Nieuws

2 dec 16 dwdd university Robbert Dijkgraaf zeer boeiend college: terugzien!
21 nov 16: Persbericht: KNAW: genome editing vraagt om publiek debat en heldere regelgeving
18 nov 16: Volkswagen schrapt 30.000 banen door dieselschandaal en transitie naar elektrische auto
16 nov 16: 100.000e elektrische auto rijdt op de Nederlandse weg (AD)
10 nov 16: Is Erik Verlinde de nieuwe Einstein? Sterrenkundige Margot Brouwers resultaten wijzen er op dat Verlindes theorie klopt!
8 nov 16: Nederlander Erik Verlinde komt met baanbrekende theorie over zwaartekracht
8 nov 16: Chimpansees winden draderige algen als spaghetti om een stokje nrc


*) zie hier. [ Archief Actualiteiten ]

25 januari 2012

Wat waren de keuzemogelijkheden voor de structuur van DNA in 1953?



A schematic view of a DNA
molecule built up from
like-with-like base pairs
James D. Watson (1968)
The Double Helix,
Penguin 1982 pag. 144.
In de leerboeken zie je alleen de correcte chemische structuur van DNA. Dat is erg jammer. Je moet uit je hoofd leren hoe DNA er uit ziet, maar je hebt geen flauw idee waarom het er zó uit ziet en niet anders. Je weet niet eens of het anders kán. Je weet niet wat de theoretische mogelijkheden zijn. En al helemaal niet de problemen, onzekerheden die Watson en Crick in 1952 – 1953 hadden om een 3-dimensionaal model van DNA te bouwen. Maar alternatieve modellen zijn leuk. Foute modellen zijn pas echt leuk.

Hiernaast staat een 'fout' model dat Watson en Crick geprobeerd hebben. De 4 bases aan de binnenkant van de helix, maar A paart met A, C met C, etc. Het probleem hiermee was dat een A-A paar veel breder uitvalt dan een T-T paar omdat A breder is dan T. (niet in het model te zien). Daardoor zou de dubbele helix dikker en dunner uitvallen afhankelijk van de base paren. Niet ideaal. In een geniale inval bedacht Watson dat A-T paren en C-G paren ook kunnen en bovendien even breed waren. En dus een zeer regelmatige helix zouden vormen die overal precies even breed was ongeacht de baseparen! Dat zag er veelbelovend uit. En dat model bood nog meer voordelen. Te veel om hier allemaal om te noemen. Lees het boek The Double Helix en U zult voor altijd met andere ogen naar DNA kijken.

De leukste fout komt nog. De beroemde chemicus en meervoudig Nobelprijswinnar Linus Pauling heeft in febr 1953, een maand voor Watson en Crick, een fout DNA model gepubliceerd (zie hieronder). Hij wist dat hij moest kiezen uit drie mogelijkheden voor de centrale as: de bases, fosfaat, suiker. Hij kon de bases of suikers niet passend krijgen in de centrale as, dus die vielen af. Dus de fosfaat groepen bleven over als centrale as. De bases waren op de centrale as gemonteerd d.m.v. suikers en staken naar buiten. In zijn model paren de bases helemaal niet met elkaar. Pauling vond het feit dat de bases naar buiten staken een bijkomend voordeel omdat ze dan toegankelijk waren om te koppelen met de aminozuren in een eiwit (zeer speculatief!). Op die manier was een soort relatie van de bases met aminozuren gelegd. Een soort genetische code!
Linus Pauling:
A proposed structure for the nucleic acids,
PNAS, Febr 1953.
DNA binnenste-buiten! (bovenaanzicht)
Om mij onbekende redenen kwam Pauling bovendien tot drie strengen, 'the triple helix' (zie figuur), in plaats van twee ('the double helix'). Prachtig dat een topwetenschapper, "one of the most influential chemists in history and ranks among the most important scientists of the 20th century" (wiki) en auteur van het handboek The Nature of the Chemical Bond ("one of the most influential chemistry books ever published"), één maand voor Watson en Crick een totaal ander DNA model kon maken! Pauling-DNA! Pauling was tamelijk zeker van zichzelf en publiceerde het. Hij ging voor prioriteit en nam een behoorlijk risico. Voor hem een pijnlijke vergissing. Voor ons een bijzonder leerzame fout. Het mooie van Pauling was echter dat hij snel zijn fout in zag en Watson en Crick alle eer gaf. Dat is nog eens een topwetenschapper: fout maken en fouten toegeven!

Waarom ging Pauling in de fout?
Hij wilde graag een DNA model bouwen, maar had nog niet voldoende data. Daarentegen hadden Chargaff en Rosalind Franklin wel data geproduceerd, maar waren niet geinteresseerd in modellen bouwen. Watson en Crick wilden graag een DNA model bouwen, hadden geen zelf geproduceerde data, maar beseften dat hun poging waardeloos was zonder goede data. En ze deden hun uiterste best om die data te pakken te krijgen. En ze legden hun ideeën voor aan experts in hun directe omgeving. Wat hen voor fouten behoedde. Dat maakte hen tot topwetenschappers.

Wat is DNA toch een waanzinnig mooi molecuul! Ik raak er niet over uitgepraat!

De illustratie en publicatie heb ik gevonden op de website 'Linus Pauling and the Race for DNA'. Daar staat een heel aardige, instructieve inleiding (minicursus) over de ontdekking van DNA en de rol van Pauling.

Vorige blogs over DNA:

89 opmerkingen:

h pinxteren zei

Gert, pracht verhaal.

Maar vergeet svp niet je uiteindelijke vraag: wat waren de keuze mogelijkheden van GOD voor DNA!?

(zoals je je misschien herinnert, is die vraag ooit al eens door iemand anders gesteld. Alleen had die het niet over DNA maar over de wereld. Dus was zijn vraag min of meer retorisch. Maar van DNA weten we intussen, althans jij, toch veel meer dan van de wereld. Of niet?)
;-)

gert korthof zei

Ja. God had natuurlijk oneindig veel meer vrijheden dan Watson en Crick, omdat zij het moesten doen met de bekende A,T,C,G,U, (deoxy)ribose, en P. God kon een erfelijkheidsmolecuul from scratch ontwerpen. Wat heet: hij ontwierp het heelal, de quantumechanica, elementaire deeltjes en alle atomen from scratch! Moet je je voorstellen: de mogelijkheid om het meest perfecte molecuul te ontwerpen, en dan kom je met muteerbaar DNA dat alleen werkt dankzij een hele batterij enzymen en eiwitten! Dat moet beter kunnen.
PS Waarom deed hij dat niet? Hij deed het wel, en toen kwam de zondeval en alles was verpest.

Arno Wouters zei

"God had natuurlijk oneindig veel meer vrijheden dan Watson en Crick"

Natuurlijk????? Leg eens uit? Hoe zou een niet-muterend molecuul dat werkt zonder een batterij enzymen en eiwitten er uit zien?

Berust deze vraag niet op een categoriefout? In het geval van Watson en Crick gaat het om vrijheden gegeven de beschikbare kennis, in het geval van God gaat het om vrijheden gegeven de natuurwetten. Dat is heel wat anders. Toch?

Zonder dollen (d.w.z. zonder God er in te betrekken): de vraag of wij DNA gebruiken om erfelijke informatie vast te leggen omdat dat toevallig het enige molecuul was dat beschikbaar was toen het leven zich ontwikkelde (of het beste onder de moleculen die toevallig beschikbaar waren) of omdat DNA het enige molecuul dat in staat is die functie te vervullen is toch een interessante en tot nu toe onopgeloste vraag?

gert korthof zei

Arno schreef "Natuurlijk????? Leg eens uit?" Maar dat volgt er na: God ontwierp de specificaties voor atomen en moleculen, dan zou hij geen niet-muterende DNA kunnen ontwerpen? Hij had alle vrijheid die je maar kunt denken, en superintelligent.

categoriefout? natuurlijk waren Watson & Crick geen stabiel DNA aan het ontwerpen, alleen een realistisch model van DNA zoals het is.

Je laatste vraag: ik heb wel iets over alternatief DNA geblogd, en ik ga nog bloggen over primitief DNA. Tot nu toe is de meest waarschijnlijke hypothese dat de bases in DNA 'gekozen' zijn omdat ze prebiotisch gesynthetiseerd werden.
Maar ik vind de opmerking van Harry terecht. Tenslotte zijn het ID-mensen als Michael Denton die claimen dat DNA uniquely fit is for its task. En daarmee hebben zij een ontwerper of God geintroduceerd. En dat mogen en moeten wij weerleggen. En jij hebt daar zonet een steentje aan bijgedragen.
De volgende stap is dat chemici bases construeren die beter zijn dan bv Cytosine. Het is absoluut een zeer interesse vraag.

Arno Wouters zei

"God ontwierp de specificaties voor atomen en moleculen, dan zou hij geen niet-muterende DNA kunnen ontwerpen? Hij had alle vrijheid die je maar kunt denken, en superintelligent"

Gert, jij lijkt het vanzelfsprekend te vinden dat een God die atomen en moleculen kan ontwerpen ook niet-muterend DNA kan ontwerpen, maar voor mij is dat een open vraag.

Het is natuurlijk(!) geen vraag over de macht van God maar over de aard van de natuur: zijn er gegeven de van DNA in de overdracht van erfelijke informatie en gegeven de natuurwetten niet-muterende alternatieven voor DNA? Als dat zo is zou ik graag weten hoe die er uitzien. Welke groepen moeten waar verwijdert of toegevoegd worden? Is dat energetisch te doen voor een organisme?

Jij lijkt het met Denton eens te zijn dat als DNA uniquely fit zou zijn voor zijn taak daarme een ontwerper of God geïntroduceerd is in de wetenschap. Dat begrijp ik niet. Waarom kan het bestaan van mechanismen die uniquely fit zijn voor hun taak niet met een evolutiegeschiedenis verklaard worden? Heb ik al die evolutieboeken die in mijn kast staan zo slecht gelezen of zo slecht begrepen?

Arno Wouters zei

"natuurlijk waren Watson & Crick geen stabiel DNA aan het ontwerpen, alleen een realistisch model van DNA zoals het is."

Precies en dus worden in de opmerking "God had natuurlijk oneindig veel meer vrijheden dan Watson en Crick" appels (het aantal mogelijke moleculen dat erfelijke informatie kan overdragen gegeven de natuurwetten) met peren (het aantal mogelijke structuren dat DNA zou kunnen hebben gegeven de kennis van Watson & Crick) vergeleken.

gert korthof zei

Arno, er zijn 3 situaties (appels,peren,kiwi's):

1. het aantal mogelijke moleculen dat erfelijke informatie kan overdragen met natuurwetten naar keuze (God's keuze)

2. het aantal mogelijke moleculen dat erfelijke informatie kan overdragen gegeven de natuurwetten (maar niet gebonden aan de bouwstenen die DNA nu heeft): de keuze die evolutie had.

