du information om det så dyk gärna djupt :)
RNA struktur i lösning borde kunna ge avgörande information.

Som en utmanande hypotes vill jag gärna framföra att en stark postulerat interaktion mellan baser är specifik för olika "stapel-par" och skulle därmed störa den fria valen av bassekvensen. Därmed kan den inte vara betydligt.
Man kunde bättre formulera:  DNA dubbelstrand helix är stabil på grund av strukturen given av kovalenta bindningar och vätebindning trots en försumbar avstötning mellan baser. 

Rollen av proteiner och vatten samt andra lösta molekyler bör diskuteras...

 

 


Officiell för Kemi 2:

"DNA och RNA:  kovalenta bindningar i "ryggrad" med fosforesterbindningar

DNA: vätebindningar mellan baspar

Dessutom finns DNA i högre organismer inte ensamt. Det är bunden till protein, så kallade histoner.  Kring  dem är de långa DNA-spiraler uppsnurrad.

Van der Waals Krafter mellan basernas pi-elektroner används för att förklara en staplingseffekt av baspar. Denna effekt är dock mindre än kovalenta och vätebindningar.

mag1 5244
Postad: 29 maj 13:30 Redigerad: 29 maj 13:54

@Zockimon, du har uppenbarligen fler frågor och tankar, så varför inte skapa din egen tråd med dessa, om du vill få återkoppling från PAs användare?

 

Jag tror trådskaparen, Bosolaeter, har fått svar på sin fråga, och kan i sin egen tråd fråga mer om hen fortfarande undrar över något, eller nöjdmarkera i sin tråd.

Zockimon 376
Postad: 4 jun 19:36

Ok   :)

https://www.pluggakuten.se/trad/effekter-som-stabiliserar-dna/

Svara Avbryt
Close