A7.3 Baseparring og dobbeltspiralen

Supplerende stof

Kapitel A7 er et temakapitel og ligger uden for kernestoffet. Dette afsnit bruger hydrogenbindinger og londonbindinger fra afsnit B3.2 og afsnit A6.1 og polaritet fra afsnit A3.6.

Det skal du kunne

udpege de grupper i en base, der kan give og tage imod en hydrogenbinding
forklare, hvorfor adenin parrer med thymin og guanin med cytosin
finde den komplementære streng til en sekvens og regne med basernes andele
beskrive dobbeltspiralen og de bindinger, der holder den sammen

DNA findes næsten altid som to strenge, der er snoet om hinanden. De to strenge er ikke bundet sammen med elektronparbindinger. De holdes sammen af de svage bindinger, du kender fra enzymernes aktive center, og netop fordi bindingerne er svage, kan strengene skilles ad igen, når DNA skal læses eller kopieres.

Hydrogenbindinger mellem baser

En hydrogenbinding kræver to ting: et hydrogenatom, der sidder på nitrogen eller oxygen, og et ledigt elektronpar på et andet nitrogen- eller oxygenatom. Den første gruppe giver hydrogenatomet, og den anden tager imod.

Baserne har begge slags grupper på den kant, der vender ind mod den anden streng.

Adenin og thymin holdes sammen af 2 hydrogenbindinger.
Guanin og cytosin holdes sammen af 3 hydrogenbindinger.

De to par kaldes basepar, og reglen om, hvem der hører sammen, kaldes baseparring.

Hvorfor netop de par?

På den kant af basen, der vender mod den anden streng, er der tre pladser. Hver plads kan give et hydrogenatom, tage imod med et ledigt elektronpar eller være tom.

En plads, der giver, skal stå over for en plads, der tager imod. Sådan er det i de to rigtige par. Sættes adenin over for cytosin, står to pladser, der giver, over for hinanden, og to, der tager imod. De frastøder hinanden, og der dannes ingen binding.

Størrelsen passer også. Et basepar består altid af en purin med to ringe og en pyrimidin med én ring. Derfor er de to slags basepar lige brede, og afstanden mellem de to rygrade er den samme hele vejen.

Den komplementære streng

Kender man sekvensen i den ene streng, kender man også den anden: over for A sidder altid T, og over for G sidder altid C. De to strenge kaldes komplementære. De løber hver sin vej: 5′-enden på den ene sidder over for 3′-enden på den anden.

Eksempel: find den komplementære streng

En streng har sekvensen 5′-ATGC-3′. Skriv sekvensen for den komplementære streng.

Baseparring

Under hver base skrives dens makker:

5′	A	T	G	C	3′
3′	T	A	C	G	5′

Retning

De to strenge løber hver sin vej, så den nye streng står med 3′-enden til venstre. En sekvens skrives fra 5′-enden, og derfor læses den nye streng fra højre mod venstre.

Konklusion

Den komplementære streng er 5′-GCAT-3′.

Fordi A altid sidder over for T og G over for C, er der lige mange af hver i dobbeltstrenget DNA:

andelen af A = andelen af T

andelen af G = andelen af C

Består 30 % af baserne i et stykke DNA af adenin, er 30 % derfor thymin. De sidste 40 % deles ligeligt mellem guanin og cytosin med 20 % til hver.

Dobbeltspiralen

Figur 3: DNA som stige og som dobbeltspiral.

De to strenge snor sig om hinanden til en dobbeltspiral. To ting holder den sammen:

Hydrogenbindinger mellem baserne i hvert basepar holder de to strenge mod hinanden.
Londonbindinger mellem baseparrene holder dem stablet oven på hinanden som mønter i en rulle. Baserne er flade, så de ligger tæt, og der er mange atomer, der rører hinanden.

Opbygningen passer med polariteten. Rygraden med de ladede phosphatgrupper og de polære sukkergrupper vender ud mod vandet. Basernes flade sider er upolære og ligger gemt inde i midten, væk fra vandet. Det er samme mønster som i et foldet protein, hvor de upolære sidekæder samler sig i midten.

Mål	Værdi
dobbeltspiralens bredde	2 nm
afstanden mellem to basepar	0,34 nm
basepar i én vinding	omkring 10

Eksempel: hvor langt er DNA’et i en celle?

En af kroppens celler indeholder 6,4 · 10⁹ basepar. Beregn den samlede længde af cellens DNA.

Beregning

\[ \text{længde} = 6{,}4 \cdot 10^{9} \cdot 0{,}34\ \mathrm{nm} = 2{,}2 \cdot 10^{9}\ \mathrm{nm} = 2{,}2\ \mathrm{m} \]

Konklusion

Cellens DNA er 2,2 meter langt, men kun 2 nm bredt.

Til den skriftlige prøve

Skal du tegne eller forklare en hydrogenbinding, så vis både det hydrogenatom, der sidder på N eller O, og det atom med et ledigt elektronpar, der tager imod.
Tæl hydrogenbindingerne: jo flere, jo bedre holder to molekyler sammen.
Skal du forklare, hvorfor en upolær del af et stort molekyle ligger gemt inde i midten, så brug polaritet og londonbindinger.

Kort sagt

Adenin parrer med thymin med 2 hydrogenbindinger, og guanin parrer med cytosin med 3.
En gruppe, der giver et hydrogenatom, skal stå over for en gruppe, der tager imod.
De to strenge er komplementære og løber hver sin vej.
I dobbeltstrenget DNA er der lige meget A og T og lige meget G og C.
Dobbeltspiralen holdes sammen af hydrogenbindinger mellem baserne og londonbindinger mellem de stablede basepar.

Se alle opgaver til emnet “Baseparring og dobbeltspiralen” (A7.3)