3. het aantal mogelijke structuren dat DNA zou kunnen hebben gegeven de bouwstenen van DNA (bases,fosfaat,suiker) en gegeven de natuurwetten: de keuze die Watson en Crick hadden.

h pinxteren zei

natuurlijk bedoelde Einstein het metaforisch
en staat god, zeg maar, voor zoals ze dat nu vaak zeggen: "met de kennis van nu".
En meer hebben we ook niet,zou ik zeggen! En vragen naar de grenzen van onze kennis, blijft nuttig, zelfs al doe je het metaforisch.

gert korthof zei

Arno schreef "Waarom kan het bestaan van mechanismen die uniquely fit zijn voor hun taak niet met een evolutiegeschiedenis verklaard worden?"
belangrijke vraag!
Evolutie werkt met wat voorhanden is en wat werkt op korte termijn: "Evolution is a tinkerer" (Francois Jacob).
De mogelijke bouwstenen voor DNA werden bepaald door de temp, pH, atmosferische samenstelling, energie input in de prebiotische aarde. Het zou wel erg toevallig zijn dat die omstandigheden DNA bouwstenen op zouden leveren die in 1 keer optimaal zouden zijn voor hun rol in een erfelijkheidsmolecuul.

Als RNA-world vooraf ging aan de DNA-world dan is het moeilijk voor stellen hoe natuurlijke selectie de DNA bouwstenen uitputtend getest kan hebben in single stranded RNA die dan automatisch optimaal zouden zijn voor een stabiele double-stranded DNA gegeven dat volgens W. Saenger (1997) er vrijwel geen acceptable variaties in vorm en componenten van DNA mogelijk zijn.
De bouwstenen voor prebiotisch RNA zijn geslecteerd voor single-stranded katalytische werking (autocatalysis). Die bouwstenen treffen we nu aan in DNA. Hoe zou dat optimaal kunnen zijn voor double-stranded DNA? Er valt niets meer te selecteren wat betreft DNA-bouwstenen want die zijn overgenomen uit de RNA-world.
Bovendien liggen de bases vast zodra er een genetische code is ontwikkeld die basetripletten koppelen aan aminozuren. De canonische genetische code is zeer lastig te wijzigen wanneer hij eenmaal in werking is. dat zet een rem op de evolutie van alternatieve bases.

Arno Wouters zei

Wow, ik vroeg een kopje koffie en kreeg er niet alleen zelfgemaakte koek bij maar ook nog een hele mand fruit. Je verwent me Gert.

Als tegenprestatie doe ik er een ananas bij: het aantal mogelijke moleculen dat erfelijke informatie kan overdragen gegeven de natuurwetten (de keuze waar mijn God voor stond).

Overigens lijk je mijn peren in kweeperen verandert te hebben:

Peren: het aantal mogelijke structuren dat DNA zou kunnen hebben gegeven de kennis van Watson & Crick.

Kweeperen: het aantal mogelijke structuren dat DNA zou kunnen hebben gegeven de bouwstenen van DNA (bases,fosfaat,suiker) en gegeven de natuurwetten

Onze fruitmand bestaat daarmee uit vijf vruchten:

1. het aantal mogelijke moleculen dat erfelijke informatie kan overdragen met natuurwetten naar keuze (de keuze waar jouw God voor stond)

2. het aantal mogelijke moleculen dat erfelijke informatie kan overdragen gegeven de natuurwetten (de keuze waar mijn God voor stond)

3. het aantal mogelijke moleculen dat erfelijke informatie kan overdragen gegeven de natuurwetten en de beschikbare materialen in de periode dat het leven ontstond (de keuze die evolutie had)

4. het aantal mogelijke structuren dat DNA zou kunnen hebben gegeven de bouwstenen van DNA (bases,fosfaat,suiker) en gegeven de natuurwetten (ook een keuze die evolutie had)

5. het aantal mogelijke structuren dat DNA zou kunnen hebben gegeven de kennis van Watson & Crick (de keuze die Watson en Crick hadden)

De verhouding tussen 3 en 4 is me niet helemaal duidelijk, misschien komen ze op hetzelfde neer.

Maar waar het mij omgaat is het verschil tussen vraag 1 en 2 en vooral tussen het antwoord op 2 en het antwoord op 3.

Om het antwoord op vraag 1 te vinden hoef je geen empirisch onderzoek te doen, het antwoord is allang bekend en onomstreden. Die vraag is dus niet interessant meer, zo ze het ooit geweest is.

Vraag 2 is echter wel interessant, evenals vraag 3.

Nog veel interessanter is de vraag of 2 en 3 hetzelfde antwoord hebben: m.a.w. heeft de evolutie de enig mogelijke oplossing gevonden of een van de velen?

En volgens jouw commentaar van Jan 26, 2012 01:56 AM is het antwoord op die vraag 'waarschijnlijk een van de vele'.

Ik denk er over na en laat na een of twee nachten goed geslapen te hebben meer van me horen.

Nogmaals bedankt voor de koffie met vanalles!

gert korthof zei

Arno, mijn eigen scenario is wat kort en schematisch, jouw lijst is verhelderend en systematisch. Kom ik op terug.
(het tijdstempel van de comments loopt 3 uur voor, kan ik niets aan doen)

h pinxteren zei

prima overzicht
om even hardop mee te denken, al ben ik geen chemicus:
Voor zover ik weet kennen we voornamelijk leven dat gebaseerd is op zuurstof (die twee andere tellen we even niet mee). Dus mijn vraag is, zou fotosynthese niet al up front voor de nodige constraints gezorgd kunnen hebben, al niet vanaf het begin de nodige alternatieven geëlimineerd kunnen hebben, zodat de speelruimte al meteen zo klein was dat de antwoorden op vraag 2 en 3 al vanaf het begin af aan dicht(er) bij mekaar lagen, of misschien al helemaal samenvielen?

gert korthof zei

Arno, enige nuanceringen van mijn scenario (voordat jij het doet :-)

1. de ontwikkeling van de genetische code (64 codes voor 20 am z) kan zeker in meeerdere fases verlopen hebben, met als tussenfase codering voor 8 -12 am z door misschien een base doublet. (De genetische code komt niet uit de lucht vallen, zal geevolueerd zijn0. In de eerste fase kan er misschien wijziging van nucleo bases hebben plaatsgevonden (selectie). In ieder geval moet experimenteren met basis voltooid zijn wanneer de canosiche genetische code in werking is, vermoedelijk eerder gezien het feit dat er 3 van de 4 DNA bases identiek zijn met RNA.

2. 3 van de 4 bases in DNA zijn hetzelfde als in RNA, dus die zouden uit de RNA-wereld kunnen zijn overgenomen. Het is niet uitgesloten dat door toeval deze bases geschikt waren voor paring. Maar het zou zeker niet automatisch optimaal zijn.

3. De RNA-wereld was single-stranded omdat dat catalyserende eigenschappen heeft (ribozymen). Maar dat berust gedeeltelijk op kleine stukjes dubbelstrengs RNA (contactpunten) die voor de 3D structuur zorgen. Er was dus wel enige base paring, maar niet om een stabiele dubbele helix te vormen.

Anoniem zei

@Harry P

-Er bestaat zowel anaëroob als aëroob leven ....
Zuustof is zelfs een gif voor bepaalde anaëroben

- Black smokers in de diepzee herbergen vaak (microbieele) organismen die hun energie halen uit andere "ademhalingen "
Bijvoorbeeld : chemotrofen die andere gassen (zoals zwavelwaterstof: rotte eieren luchtje ) gebruiken

De vraag :
-welke van de twee het eerste was en waaruit dan de andere vorm evolueerde
ofwel
-dat allebei onafhankelijk onstonden uit een prebiotisch "LUCA" netwerk
moet eerst worden opgelost

- Het is daarom kompleet onverantwoord de "twee anderen " ( zwavelademhalers en ___ euh .... arsenicum?-bacterieen ) niet mee te tellen
Welke twee andere "vormen" bedoelde u eigenlijk ?

Er bestond al "leven" vooraleer het beschikte over zuurstof en de zuurstof mogelijkheid

Maar of er ook "complexer " leven dan het protocellulaire microbieele chemotrofe ( dat wil dus zeggen het eukaryote en het meercellige leven en de gehele huidige biosfeer ) zou kunnen onstaan zonder zuurstofademhaling is een eveneens prangende vraag ....

Tsjok45

Martin zei

"gegeven dat volgens W. Saenger (1997) er vrijwel geen acceptable variaties in vorm en componenten van DNA mogelijk zijn". Wat voor reden geeft Saenger daarvoor?

Er zijn natuurlijk heel veel DNA configuraties (sequenties), dwz. codes, dus "DNA" staat voor een klasse van moleculen.

Het aparte is dat al die configuraties nagenoeg dezelfde vrije energie hebben, en dus gemakkelijk door chemische reacties in elkaar kunnen overgaan, wat van groot biologisch belang is.

Dat wijst erop dat DNA moleculen optimaal zijn mbt. vrije energie. Zie b.v. http://www.scfbio-iitd.res.in/doc/ja981307p.pdf, dat ook over verschillende DNA configuraties gaat.

Vrije energie: dat is ook de reden dat b.v. de kristalstructuur van vaste stoffen (ijzer, etc) van temperatuur en druk afhangt; bij elke (p,T) is er een optimale structuur. De kristalstructuur van een vaste stof is geen resultaat van natuurlijke selectie in biologische zin, bedoel ik maar .... als dit beeld van DNA oorsprong correct is (ik ben geen biochemicus), dan is DNA dus gewoon het resultaat van natuurwetten: water stroomt ook vanzelf naar het laagste punt, zo'n argument is dat.

gert korthof zei

Harry, ik ben ook geen biochemicus, ik begeef me op de rand van mijn kennis. Zuurstof: het is wel zo dat de oorsprong van het leven in een zuurstof vrije atmosfeer plaats gevonden moet hebben, in ieder geval verwaarsloosbaar. fotosynthese is een tamelijk complex proces, dus is ws niet een van de eerste levensvormen hoewel autotrofie wel handig is.
Overigens is het wel interessant om het aantal zuurstof atomen te tellen die in de verschillende DNA componenten voorkomen, dat zou nog iets kunnen vertellen over of ze vroeg of laat tot ontwikkeling zijn gekomen..

gert korthof zei

Martin, noot 2 van post 23 januari geeft pers. comm. van W. Saenger waarin hij betoogt dat de drie componenten base, P, suiker ideaal zijn en dat hij kennelijk geen vervangers kan bedenken die dezelfde dubbele helix op zouden kunnen leveren.

