A7.2 DNA-strengen
Supplerende stof
Et nucleotid alene gemmer ingen oplysninger. Det gør først en lang kæde, hvor de fire baser står i en bestemt rækkefølge, som bogstaverne i en tekst. Kæden er holdt sammen af en binding, der både gør DNA holdbart og giver hele molekylet en ladning.
Nucleotider bindes sammen
To nucleotider reagerer med hinanden ved en kondensation. OH-gruppen på carbonatom 3′ i det ene nucleotid reagerer med phosphatgruppen på det andet, og et vandmolekyle fraspaltes.
Phosphatgruppen er nu bundet til to sukkergrupper med en esterbinding til hver side. Det kaldes en phosphodiesterbinding. Det nye molekyle har stadig en fri OH-gruppe på carbonatom 3′, så reaktionen kan gentages igen og igen.
Den modsatte reaktion er en hydrolyse, hvor vand spalter esterbindingen. Ved pH 7 er den så langsom, at en DNA-streng kan holde i tusinder af år, hvis den ligger tørt og køligt.
Strengen har en retning
Sukker og phosphat skiftes til at sidde i kæden. De danner strengens rygrad, og baserne stikker ud til siden.
De to ender af strengen er forskellige:
- 5′-enden slutter med en phosphatgruppe på carbonatom 5′.
- 3′-enden slutter med en fri OH-gruppe på carbonatom 3′.
Rækkefølgen af baser kaldes strengens sekvens. Den skrives altid fra 5′-enden til 3′-enden, fx 5′-ATGC-3′. Strengen 5′-CGTA-3′ er et helt andet molekyle, selv om bogstaverne er de samme læst bagfra.
Hvorfor hedder det en syre?
Phosphatgruppen i rygraden har én OH-gruppe tilbage. Den er sur, og den har pKs omkring 1.
DNA er altså en syre, som i cellen findes helt på baseformen. Hvert nucleotid i strengen bærer én negativ ladning, så et DNA-molekyle med en million nucleotider har en million negative ladninger.
Ladningerne skal have selskab
Så mange negative ladninger frastøder hinanden. DNA er derfor altid omgivet af positive ioner.
- Metalioner. Na+ og Mg2+ fra opløsningen lægger sig omkring phosphatgrupperne.
- Proteiner. I cellekernen er DNA viklet om proteiner, der hedder histoner. De har mange sidekæder fra lysin og arginin, som er positivt ladede ved pH 7. Sidekæderne holder fast i phosphatgrupperne med ion-ionbindinger, præcis som mellem et enzym og dets substrat i afsnit A6.1.
Det er ion-ionbindingerne til histonerne, der gør det muligt at pakke 2 meter DNA ned i en cellekerne, der er nogle få tusindedele millimeter bred.
Stykker af DNA skilles ad efter længde
Fordi hvert nucleotid har én negativ ladning, har alle DNA-stykker samme ladning pr. længde. Det udnyttes i gelelektroforese.
Prøverne sættes i små brønde i en plade af gelé, og der sættes spænding over pladen. Det negativt ladede DNA vandrer mod pluspolen. Geléen er et net af lange molekyler, og korte DNA-stykker smutter lettere gennem nettet end lange. Efter en times tid ligger stykkerne sorteret efter længde, de korteste længst fremme.
En markør med stykker af kendt længde køres ved siden af prøverne. Sammenligner man med markøren, kan man aflæse, hvor lange prøvens stykker er. Metoden minder om chromatografi fra afsnit A6.5: stofferne skilles ad, fordi de bevæger sig med forskellig fart.
- Kan du genkende en esterbinding og en kondensation i et stort molekyle, kan du også gøre det i DNA.
- Skal du afgøre ladningen på en gruppe ved en bestemt pH, så sammenlign pH med pKs: er pH højere end pKs, er gruppen mest på baseformen.
- Skal du forklare, hvordan et protein binder sig til DNA, så nævn de to ladede grupper og bindingens navn: ion-ionbinding.