Waar we het hier niet over hebben is "Er zijn natuurlijk heel veel DNA configuraties (sequenties)": het gaat hier over evt andere bases dan A,T,C,G en andere suikers dan (deoxy)ribose. het kan best zijn dat er geen vervangers zijn die exact dezelfde dimensies van helix opleveren. Maar: wat mij betreft is de helix helemaal niet heilig! Waarom, mag je geen (platte of gevouwen) ladder hebben? waarom perse een helix? in een ladder kun je ook informatie stoppen.
(vouw DNA maar uit en je hebt een ladder).

Ik ga jouw link bestuderen. Wat er al uit naar voren komt is het grote belang van in wat voor oplossing je DNA hebt zitten. Het verbazingwekkende is dat Watson en Crick zich daar helemaal niet mee beziggehouden hebben! Ze hebben totaal niets van dat soort experimenten gedaan en ze wisten bijna niets over A of B vormen DNA.
En dat ze desondanks tot de meest gangbare structuur waren gekomen is best wel een beetje geluk!

harry p zei

@ anoniem

ik bedoelde dus die black smokers en leven dat zijn energie uit radioactiviteit haalt. Maar omdat die, althans voorzover ik weet, niet erg dominant zijn, liet ik die even buiten beschouwing. Het ging mij om de vraag of er constraints zijn te vinden die het aantal mogelijke keuzes van de natuur beperken, voor het vastleggen en het doorgeven
van informatie. En dan is vergelijken natuurlijk altijd goed, misschien vind je dan essentiele constraints.
Maar het ging me even om het idee, of dat een beetje zinnig is, ueberhaupt.

@ gert
jij zegt 'het is wel zo dat de oorsprong van het leven in een zuurstof vrije atmosfeer plaats gevonden moet hebben'..
staat dat vast?

ik weet dat fotosynthese geen levensvorm is, maar het wordt ook nu nog driftig gebruikt door allerlei autotroof leven. (dat zover ik weet, 25% van de zuurstof van onze planeet produceert)

Heeft Nick Lane daar niks over zijn boek: 'Oxygen the molecule that made the world', heeft ie met koeien van letters op zijn website staan, zie ik net. Dat bedoelde ik dus!. Oxygen betekent ladingen constraints. Per slot is het explosief goedje! ;-)

Hier dringt de vraag van Koonin (p250) zich dus weer op: waarom is het niet bij autotrofie gebleven? (Vond God natuurlijk niet goed!)

Ik las ooit heel lang geleden eens speculatief verhaal waarom de natuur geen binaire code heeft, maar een 'quartaire'- als je dat tenminste nog zo kunt zeggen met die codons en zo. Alhoewel je hebt ook SNP's en wij zitten er blijkbaar nog vol mee ook, veel meer dan die chimps, begrijp ik!

harry p zei

@ vorige post
even voor de duidelijkheid:

Waar we het hier niet over hebben is "Er zijn natuurlijk heel veel DNA configuraties (sequenties)": het gaat hier over evt andere bases dan A,T,C,G en andere suikers dan (deoxy)ribose.

Inderdaad, ik druk me misschien ongelukkig uit, maar ik bedoel ook niet per se alleen die lettertjesvolgorde, als heb je met andere lettertjes (in dezelfde ladder structuur) andere mogelijkheden, en passen niet mogelijke alle lettertjes in een andere stuctuur.. (denk ik).

Martin zei

Gert, Watson en Crick hebben zich in eerste instantie op X-ray diffractiepatronen gericht; ze hebben ooit stiekum de x-ray opnamen van Rosalind Franklin bekeken, in haar afwezigheid en zonder haar toestemming. De dubbele helix structuur bleek uit die X-ray plaatjes. Dus eerst was er een fysische bepaling van de structuur, en aangezien de chemische samenstelling van DNA ook al bekend was, kon het plaatje in elkaar gezet worden.

Ik begrijp waar je het over hebt. Ik bedoel dat je beter eerst kunt beginnen met de vraag waarom A, T, C en G blijkbaar zo uitwisselbaar zijn: je kunt willekeurige sequenties van die bases maken en die hebben allemaal dezelfde energie (dat heb ik, dacht ik, in Voet & Voet gezien) Als dat niet zo was geweest, dan had DNA geen code kunnen zijn, want dan waren de sequenties met hogere vrije energie er niet geweest. Bij dat soort complexe dingen moet je onderaan beginnen.

Arno Wouters zei

Gert & Martin:

Volgens mij is het verschil tussen peren en kweeperen hier relevant.

Peren: de mogelijke structuren die DNA kan hebben gegeven de kennis van Watson & Crick

Kweeperen: de mogelijke structuren dat DNA zou kunnen hebben gegeven de bouwstenen van DNA (bases,fosfaat,suiker) en gegeven de natuurwetten?

In het peren-geval zoek je naar een structuur die alle bekende data verklaard (en bij voorkeur nog wat nieuwe data voorspeld) maar je levert geen verklaring voor die structuur. Dat was wat Watson & Crick deden. De data vormen de evidentie voor Watson & Crick's oplossing, maar geen verklaring van de structuur van het DNA (de structuur verklaart de data, niet andersom).

Gert lijkt deze peren echter te verwarren met kweeperen waar hij zegt: "Je moet uit je hoofd leren hoe DNA er uit ziet, maar je hebt geen flauw idee waarom het er zó uit ziet en niet anders. Je weet niet eens of het anders kán. Je weet niet wat de theoretische mogelijkheden zijn."

Met 'waarom het er zó uit ziet' lijkt hij immers naar een verklaring van de structuur te vragen. Ook de term 'theoretische mogelijkheden' suggereert dat.

Gert's verdere verhaal gaat echter voornamelijk over de evidentie voor de structuur. En hij lijkt dus die eerste waarom vraag te vergeten. Ik dacht dat h pinxteren hem daarop wilde wijzen met de opmerking 'Maar vergeet svp niet je uiteindelijke vraag: wat waren de keuze mogelijkheden van GOD voor DNA!?', maar kennelijk was dat niet zo.

Hoe dan ook, in Gert's commentaar van Jan 26, 2012 01:56 AM gaat het over de verklaring van de structuur, net als in Martin's commentaar van Jan 27, 2012 07:16 AM (ik heb beide commentaren net als de oorspronkelijke post en een aantal andere recente posten over verwante onderwerpen met veel interesse gelezen, dank!).

In het Gert's commentaar van Jan 27, 2012 08:01 AM worden de peren weer voor kweeperen aangezien waar hij zegt: "Het verbazingwekkende is dat Watson en Crick zich daar helemaal niet mee beziggehouden hebben! Ze hebben totaal niets van dat soort experimenten gedaan en ze wisten bijna niets over A of B vormen DNA.
En dat ze desondanks tot de meest gangbare structuur waren gekomen is best wel"

Net als Martin vind ik dat niet zo verbazingwekkend aangezien Watson & Crick op zoek waren naar de structuur van het DNA, niet naar een verklaring voor die structuur.

gert korthof zei

Martin schreef "dat je beter eerst kunt beginnen met de vraag waarom A, T, C en G blijkbaar zo uitwisselbaar zijn: ". Maar dat is met de kennis van nu. Nu weten we dat Chargaff gelijk had met zijn statistiek A:T=1:1 en C:G=1:1. Dat was toen niet algemeen aanvaardt. En bovendien wat wisten Watson 7 Crick van vrije energie? Crick was fysicus, maar wat wist hij in 1953? Had dat toen een overweging kunnen zijn?. Ik heb er wel in mijn blog opgewezen dat ze zich realiseerden dat AT dezelfde afmeting had als CG en dat die baseparen daarom aantrekkelijk waren in een dubbele helix met vaste diameter.

Martin, ik heb een vraag over je artikel:
'Free Energy Analysis of the Conformational Preferences of A and B Forms of DNA in Solution'
Wat is de relevantie van DNA in 85% alcohol voor levende organismes? en dus de structuur van DNA? Dat percentage alcohol gebruik je om weefsels te fixeren: daar zit geen leven meer in.

gert korthof zei

Martin e.a.
over het belang van fysisch-chemische data en denkwijze:
Het DNA model van Linus Pauling had afgezien dat het niet gebaseerd was op de plaatjes van Rosalind Franklin, ook nul komma nul biologische verklaringskracht: zijn model verklaarde niet replicatie van genen en verklaarde niet de Chargaff base verhoudingen. Watson & Crick hadden onmiddellijk door dat hun model wel replicatie en de base verhoudingen van Chargaff kon verklaren. Dus: biologische betekenis gaf hun chemisch model extra overtuigingskracht. Het was niet een bewijs van juistheid maar gaf een groot voordeel t.o.v. Pauling's model.

gert korthof zei

Arno, e.a.
verklaren is toch reduceren tot een lager niveau? dus dat zou betekenen dat 'DNA verklaren' betekent iets met vrije energie, etc. (fyscia, chemie). Maar Watson en Crick probeerden een model te construeren dat niet in strijd was met de wetten van chemische binding. (bizar genoeg zaten er wel dat soort fouten in Pauling's model als ik het goed begrijp).
Ik ben het met je eens als je zoiets bedoelt als dat Watson en Crick helemaal niet nadachten of DNA optimaal was voor zijn/haar taak, en al helemaal niet hoe DNA geevolueerd zou moeten zijn (Origin of Life problematiek).

Arno, heb jij een kweeperenboom in je tuin? Het is helemaal niet zo'n gangbare vrucht die je in de supermarkt kunt krijgen!
Je citeert mij "Je moet uit je hoofd leren hoe DNA er uit ziet, maar je hebt geen flauw idee waarom het er zó uit ziet en niet anders.". Ik bedoel daarmee dat je nooit het plaatje te zien krijgt 'like-with-like base pairs DNA' (in de post hierboven): dus je krijgt geen gevoel voor de mogelijkheden. Ik bedoel dus met theoretische mogelijkheid AA, TT, CC, GG baseparen als treden van de ladder of Pauling's model laten zien. Dat zou ik didactisch goed vinden om de structuur van DNA aan leerlingen of studenten uit te leggen, want dat stimuleert het nadenken en begrijpen. Van fouten leer je! Ook van foute DNA modellen!

Arno schreef "Net als Martin vind ik dat niet zo verbazingwekkend aangezien Watson & Crick op zoek waren naar de structuur van het DNA, niet naar een verklaring voor die structuur."
Waar ik op doel is dat Watson en Crick zich kennelijk helemaal niet afvroegen: waar heeft Fanklin haar DNA vandaan? Is het bacterieel? van planten? dieren? Niemand kon in 1953 weten dat DNA universeel was: identiek voor bacterieen, planten, dieren. Ze konden toen helemaal niet zeggen 'de' structuur van dna geldig voor alle levende wezens. Pas ná 1953 zijn A-DNA, B-DNA, Z-DNA gevonden en gekarakteriseerd.

gert korthof zei

martin,
je schreef over Rosalind Franklin (dat W&C haar gegevens zonder toestemming hadden gebruikt).
Op de site van de Nobel prijs organisatie kun je dit vinden:
Was Franklin Nominated?
Therefore, in 2008 it was possible to see whether Rosalind Franklin ever was a nominee for the Nobel Prize concerning the DNA helix. The answer is that no one ever nominated her - neither for the Nobel Prize in Physiology or Medicine nor in Chemistry.
http://www.nobelprize.org/educational/medicine/dna_double_helix/readmore.html
Ze is nooit genomineerd (tijdens haar leven)
Bovendien: ze heeft zelf nooit pogingen ondernomen om een DNA model te bouwen!

h pinxteren zei

@ arno

klopt ik wilde gert herinneren aan zijn oorspronkelijke vraag!

Zijn vraag ging volgens mij dus dieper dan de mogelijkheid van een paar varianten (op een thema), zoals A- tmz Z-DNA.

Als buitenstaander zie ik hier een parallel: convergente evolutie. Bekendste voorbeeld het camera oog: met de 'kennis van nu' weten we dus dat de evolutie hier geen alternatieven had, want fotonen, quantum mechanische processen, zijn overal hetzelfde, leggen overal dezelfde constraits op, en geven dus op heel verschillende plekken dezelfde oplossing.

Dat vond ik de interessante implicatie van Gerts oorspronkelijke vraag, want fotosynthese is ook een qm proces en komt, dacht ik voor DNA. (Maar dat was mijn tweede vraag: oxygen made the world? (N. Lane))

gert korthof zei

Arno,
PS: ik waardeer je filosofische inbreng, dat je orde in de chaos brengt door onderscheid te maken tussen verschillende vragen, problemen die zo makkelijk door elkaar heen lopen in discussies.

gert korthof zei

harry,
wat bedoel je met "fotosynthese is ook een qm proces en komt, dacht ik voor DNA"?
Het vangen van fotonen door bep chem verbindingen is een tijdloos universeel proces, maar om die energie op een voor de cel nuttige manier te verwerken heb je specifieke fotosynthetische pigmenten en enzymen nodig (o.a. chlorofyl, RuBisCO) om dat in een nuttig product (glucose) vast te kunnen leggen (fotosynthese). Die hele machinerie werkt alleen als het precies ruimtelijk geordend is. En dat kan alleen binnen een cel en om die stoffen te produceren heb je DNA (genen) nodig.

h pinxteren zei

@ gert

ja klopt er lopen een hoop dingen door mekaar, maar logisch het is een gigantisch onderwerp
(en ik ben ook maar een amateur!)

maar het begon dus allemaal met je vraag naar mogelijke alternatieven voor DNA

Daar zitten nu suikers in- dankzij foto synthese. Dacht ik.
Want: Hoe kom je anders aan die suikers voor je DNA bijvoorbeeld. En aan je zuurstof?
En verder leek het me aannemelijk dat genetische code zich fine tunede op zuurstof als brandstof - en niet op radioactiviteit bijv. Ook een niet onbelangrijke constraint, lijk me.

Wat voor DNA hebben die ander twee soorten leven (zie boven) Is daar wat over bekend?

Martin zei

Inderdaad, maar de zeer goede x-ray diffractie opnamen aan DNA kristallen van Franklin zijn van zeer groot belang geweest voor de structuurbepaling, zoals Watson ook zelf geschreven heeft. Om goede x-ray patronen te krijgen moet je eerst goede kristallen krijgen, wat bij eiwitten etc. niet altijd zo gemakkelijk is. Watson en Crick hebben, als ik mij goed herinner wat Watson er over geschreven heeft, nogal vervelend tegen Franklin (ongehuwd) gedaan. Male chauvinism? Barbara McClintock (wel Nobel, ook ongehuwd) is ook zeer lange tijd niet serieus genomen.

Zie ook http://nl.wikipedia.org/wiki/Rosalind_Franklin

"In 1962 ontvingen Watson, Crick en Wilkins de Nobelprijs. Mogelijk zou ook Rosalind Franklin in die eer hebben gedeeld als ze nog had geleefd. De prijs wordt echter niet postuum uitgereikt, en wordt ook niet uitgereikt aan meer dan drie personen."

Martin zei

Toevoeging:

http://www.accessexcellence.org/RC/AB/BC/Rosalind_Franklin.php

Franklin slaagde erin de A en B vormen te scheiden en daardoor zuivere kristallen te krijgen voor goede x-ray diffractiepatronen. Nogal belangrijk voor structuurbepaling ...

Martin zei

Aan de pogingen van Pauling kan je zien hoe moeilijk het is om de goede structuur te vinden zonder x-ray diffractie opnamen.

tsjok45 zei

@ Harry P

-Over stralings- extremofielen kan je iets proberen opzoeken onder Deinococcus radiocurans
(schijnt een bacterie te zijn die stralingschade aan het genoom bijna volledig kan herstellen )
http://evodisku.multiply.com/journal/item/185

of
- Over de radiotrofische schimmels die onder meer schijnen te floreren op de binnenmuren van de reactorkamer(s)van de verongelukte tsjernobyl unit
http://evodisku.multiply.com/journal/item/418

Overigens schijnen schimmels( die veel malanine gaan bevatten ) ook in radioactief besmette gebieden de stralingsbronnen op te gaan zoeken ....

Het is dus goed aannemelijk dat reeds bestaand leven zijn genetische code "fine-tuned " op radioactieve bronnen

Evolutie in actie dus ....


p.s. ik hou me trouwens aanbevolen wanneer je hierover relevante literatuur zou vinden .....

Groet

h pinxteren zei

@ tjok45

"Het is dus goed aannemelijk dat reeds bestaand leven zijn genetische code "fine-tuned " op radioactieve bronnen"

Interessant! Met hetzelfde DNA?

Martin zei

Laatste puntje: "Daarentegen hadden Chargaff en Rosalind Franklin wel data geproduceerd, maar waren niet geinteresseerd in modellen bouwen."

Franklin wilde goede x-ray diffractie patronen van DNA krijgen, uiteraard om de structuur van DNA te bepalen. Dat is namelijk waar x-ray diffraction voor is: structuurbepaling. Dus hoezo was zij niet geïnteresseerd in modellen bouwen?

Zijn Watson en Crick topwetenschappers omdat ze het werk van Franklin gejat hebben? Pauling had al een helix structuur voorgesteld, en uit Franklin's opnamen volgde de stap: dubbele helix.

nand braam zei

@ Gert
Mijn laatste reactie dateert van 15 januari. Daarna vertrok ik naar Oostenrijk voor een jaarlijkse Alternatieve Elfstedentocht voor toerrijders op de Weissensee . Op 24 januari bij stormachtige wind de tocht volbracht.

Nu ben ik weer terug in Nederland. Ik zie dat het RNA/DNA-verhaal veel nieuwe informatie heeft opgeleverd. Uiteraard moet ik het eerst goed bekijken. Dan kom ik zeker met enkele reacties. Ik neem aan dat het geen probleem is als ik reacties geef die teruggaan in de tijd eventueel terug tot 15 januari?

gert korthof zei

Nand, ik had je input al een beetje gemist. Ik gokte er op dat je op vakantie was. Alle input is welkom!

Arno Wouters zei

In haast:

Het idee dat Franklin niet in modellen geïnteresseerd zou zijn berust op de leugens van Watson in The Double Helix. Dit werk wordt in wetenschaps-historische kringen gezien als een vorm van zelfverheerlijking ("a self-aggrandizing account of an ego-inflated scientist") en propaganda, waarin de waarheid geweld wordt aangedaan ter wille van het hoger doel: het propageren van een speculatieve, competitieve en niet-openbare werkwijze in de biologie.

Zie bijvoorbeeld:

Klug, Aaron. "Rosalind Franklin and the Discovery of the Structure of DNA." Nature 219 (August 1968): 808-810, 833-844.

Klug, Aaron. "Rosalind Franklin and the Double Helix." Nature 248 (April 1974): 78.

Maddox, Brenda. "The double helix and the ‘wronged heroine’" Nature, 421 (23 January 2003): 407-408

Reactie op opmerkingen over verklaringen volgt als ik meer tijd hebt (ws. niet voor a.s. dinsdag, sorry).

tsjok45 zei

Voor Harry P( en andere geinteresseerden )

Over tsjernobyl schimmels :
http://www.technischweekblad.nl/waarom-tsjernobyl-beschimmelt.76068.lynkx

http://www.plosone.org/article/fetchArticle.action?articleURI=info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0000457

http://www.bionieuws.nl/artikel.php?id=5910&print=1

Heilaas heb ik nog niets expliciet gevonden over de genetische code en gentische (eventueel gewijzigde ) programma's bij die organismen ...

Er gebeurden experimenten met bekende schimmels (die ook schijnen te kunnen overschakelen op radioactieve omstandigheden ) , alhoewel ik niet weet of ze soms een andere genetische code gebruiken ...maar ik veronderstel van niet ...

Bovendien lijkt een verblijf in ruimtevaartuigen van de mens (= meer straling ? ) sommige commensale bacterieen om te turnen tot virulente pathogenen ...

gert korthof zei

Martin, "Dus hoezo was zij niet geïnteresseerd in modellen bouwen? ": zij heeft geen model gebouwd. Zelfs niet NADAT ze het eerste, foute model van Watson en Crick had gezien en bekritiseerd had!

"Zijn Watson en Crick topwetenschappers omdat ze het werk van Franklin gejat hebben?": nee! maar ze hebben het correcte model voor het eerst gepubliceerd. Zij hebben het denkwerk gedaan, wat Franklin ook had kunnen doen. Zij had ook samenwerking kunnen zoeken, maar zij werkte liever op haar eentje. Het is allemaal triest afgelopen met Franklin, maar dat is niet allemaal de schuld van Watson en Crick.
Heb je het boek van Watson The Double Helix gelezen? Of heb je zo'n hekel aan Watson dat je het boek niet eens wilt lezen?

"en uit Franklin's opnamen volgde de stap: dubbele helix.": waarom heeft ze dat niet zelf gepubliceerd? Volgens Watson verwierp ze de helix. Enfin, het zit ingewikkelder dan je denkt.

gert korthof zei

Martin (vervolg)
je schreef "Zijn Watson en Crick topwetenschappers omdat ze het werk van Franklin gejat hebben?"
"gejat" is niet correct. Kijk wat er op wiki staat:
"Without Franklin's permission or knowledge, Wilkins showed Watson Franklin's famous photograph 51."
http://en.wikipedia.org/wiki/Rosalind_Franklin
Watson heeft de foto dus niet gejat. Nogmaals: het is allemaal slecht afgelopen met Franklin, maar dat geeft geen vrijbrief om Watson en Crick van alles en nog wat te beschuldigen. Het moet wel kloppen. Het is jammer dat Franklin niet lang genoeg geleefd heeft om haar kant van het verhaal te geven.
Verder:
"Franklin was opposed to prematurely building theoretical models," inderdaad dat was haar keuze, heel respectabel, maar daardoor heeft ze de primeur gemist. Jammer. Vergelijk met Linus Pauling die heeft een voorbarige maar fout model gepubliceerd. Mannen zijn meer risk-seekers dan vrouwen!

gert korthof zei

Let op: een aantal recente replies komen niet onderaan te staan maar worden ingevoegd direct onder eerdere comments. Dit komt door het gebruik van de knop 'Beantwoorden'. Omdat ze niet onderaan staan, zie je ze makkelijk over het hoofd. Dit is een nadeel. Ik kan dat niet beinvloeden. Dus: ik zou zeggen: gebruik die knop dan maar niet. Wel komen ze in de rechter marge onder Recent Comments te staan. Op die manier kun je ze wel traceren.

gert korthof zei

Arno, dank voor je verwijzingen naar een aantal artikelen kritisch over Watson. Ik had ze ooit wel eens gelezen, maar vergeten. Ik ga ze herlezen: "She [Franklin] was, in fact, so unhappy at King's that, in early 1953, getting out as fast as possible was far more important to her than finishing her work on DNA. How far she had advanced was reported in two articles in Nature3, 4 by Sir Aaron Klug, Franklin's closest collaborator at Birkbeck College, London, where she moved to from King's. He concluded that she had come very close to discovering the structure of DNA herself."
-very close-

"Reactie op opmerkingen over verklaringen volgt als ik meer tijd hebt (ws. niet voor a.s. dinsdag, sorry)."
Je hoeft geen sorry te zeggen! De wereld vergaat niet! En ik ben nog niet van plan dood te gaan!

h pinxteren zei

@ tjok

wel vreemd dat daar weinig over te vinden is, die andere levensvormen zijn toch al vrij lang bekend, en aan de andere kant is er wel een hoop gedoe om dat arsenicum leven.

Van chernobyl leren we dus vooral, begrijp ik tenminste, dat DNA robuust is, zeer sterke reparatie-mechanismen heeft. Maar tegelijk flexibel genoeg is om schimmels op een andere energiebron over te kunnen laten schakelen.
Klopt?
Dat riekt naar optimaliteit!

h pinxteren zei

@ tsjok
en wat lees ik bij de jou welbekende marleen?

'er is een primordiale verdubbeling van de genetische code en die laat zien dat de code niet eenvoudigweg een ‘bevroren toeval’ is zoals Crick beweerde, maar wel degelijk een optimale code is'.

aan de andere kant heb je wobble posities. de derde codonpositie is vaak niet relevant. waarom er dan nog over 64 codons wordt gesoroken, snap ik niet. Ik zal het marleen vragen, maar jij mag het me ook uitleggen!

Arno Wouters zei

"Very close" - dus ze bouwde wel degelijk modellen (een 'very close' model is misschien geen juist model, maar het is een model.

"Je hoeft geen sorry te zeggen! De wereld vergaat niet!"

Inderdaad!

"En ik ben nog niet van plan dood te gaan!"

Gelukkig.

gert korthof zei

harry, het 3r codon is wel relevant bij aminozuren die maar door 1,2 of 3 codons worden gecodeerd en is niet relevant bij aminozuren die door 4 codons worden gecodeerd.

gert korthof zei

Arno, "dus ze bouwde wel degelijk modellen": in haar hoofd.

Arno Wouters zei

De alinea in de wikipedia waar je naar verwijst heeft The Double Helix als belangrijkste bron en is daardoor niet erg betrouwbaar, maar inderdaad ze hebben het niet gejat. Maar wat ze wel deden was 'very close' tot jatten.

Om te beginnen: de foto werd hen getoond door Wilkins die hem gekregen had van Gosling. Gosling had de foto niet aan Wilkins mogen geven zonder toestemming van het hoofd van het lab, John Randall, want die had verordonneert dat Wilkins zich niet meer met Franklin mocht bemoeien.

Van jatten is hier geen sprake. Gosling wist niet dat hij de foto niet aan Wilkins mocht geven, Wilkins wist dat wel. De fout ligt bij Wilkins die de foto niet had moeten aannemen en Randell die Gosling op de hoogte had moeten stellen van zijn verbod.

Watson & Crick hebben nagelaten de foto als bron te vermelden in hun publicatie. Hoogst kwalijk. Maar het echt erge komt nog.

Gosling en Franklin hadden een manuscript klaar met een model van de structuur van het DNA. Dit manuscript was opgenomen in het vertrouwelijk jaarverslag van het lab. Wilkins heeft dit manuscript aan Watson & Crick laten lezen. Deze hadden eerder een model van het DNA gemaakt dat door Franklin terecht was afgekraakt en hadden op dat moment geen idee van de structuur. Toen ze het manuscript van Frankling & Gosling lazen beseften ze 1) dat het model van Franklin in het licht van de foto niet helemaal correct was, en 2) dat het met een kleine wijziging correct te maken was. Vervolgens publiceerde ze het gewijzigd model zonder te vermelden dan het op een idee van Franklin berust. Als dat niet very close to jatten is wat is het dan wel?

"Het is jammer dat Franklin niet lang genoeg geleefd heeft om haar kant van het verhaal te geven."

Een gotspe.

Watson zou als Franklin nog geleefd had het verhaal van de ontdekking van het DNA nooit zo gebracht kunnen en durven hebben als hij het in de Double Helix doet.

Franklin heeft nooit geweten dat Watson & Crick haar foto en haar manuscript gezien hadden en dus nooit beseft dat zij een cruciaal deel van de keten is geweest op weg naar de publicatie van Watson & Crick. Ze zag zichzelf dan niet als medeontdekker van de structuur van het DNA en ze kon ze zichzelf ook niet zo zien omdat ze niet wist dat Watson & Crick haar gegevens hadden gebruikt.

Watson, Crick en Wilson waren de enige die op de hoogte waren van de rol van Franklin in de ontdekking van het DNA en ze hebben die informatie wijselijk verzwegen. Ook toen ze de Nobelprijs kregen.

Het besef dat Franklin een rol gespeeld heeft in de ontdekking van de structuur van het DNA is pas na (en dankzij) The Double Helix in de wereld gekomen. Watson pocht in dat boek dat hij onmiddellijk zag wat foto 50 waard was terwijl Franklin die foto als onbelangrijk afdeed. Dat gaf te denken. Wat nog veel meer te denken gaf was het beeld dat Watson van Franklin schetst. Dat was heel anders dan men zich Franklin herinnerde. Bovendien doet Watson het voorkomen alsof hij en Franklin elkaar het licht in de ogen niet gunden, terwijl men zich die twee als vrienden herinnerde. Watson zag zich in de epiloog gedwongen hier een draai aan te geven door te zeggen dat Franklin tot zijn verbazing van houding veranderde na hun publicatie en dat zij later vrienden geworden zijn. Hij zegt te vermoeden dat Franklin door die publicatie eindelijk besefte dat zij haar meester gevonden had.

Marleen zei

@Gert, het is al zo moeilijk met de codes. Mag ik je verbeteren ?
'De 3de base(letter) is wel relevant bij aminozuren die maar door 1,2 of 3 codons worden gecodeerd en is niet relevant bij aminozuren die door 4 codons worden gecodeerd.'

@harry, hier snap ik beter wat je bedoelt. De 64 codons zijn simpelweg het gevolg van het feit dat een codon uit 3 basen bestaat. Daar volgen dus 4^3 codons uit. De degeneratie manifesteert zich op niveau van de aminozuren waarvan er slechts 20 zijn voor 64 codons.
Maar in zekere zin heb je gelijk, want er wordt serieus gespeculeerd over het feit dat de code ooit uit twee basen bestond i.p.v. drie. Je spreekt dan alleen niet van degeneratie omdat de code van twee naar drie basen gegaan zou zijn.

Arno Wouters zei

Voor alle duidelijkheid: die epiloog werd in een latere druk toegevoegd nadat er een storm van verontwaardiging was losgebarsten over de manier waarop Watson Franklin schetst. Op dat moment vermoedde nog niemand iets van de rol van Franklin's manuscript.

Arno Wouters zei

Op papier. Zie het artikel van Klug in Nature 1974.

Arno Wouters zei

" Mannen zijn meer risk-seekers dan vrouwen"

En wat is je evidentie voor deze stelling?

Martin zei

Aaron: http://www.webofstories.com/play/16956

Aaron, die Watson, Crick en Franklin gesproken heeft, vertelt live hoe het ging. Crick (niet Watson) zag aan de ruimtegroep die Franklin uit de x-ray foto's had afgeleid dat het een dubbele helix moest zijn. Watson kon toen zijn chemische componenten erin kwijt. Dus Franklin's werk is essentieel geweest.

nand braam zei

@ Gert
Er zit iets onlogisch in je redeneringen. Ik begrijp dat je graag een tripe A God wilt die perfect is en dus zorgt dat er geen kwaad op de wereld is en ervoor zorgt dat er perfekt DNA is om maar eens wat te noemen. Het feit dat er kwaad bestaat in de wereld en het DNA niet perfekt is, gebruik je zelfs als een soort bewijs voor het niet-bestaan van God. Anderszijds ben je een echte evolutiebioloog die accepteert dat in het evolutionaire proces de dingen contingent verlopen vanwege de noodzakelijke aanpassingen aan gewijzigde omstandigheden (ik zeg het misschien niet helemaal goed, maar je begrijpt vast wel wat ik bedoel).

Vervolgens reikte ik je een paar keer een visie aan van een vakgenote van je ,Palmyre Oomen, (tevens theologe) die beide aspecten tracht te verzoenen. Hoe luidde die visie ook al weer in het kort: In de procestheologie stelt men dat God de wereld doet zijn, door immanent object van haar verlangen te zijn, maar óók en prominent dat God door de wereld beïnvloedt wórdt, of beter: dat God zich verandert aan de wereld. Zo verenigt dit beeld immanentie én transcendentie; en het is een onpersoonlijk én persoonlijk beeld van de relatie God-wereld. Wanneer iemand binnen een zienswijze als hier gepresenteerd van “design” zou willen spreken dan zou dat gespecificeerd moeten worden als “tweede orde design”. Het betreft niet een idee van God die in directe zin ordonneert dat er een wereld moet komen met levende wezens en intelligente wezens, of dat de dinosaurussen moeten uitsterven, of dat er dan en daar in de geschiedenis een aardbeving moet plaats vinden etc. Dat zou een “direct design” of “eerste orde design” zijn. Maar zoals aangegeven, de goddelijke attractie is geen aansturen op een vast punt, maar een wens of plan dat ieder gebeuren wordt wat het gegeven de omstandigheden het “mooiste” kan worden, waarbij de concrete invulling van “wat” dat meest wenselijke is dus afhangt van de contingente omstandigheden. Iets preciezer: dat “plan” kan qua formele invulling onveranderlijk zijn (“het beste in de gegeven omstandigheden”), maar is qua materiële invulling variabel.

Overwegingen van mij:
1.Gegeven de contingente omstandigheden is de deoxyribose-ring als backbone tijdens de evolutie uiteindelijk als beste uit de bus gekomen. Een voorbeeld van “tweede orde” design in de biologie???
2. Is de fine-tuning van natuurwetten en natuurconstanten een voorbeeld van tweede orde design in de kosmologie/ fysica???

Het is uiteraard je goed recht om bovenstaande visie niet over te nemen. Maar wees dan wel in het vervolg redelijk en ga er niet meer vanuit dat geloof in God moet inhouden “geloof in een God die almachtig is (en vanuit die almacht alles perfect had moeten regelen)”, zoals jij nog steeds voortdurend doet.

gert korthof zei

" Mannen zijn meer risk-seekers dan vrouwen"
En wat is je evidentie voor deze stelling?
In deze context uiteraard Linus Pauling: hij heeft zelf toegegeven dat zijn model dat hij in PNAS publiceerde haastwerk was maar dat hij prioriteit wilde en hoopte dat zijn structure bij benadering goed was en dat hij later geciteerd zou worden als degene die als eerste een bij benadering juiste DNA structuur had gepubliceerd. Dat is risk-seeking. On the other hand Rosalind Franklin was het tegenovergestelde: geen risico nemen: eerst alles zeker weten, dan pas publiceren.

harry p zei

@ marleen
gert heeft liever niet dat ik jou rechtstreeks beantwoord (zie gert korthofJan 30, 2012 01:22 AM), maar daar weet ik wel een oplossing voor!

nieuwe vraag: hebben 'ze' enig idee waarom die code van 2 naar 3 ging terwijl er een hoop wobbles zijn?

ik heb nog meer vragen, maar eerst deze maar!

harry p zei

@ marleen
zie boven!

gert korthof zei

Martin, dank voor verwijzing naar Web of stories, een website die ik niet kende.
Ruwweg ben ik het eens met je uitspraak "Dus Franklin's werk is essentieel geweest.", MAAR het was niet voldoende voor de constructie van het DNA model.
Ten tweede worden Wilkins, Franklin en coworkers genoemd in de originele Nature publicatie, maar in vage termen, en dat had duidelijker gemoeten.
zie: An annotated version of the W&C paper:
http://www.exploratorium.edu/origins/coldspring/ideas/printit.html
waarin alles uitgelegd wordt.

gert korthof zei

Arno, we zijn aan het afdwalen, we zitten midden in wetenschapsgeschiedenis! maar het is een interessant zijpad:

1) Arno: "dat het model van Franklin in het licht van de foto niet helemaal correct was,"
"niet helemaal correct" = eufemisme voor 'fout'.

2) Arno: "Ze zag zichzelf dan niet als medeontdekker van de structuur van het DNA"
dit is een bizarre opmerking over iemand die gelijktijdig met W&C in het 25 april nummer van Nature publiceerde:

Molecular Configuration in Sodium Thymonucleate
Franklin R. and Gosling R.G.
Nature 171, 740-741 (1953) 25 April 1953
http://www.nature.com/nature/dna50/archive.html

3) Arno: "Watson, Crick en Wilson waren de enige die op de hoogte waren van de rol van Franklin in de ontdekking van het DNA".
vreemd: om dezelfde redenen: ze stond met haar artikel in nature, ze werd in dat nummer -weliswaar vaag- bedankt, ze kon een vermoeden hebben dat haar intern MRC rapport gebruikt had kunnen zijn.

4) Arno: "Het besef dat Franklin een rol gespeeld heeft"
ja maar 'een rol' = te vaag.

W&C bijdrage was de base pairing, RF zou zonder base pairing geen compleet model hebben kunnen bouwen.
Klug erkent dat ook: "Watson got the base parring. there is no question about that"
http://www.webofstories.com/play/16956

Crick gebruikte de RF data, niet Watson.
RF klaagde niet over de publicatie, ze bewonderde hen enorm volgens Klug. Dat zegt toch ook wel iets.

De epiloog in het boek The Double Helix is onopvallend en er wordt niet echt duidelijk wat precies haar rol was. En de vermelding in de Nature publicatie is een understatement.

Volgens Watson toonde RF geen vijandigheid na 1953.
http://www.webofstories.com/play/51758?o=R
Verder:
"She was not a person to be at the scientific frontier"
Watson bedoelt daar ws mee dat ze niet ambitieus, competitief was. Maar aan de andere kant: 'to be at the frontier' moet dat een beetje oneerlijkheid inhouden? Wat zou jij gedaan hebben als jij op het punt stond de ontdekking van de eeuw te doen? met op de achtergrond de Nobel prijs? Op veilige afstand en niet in die positie is het makkelijk oordelen. Het is niet netjes, maar begrijpelijk.

Klug, Aaron. "Rosalind Franklin and the Discovery of the Structure of DNA." Nature 219 (August 1968):
heb ik nog niet te pakken kunnen krijgen.

gert korthof zei

LET OP:

er loopt een paralelle wetenschapshistorische discussie over de rol van Rosalind Franklin, die niet onderaan de commentaren wordt toegevoegd (zoals normaal tot nu toe) maar inspringend onder een bepaald comment. Zie boven.

gert korthof zei

Arno, Martin,
later heeft Watson het volgende toegegeven in de cruciale passage:

"Aware that we would not have found the DNA structure without knowledge of X-ray results from King's, Francis and I suggested to Maurice that his name also be on the manuscript we planned to send to Nature. Without hesitation he declined, possibly not knowing how to deal with Rosalind Franklin and Raymond Gosling's equally important contributions." p.107 Avoid Boring People, 2007.
Dus ook Wilkins wist niet hoe het auteurschap te handelen. Ook hier blijft Watson de vage term 'X-ray results from King's" gebruiken, i.p.v. Franklin's X-ray resutls.

Marleen zei

@harry p, het waarom is lastig. Als je zoals Apoorva Patel er van uit gaat dat er aan het begin van het leven twee codes bestonden met codons van twee basen dan levert dat 2 x 4^2= 2 x 16 aminozuren. Meer dan genoeg voor de twintig die we kennen. Dus een codon van twee nucleotiden omdat het 'simpeler' was?
De derde nucleotide of base had absoluut geen rol. Maar hij zat er dus wel. Dit alles is gebaseerd op het feit dat de tRNA's van twee klassen zijn. Elke klasse draagt 10 verschillende aminozuren.
Het anticodon van tRNA heeft drie nucleotiden/basen. Er wordt wel beweerd dat de kromming in de 'loop' van het anticodon ervoor zorgt dat de derde base niet hoeft te matchen.

gert korthof zei

Nand, heel kort:
"Ik begrijp dat je graag een tripe A God wilt die ..." Nand, ik wil helemaal geen God. Ik ben als kind gedwongen opgevoed in het christelijk geloof. IK LEES en HOOR alleen anderen die over God schrijven en praten, en dat bestrijdt ik vervolgens. In dit geval was het Michael Denton.

2. betekent die procestheologie (1e, 2e orde design) zoiets als theistische evolutie (Francis Collins)?

3. is procestheologie waar? er is overeenstemming in de theologie dat de procestheologie waar is? en iedere gelovige accepteert dat? ook alle orthodoxe theologen, creationisten en intelligent designers?

4. "Maar wees dan wel in het vervolg redelijk en ga er niet meer vanuit dat geloof in God moet inhouden “geloof in een God die almachtig is":
maar dan is het eeuwenoude theologische probleem van het kwaad, the problem of evil, meteen opgelost, want als god niet meer almachtig is, dan is hij ook niet moreel verantwoordelijk voor het kwaad in de wereld, hij kan het niet verhinderen ook al zou hij dat willen. Mee eens?

En dan te bedenken dat we het over DNA hadden! :-)

gert korthof zei

Nand, een vraagje aan jou als scheikundige: zijn er andere polymeren dan DNA denkbaar waarin je genetische informatie kunt opslaan? dus een willekeurige volgorde van 4 units? (hoeven niet perse bases te zijn). polysaccharide? andere biopolymeren? of synthetische polymeren? tegen welke beperkingen loop je aan, als die er zijn?

Arno Wouters zei

Ik heb mijn reactie gisteren veel te haastig geschreven en zie daardoor nu pas dat ik hier en daar wat door elkaar gehaald heb. Ook nu heb ik niet veel tijd en heb helaas nog niet al jullie reacties kunnen lezen. Maar in ieder geval wil ik wat fouten in mijn verhaal corrigeren:

1) het gaat natuurlijk om foto 51 i.p.v. foto 50

2) het ongepubliceerde manuscript van Franklin dat Watson & Crick lazen betreft een onderzoeksverslag. Hierin staat geen model van het DNA. Ik heb dat door elkaar gehaald met het manuscript waar Klug het in zijn artikel in Nature 1974 over heeft. Daar staan wel tekeningen van de structuur van het DNA in.

Arno Wouters zei

Is een waarneming van één risk-seeking man en één minder risk-seeking vrouw niet wat weinig evidentie voor de stelling "Mannen zijn meer risk-seekers dan vrouwen"?

nand braam zei

@ Gert

1.Procestheologie is een vorm van theïstische evolutie niet te verwarren met Intelligent Design.
Simpel gesteld zou je kunnen zeggen dat ID een vorm van eerste orde design is en theïstische evolutie een vorm van tweede orde design.
2. Of procestheologie waar is, weet niemand (behalve God natuurlijk want die is alwetend!). Geloof heeft een ander taalspel dan wetenschap. Er zijn veel verschillende geloofsrichtingen ( pluralisme). Is niet erg. Het huis van God heeft veel verschillende kamers. Als bij iemand het transcendent beginsel ontluikt (sensus divinitatis, goddelijke vonk etc.) zal de manier waarop dat vorm krijgt sterk afhankelijk zijn van de persoonlijkheid van het betreffende individu en zijn/haar culturele achtergrond.

3. Het gesprek over de almacht van God en zijn morele verantwoordelijkheid voor het kwaad in de wereld hebben we al gevoerd. Ik verwijs je naar de comments bij het onderdeel “Het is niet verstandig om in God te geloven” van jouw eigen weblog.

4. Je scheikundige vraag aan mij, kan ik zo snel niet beantwoorden. Kwam laat thuis. Morgen schaatsdag. Bij lichamelijke inspanning komt de geest ook soms tot lumineuze oplossingen. Je vraag zal ik op me laten inwerken tijdens en na het schaatsen. Misschien komt er iets moois uitrollen. Ik doe mijn best. Garanties kan ik niet geven. Je hoort nog van me.

Arno Wouters zei

Arno: "Ze zag zichzelf dan niet als medeontdekker van de structuur van het DNA"
Gert: "dit is een bizarre opmerking over iemand die gelijktijdig met W&C in het 25 april nummer van Nature publiceerde"

Ik zie er het bizarre niet van in. Het artikel van Franklin & Gosling in Nature van 25 april presenteert data die evidentie vormen voor de structuur die Watson & Crick ontdekt hadden. Ze had er geen idee van dat het model op die data gebaseerd was.

Arno: "Watson, Crick en Wilson waren de enige die op de hoogte waren van de rol van Franklin in de ontdekking van het DNA".
Gert "vreemd: om dezelfde redenen: ze stond met haar artikel in nature, ze werd in dat nummer -weliswaar vaag- bedankt, ze kon een vermoeden hebben dat haar intern MRC rapport gebruikt had kunnen zijn."

Hoezo kon ze vermoeden dat haar intern MRC rapport gebruikt was?

Volgens Brenda Maddox geeft Franklin er in haar correspondentie geen blijk van dat ze ook maar het flauwste vermoeden had dat W&C haar data gezien hadden (als ik het me tenminste goed herinner). Ik heb het boek jaren geleden gelezen en het niet in de kast staan).

Het bedankje in het W&C artikel is vaag genoeg om geen argwaan te wekken: "We have also been stimulated by a knowledge of the general nature of the unpublished experimental results and ideas of Dr. M.H.F. Wilkins, Dr. R. E. Franklin and their co-workers at King’s College, London."

Franklin zal gedacht hebben dat ze haar op die manier bedankten voor het voorkomen van de blunder die ze geslagen zouden hebben als ze hun niet op de fouten in hun vorige model gewezen had.

Gert: "RF klaagde niet over de publicatie, ze bewonderde hen enorm volgens Klug. Dat zegt toch ook wel iets."

Inderdaad, dat zegt dat ze geen flauw vermoeden had van het bedrog, anders was ze vast woedend geweest en had een rel geschopt.

Arno Wouters zei

Gert: "Wat zou jij gedaan hebben als jij op het punt stond de ontdekking van de eeuw te doen? met op de achtergrond de Nobel prijs? Op veilige afstand en niet in die positie is het makkelijk oordelen. Het is niet netjes, maar begrijpelijk."

Het gaat mij er vooral om te benadrukken dat Watsons verhaal over een wedloop tussen moderne risiconemende modellenbouwers en ouderwetse risicomijdende dataverzamelaars niet gelezen moet worden op de manier waarop in Staphorst de Bijbel gelezen wordt (als een historisch juist verslag van de ontdekking van de structuur van het DNA), maar op de manier waarop moderne theologen dat doen: als een poging de manier waarop wij tegen de wetenschap aankijken te veranderen door middel van een geschiedkundig verhaal met een vage relatie tot wat er werkelijk gebeurde.

harry p zei

@ dank marleen
ik las ooit ergens dat we bijna de helft van de aminozuren die we nodig hebben, uit ons voedsel moeten halen: 40%. je zou zeggen 4^2= 16, is dan zeker genoeg! Overigens verbaasde mij dat als buitenstaander zeer, al weet ik natuurlijk ook wel dat goed eten belangrijk is, en niet alleen voor de nodige aminozuren!

Dankzij Gert weet ik inmiddels van het bestaan van PDCAAS, en snap ik dat je eigenlijk erg je best moet doen om die aminozuren waar ons DNA niet voor codeert, om die dus NIET binnen te krijgen, maar toch.

gert korthof zei

Arno, ken je deze publicatie?
The Discovery of the DNA Double Helix
Aaron Klug
J. Mol. Biol. (2004) 335, 3–26
en is te vinden als pdf:
http://courses.umass.edu/physics890b-parsegia/pdf_files/klug-DNA.pdf
ik heb het gelezen, het lijkt me het meest complete verhaal over de rol van Franklin vooral door het gebruik van haar ongepubliceerde aantekeningen.

gert korthof zei

Harry:
" die aminozuren waar ons DNA niet voor codeert, "

die uitspraak is dubbelzinnig op een grappige manier:
enerzijds: DNA synthetiseert geen aminozuren maar specificeert de aminozuur volgorde in een eiwit.
Anderzijds specificeert DNA wel enzymen voor de synthese van zgn niet-essentiele aminozuren. Maar aangezien ieder enzym uit amino zuren bestaat heb je ook voor de synthese van aminozuur-synthetiserende-enzymen, amino zuren nodig. Kip of ei? Die aminozuren komen natuurlijk uit eiwitten uit het voedsel. Maar die eiwitten moet je eerst afbreken om losse aminozuren te krijgen. Daarvoor heb je proteolytische enzymen (proteases) nodig. Ook die enzymen bestaan uit amino zuren die je aanwezig moeten zijn. En volgens mij kun je nooit bruikbare intacte enzymen uit het voedsel halen, maar gaat dat altijd via afbraak van voedsel-eiwitten en nieuwe synthese van die enzymen. Zo, nu ga ik wat eiwitten nuttigen.

nand braam zei

@ Gert

Ik heb ernaar gekeken. Andere stoffen dan A, C, G, T zal maar zeer beperkt mogelijk zijn naar mijn bescheiden mening. In de noodzakelijke stoffen voor de treden van de trap zal een N-H binding moeten zitten in een mesomere ringsituatie. Alleen dan kan waarschijnlijk de H in de N-H binding reageren met de OH-groep op het eerste C-atoom van deoxyribose en zo (onder uitsluiting van water) een N-C binding vormen. In A, C, G, en T hebben we zo’n situatie. Dat zal niet toevallig zijn.

Verder zijn er om de wenteltrap in stand te houden door middel van waterstofbruggen specifieke groepen/atomen nodig voor elk molecuul in de trede. Bij adenine zijn dat de aminogroep en het N-atoom dat vastzit aan het C-atoom waar ook de amino-groep aan vastzit. Voor thymine zijn dat de tweede nog vrije N-H groep en de C=O naast laatstgenoemde N-H groep. In guanine zijn dat de C=O groep, de N-H groep daarnaast en de amino-groep aan het C-atoom daarnaaast. In cytosine zijn dat de C=O, het N-atoom daarnaast en de amino-groep aan het C-atoom daarnaast.
Dat zijn nogal wat voorwaarden. Met name ook de (volgens mij) noodzakelijk mesomerie in de ring maakt de keuze beperkt. Ook de ruimtelijke bouw in de dubbele helix stelt voorwaarden. Afgezien van de noodzakelijke waterstofbruggen die ik boven genoemd heb , moet het ruimtelijk over een groot gebied natuurlijk ook kloppen. Het is waarschijnlijk niet zo maar dat de combinatie A-T er een is van een tweevoudige ring (A) met een enkelvoudige ring (T), hetgeen we terugzien bij het koppel G (tweevoudige ring) en C (enkelvoudige ring).

Samenvattend denk ik dus (in mijn bescheiden mening ) dat er niet zo heel veel te variëren valt of je moet naar een heel ander systeem toe zonder dubbele helix en met een andere backbone, maar dat overzie ik echt niet.

Arno Wouters zei

Ja, ik ken die publicatie en het lijkt ook mij een van de betere, vooral omdat hij niet door de lens van The Double Helix naar de geschiedenis kijkt.

Arno Wouters zei

Ik begin me te realiseren dat de term 'model' nogal ambigu is. Ik heb die term tot nu toe in brede zin opgevat, zodanig dat ook beschrijvingen van de cruciale eigenschappen van de structuur van het DNA er onder vallen, evenals tekeningen die die kenmerken weergeven etc..

Ik denk dat er niet aan te twijfelen valt dat Franklin in deze zin modellen van DNA maakte.

Gert, jij lijkt de term 'model' echter in een veel nauwere betekenis te gebruiken (niet altijd maar op cruciale plaatsen), zodanig dat alleen mechanische modellen er onder vallen. Begrijp ik dat goed?

Het lijkt me aannemelijk dat Franklin geen modellen in die zin bouwde, maar dat betekent nog niet dat ze er niet in geïnteresseerd was. Ze kwam tenslotte onmiddellijk kijken naar de modellen van Watson & Crick.

Klug zegt in "The Discovery of the DNA Double Helix" dat Franklin aarzelde om zelf modellen te gaan bouwen, niet dat ze niet in modellen geïnteresseerd was:

"She knew of Pauling’s success in 1951 in predicting, by model building, the a-helical and b-sheet configurations of the polypeptide chains of proteins, but she equally well knew of the contemporary failure of Bragg, Kendrew and Perutz on the same problem—the “greatest fiasco of my scientific life”, Bragg later called it. This last debacle of Watson and Crick would only have confirmed her decision to avoid model-building and rather to try an analytic crystallographic approach"

En kijk eens goed naar de tafel op die beroemde foto van Franklin achter haar microscoop in Birkbeck (een google image search levert een stuk of tien versies). Wat ligt daar op? Dat lijkt toch verdraaid veel op een verzameling mechanische modellen.

Helemaal vreemd is het om uit Franklin's terughoudendheid met betrekking tot de waarde van mechanische modelbouw te concluderen dat Franklin geen denkwerk verrichtte. Wat staat er dan in haar ongepubliceerde aantekeningen?

En waarom is dat gefriemel met bolletjes en staafjes van Watson en Crick dan wel denkwerk?

gert korthof zei

Arno, ja, ik heb model vooral bedoeld als mechanisch 3D real-life model. Watson heeft toen de mechanische onderdelen voor de bases nog niet klaar waren ook van papier gemaakt. Op die manier heeft hij de base paring ontdekt. Dus dat kan uitstekend. Je kan ook schemaatjes op papier tekenen. maar lieve help man! Het gaat om driedimonsionale structuren!!! Wou jij dat liever op plat papier tekenen! Of nog erger: uit je hoofd!

"En kijk eens goed naar de tafel ... Wat ligt daar op? Dat lijkt toch verdraaid veel op een verzameling mechanische modellen."
Ja, Arno, je hebt zeker Watson niet gelezen (...) want daarin verteld hij dat in 1952 na hun eerste mislukte model moesten ze stoppen van hun baas met DNA modellen, en toen hebben ze alle onderdelen aan ... Franklin gegeven. En (uit mijn hoofd) volgens Watson deed ze er niets mee! Ze bleven daar liggen totdat jij ze zag liggen op die beroemde foto.
(wordt vervolgd)

gert korthof zei

Arno, heb je Crick's What Mad Pursuit in huis? paperback editie 1988 pag 66 onderaan: "Consequently we had little idea of how strongly their X-ray evidence supported our structure." etc. (als je het niet hebt wil ik wel de hele paragraaf citeren) Dat geeft toch wel weer een ander beeld. Of is Crick ook een charlatan? gefriemel met bolletjes en staafjes !!!

gert korthof zei

Nand, dank. dat zijn inderdaad het soort chemische overwegingen die ik graag door een chemicus begrijpelijk uiteengezet wil zien (voor een betrekkelijk leek, dus als je een tip hebt waar dat wordt uitgelegd).
Mijn indruk is dat je toewerkt naar de stelling dat alle onderdelen van DNA nodig zijn om de preciese 3D structuur te krijgen die DNA nu eenmaal heeft. Ja, DNA heeft die structuur omdat het nu eenmaal die onderdelen heeft die op de bekende manier aan elkaar gekoppeld zijn. Maar is ieder atoom en molecuul relevant? bijv. van de bases A,T,C,G kan er geen enkel atoom vervangen worden? Is het echt belangrijk dat de helix een bepaalde mate van draaiing heeft? je weet dat de A en B vorm van DNA een net iets andere vorm hebben. De A vorm was iets compacter dan de B vorm. Dat bewijst toch dat er meerdere configuraties mogelijk zijn met dezelfde formule? Dus, zo nauw komt het niet?
PS we hebben CHNOPS. Er zit geen S in DNA? Is dat uitgesloten?
Het vreemde is dat ik tot nu toe dit soort overwegingen nog niet ben tegengekomen in de boeken van Watson en Crick. Ook gek is dat ze zich niet afgevraagd hebben of het anders kon en hoe DNA ooit ontstaan is.

nand braam zei

@ Gert
Ik was leraar chemie aan een laboratoriumschool dus meteen vrij specialistische chemie. Ik denk dat de gewone middelbare schoolboeken voor 4-, 5- en 6-VWO je een behoorlijke basiskennis opleveren, waar je wat mee kunt. Echter het echte “chemisch denken” is wel iets anders. Daar moet je langzaam ingroeien. Het klinkt gek maar je moet eigenlijk leren net te kunnen doen alsof je een atoom/molecuul bent en wat je dan allemaal meemaakt. Zo heb je neem ik aan ook het “denken als een evolutiebioloog” met zijn specifieke eigenaardigheden waar je neem ik aan “ingroeien” kan.

Nu proberen antwoord te geven op je vragen. S in DNA lijkt me hierom moeilijk omdat de dubbele binding tussen koolstof en zwavel veel zwakker is dan die tussen koolstof en zuurstof.
Waarom is dat ? Zuurstof en zwavel staan weliswaar in dezelfde groep van het periodiek systeem, maar zwavel heeft een schil meer en de valentieelektronen (de elektronen die de binding moeten gaan verzorgen) zitten nu juist in de buitenste schil. Dat betekent dan een zwakkere binding (grotere afstand). De verbinding met S i.p.v. O zal dan waarschijnlijk minder stabiel zijn. Bovendien is een waterstofbrug tussen de H van het ene molecuul en de S van het andere molecuul veel zwakker dan de waterstofbrug van het ene molecuul met de O van her andere molecuul (ook weer een kwestie van afstanden). De stabiliteit van de dubbele helix zal naar mijn bescheiden mening dan een stuk minder worden.
Rest antwoord vanavond (moet even wat andere dingen doen).

nand braam zei

@ Gert

Vervolg

Het verschil tussen de A-vorm en de B-vorm van DNA is volgens mij alleen dat bij de A-vorm de conformatie eniszins ingedrukt is. Voor de rest is alles hetzelfde. Ook de H-bruggen zijn volgens mij precies zo intakt als in de B-vorm. Chemisch gezien dus geen verschil, alleen in de conformatie verschil.
Kan er geen enkel atoom of atoomgroep vervangen worden? In eerste instantie lijkt de methyl-groep in thymine overbodig. Als die weg is heb je in feite uracil (zoals het geval is in RNA). Maar nu schijnt juist die methylgroep in thymine voor het DNA weer erg belangrijk te zijn:

http://www.madsci.org/posts/archives/1997-12/879354206.Bc.r.html

Amino-groep in cytosine weglaten.Nog slechts 2 van de 3 H-bruggen over in de combinatie G-C. Dubbele helix nog stabiel ? Amino-groep in adenine weglaten. Nog slechts 1 H-brug over in de combinatie A-T. Dubbele helix nog stabiel?
Gert, voorlopig kom ik niet verder. Als me nog iets te binnen schiet zal ik het melden.

nand braam zei

@ Gert @ Arno @ Martin
Jullie hebben het dan wel veel over Pauling, Watson en Crick en Franklin gehad, maar waarom bleef Erwin Chargaff vrijwel onbesproken? Had die eigenlijk niet de Nobelprijs moeten krijgen?
Hij heeft ontdekt dat DNA uitsluitend uit A, T, C en G bestond. Buitengewoon belangrijk.
Boze tongen beweren dat hij hierom niet de Nobelprijs kreeg:
Hij had zich zeer kritisch getoond ten opzichte van de recombinant-DNA-techniek (genetische modificatie). Een citaat uit 1 van zijn boeken: “Een van de meest verraderlijke en noodlottige eigenschappen van wetenschappelijke modellen is hun vermogen de werkelijkheid te vernietigen, en zich haar plaats toe te eigenen”
Niet bepaald een overtuiging waarmee je vakbroeders ertoe over kunt halen je voor te dragen voor de Nobelprijs.

gert korthof zei

Nand, korte reactie, rest morgen. Chargaff wordt genoemd in de beroemde publicatie van Watson en Crick 25 april 1953 in Nature.
In het boek van A Bos 'Hoe de stof de geest kreeg: de evolutie van het ik', wordt alleen gezegd dat Chargaff vond dat er 4 basen in DNA zaten. Maar dat was allang bekend. Wat Chargaff vond is de verhouding tussen de bases. (A:T=1:1 en C:G=1:1). dat heeft een rol gespeeld bij het model van Watson en Crick. Maar helaas heeft Chargaff zelf nooit de conclusie getrokken uit die vaste verhoudingen dat dat die bases paren vormden in de helix...

gert korthof zei

Nand,
nog een leuke anecdote over Chargaff: hij zat met Linus Pauling op de boot naar Amerika, maar Pauling hoewel hij wist dat Chargaff DNA onderzoek deed, was niet geinteresseerd om met hem kennis te maken. Pauling was toen al bezig met het ophelderen van de structuur van DNA. Pauling heeft dus een enorme kans laten lopen om cruciale informatie uit de eerste hand te krijgen van iemand die al jarenlang bezig was met DNA. Resultaat: Pauling publiceerde een fout DNA model!

gert korthof zei

Nand,
je bent dus als chemicus in een unieke positie om de structuur van DNA te begrijpen, waarom het is zoals het is, terwijl ik als bioloog daar de grootste moeite mee heb. Je manier van denken waarom er geen S in DNA zit, vond ik erg verhelderend en behulpzaam. Een duw in de goede richting. Eigenlijk zit er dus alleen CHNO in de bases en suiker van DNA! maar 4 verschillende atomen dus. simpel dus. Plus P maakt 5. Alleen geen zwavel. Toch kun je oneindig veel moleculen knutselen van CHNOP lijkt me zo.
We hebben gezien dat de draaiingssterkte van de helix niet zo strikt is aan de A en B form, en zelfs de richting links of rechts is kennelijk niet cruciaal gezien de Z-form die left-handed is.

Bedankt voor je link, staat ook behalve moeilijke chemische zaken ook weer nuttige nieuwe informatie in, die weer een beetje helpt om DNA te begrijpen
thymine = 5-methyluracil.
en uitiendelijk te snappen waarom DNA het erfelijkheids molecuul is geworden. Maar dat zal nog een lange weg zijn.

Arno Wouters zei

Gert, ik probeer tegenwicht te bieden tegen Watson's mythe volgens welke er sprake was van een wedloop tussen interessante, theoretiserende, risico-nemende modellenbouwers en saaie risico-mijdende dataverzamelaars, maar ik heb noch Watson noch Crick als charlatans willen afschilderen. Ik heb geen mening over de vraag wie wel en wie niet een Nobelprijs verdienden en ben ook niet erg in die vraag geïnteresseerd.

Jij lijkt mee te gaan in die mythe waar je over Watson en Crick schrijft "Zij hebben het denkwerk gedaan, wat Franklin ook had kunnen doen".

Mijn punt m.b.t. tot de bolletjes en staafjes is dat het werken met mechanische modellen net zoveel of net zo weinig denkwerk is als het werk van Franklin.

Arno Wouters zei

Gert naar wat ik mij herinner zegt Watson in The Double Helix dat W&C de sjablonen voor de onderdelen van de modellen aan Wilkins gegeven hebben en ze een paar maanden later weer ongebruikt meegenomen hebben.

Die modellen op Franklin's tafel zijn (als dit verhaal klopt) dus niet de modellen van Watson & Crick.

Ik herinner me ook vaag dat Watson beweert dat Wilkins tegen hem gezegd heeft dat hij (Wilkins) Franklin opdracht gaf om de onderdelen te maken en dat Franklin antwoordde dat zij de sjablonen nog liever zou gebruiken om Wilkins zijn hoofd in te slaan dan om er onderdelen mee te maken.

Een uiterst onwaarschijnlijk verhaal daar Wilkins niet in de positie was om Franklin opdrachten te geven.

Arno Wouters zei

Gert, ik heb Cricks boek noch gelezen noch in de kast staan.

Arno Wouters zei

Laatste twee alinea's van hoofdstuk 17:

"Upon pressing Maurice, I learned that the jigs for the molecular models had not been touched after arriving at his lab. [...] Rather than build helical models at Maurice's command, she [Franklin] might twist the copper-wire models about his neck. When Maurice asked whether we needed the molds back in Cambridge, we said yes [...]" (nadruk van mij)

Het is me niet helemaal duidelijk of de opmerking dat Franklin de modellen het liefst zou gebruiken om Wilkins de nek om te draaien van Wilkins komt (zoals ik mij meende te herinneren) of een 'vermoeden' van Watson is (ik neig nu tot die laatste interpretatie).