27 februari 2012

DNA en "the secret of life"

gastbijdrage Nand Braam

1. Eerste en tweede orde design

Kijk naar de idee van theïstische evolutie, meer speciaal de procestheologie. 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.

DNA ©Bergstrom, Dugatkin (2011) 'Evolution', p. 390

2. Structuur van DNA
Laten we de concrete structuur van DNA eens beter bekijken in onderdelen (zie figuur).

a. suiker
De backbone bestaat uit deoxyribose, ontstaan door ringsluiting van de open keten van de pentose deoxyribose zodat een stabiele 5-ring ontstaat (4 C-atomen in de ring en 1 O-atoom).
Uit een open keten tetrose kun je op papier een ringstructuur krijgen met 4 atomen in de ring (3 keer C + 1 keer O, maar zo’n ringstructuur is niet stabiel (hoeken van 90 graden, teveel afwijking van de tetraëderhoek van koostof, dus te grote ringspanning).
Uit een open keten hexose (bv. glucose) kan een stabiele 6-ringontstaan (5 keer C + 1 keer O).
Echter we hebben een heel lange keten nodig die "slim"compact opgevouwen moet kunnen worden, anders wordt het een rommeltje. Een paar graden uit koers stelt op korte afstand weinig voor, maar op de lange afstand leidt dit tot een heel ander eindresultaat. Een eindresultaat dat waarschijnlijk niet geschikt is om de functies die DNA nu vervult, ook te kunnen vervullen.

b. fosfaat
In de backbone zijn de deoxyribosemoleculen aan elkaar gekoppeld met behulp van fosfaat. De vraag is waarom er geen DNA bestaat met het As-atoom ingebouwd in plaats van het P-atoom? Louter vanuit chemisch-technisch oogpunt gezien is er weinig tegen in te brengen. Het As-atoom verzorgt zijn 3 bindingen met de 3 O-atomen op dezelfde manier als het P-atoom. Omdat As een groter atoom is dan P zal de sterkte van de binding tussen As en O, minder zijn dan tussen P en O, waardoor de verbinding minder stabiel zal zijn.
Nu doet zich de omstandigheid voor dat onderzoekster Felisa Wolfe-Simon aangetoond zou hebben, dat in Lake Mono in Californië bepaalde bacteriën, waar het milieu "stijf" staat van de arseen, inderdaad arseen in hun DNA zouden hebben ingebouwd. Echter de Canadese microbiologe Rosie Redfield zegt dat Wolfe-Simon haar werk niet goed heeft gedaan. Ze deed de experimenten van Wolfe-Simon over en constateert: “We hebben geen gevallen geobserveerd waarbij de arseenrijke culturen groeiden”. Wolfe-Simon en haar team hebben de bacterie kennelijk slordig gewassen voordat ze gingen analyseren, is de conclusie van Redfield. Het meningsverschil is duidelijk in het voordeel van Redfield beslecht: 'Geen tijd' voor grondige test arseen-bacterie

Als het theoretisch niet zo vreemd is als As wordt ingebouwd in DNA in plaats van P en als er dan omstandigheden zijn die in het voordeel zijn van As ten opzichte van P ( in Lake Mono staat het “stijf” van de arseen en is P in de minderheid (normaal in de natuur andersom) en dan gaat de betreffende bacterie toch de P die er is (de As die er ruim voldoende is negerende) inbouwen in het DNA, dan kunnen we zeggen, naar mijn bescheiden mening, dat hier iets bijzonders aan de hand is. Kennelijk vraagt de stabiliteitseis om inbouw van P in plaats van As, ook al is As ruim voldoende aanwezig.

c. De bases

In de treden van de wenteltrap van de dubbele helix in het DNA zijn slechts 4 verschillende basen verwerkt: guanine, cytosine, adenine en thymine. Ze zijn gekoppeld aan de backbone na reactie met de OH-groep die aan het eerste koolstofatoom vastzit van de ringstructuur van deoxyribose.
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.

Zijn er andere atomen mogelijk in de treden van de wenteltrap van DNA dan C, O, N, H? Bv. S in plaats van O? 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 valentie-elektronen (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 het andere molecuul (de elektronegativiteit van zuurstof is veel groter dan die van zwavel; O 3,5 en S 2,5). De stabiliteit van de dubbele helix zal naar mijn bescheiden mening dan een stuk minder worden.

Kan er geen enkel atoom of atoomgroep vervangen worden in de 4 basen?

- 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: Why does uracil replace thymine in RNA?
- Amino-groep in cytosine weglaten. Nog slechts 2 van de 3 H-bruggen over in de combinatie G-C. Dubbele helix waarschijnlijk niet meer stabiel
- Amino-groep in adenine weglaten. Nog slechts 1 H-brug over in de combinatie A-T. Dubbele helix waarschijnlijk niet meer stabiel.

Om de wenteltrap in stand te houden door middel van waterstofbruggen zijn 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.

Krachtige H-brug-vorming is maar beperkt mogelijk (eigenlijk alleen met O en N en F). Met name ook de (volgens mij) noodzakelijk mesomerie in de ring maakt de keuze van geschikte basen beperkt.

Ook de ruimtelijke bouw in de dubbele helix stelt voorwaarden. Afgezien van de noodzakelijke waterstofbruggen 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).

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.


3. Conclusie
Als we nu het verhaal onder 1 koppelen aan de feiten onder 2. mogen we dan zeggen dat in het kader van de procestheologie dit een schoolvoorbeeld is van tweede orde design? DNA is het beste/mooiste geworden in de gegeven omstandigheden.

31 opmerkingen:

harry pinxteren zei

@ nand

waarom zou je willen (kunnen) zeggen dat DNA een schoolvoorbeeld van tweede orde design is? Wat voegt dat toe aan je verhaal? Of omgekeerd: maakt je verhaal tweede orde design aannemelijker?

Er zijn overigens meer voorbeelden van optimaliteit. Om maar wat te noemen: ons netvlies kan een foton detecteren.

nand braam zei

@ Harry

Mijn bedoeling is niet om iets te bewijzen, want dat kan ik niet. Ik ben realistisch, mijn verhaal is geen bewijs dat DNA een tweede orde design is. Waar het mij om gaat is om naast het grote belang van de natuurwetenschap ( ik zal de laatste zijn om het belang van natuurwetenschap te bestrijden) ook aandacht te vragen voor kwesties die weliswaar niet volgens de natuurwetenschappelijke methode opgelost kunnen worden, maar, die volgens mijn bescheiden mening, niet onbelangrijk zijn.
Kort gezegd: geloof en wetenschap hebben een verschillend “taalspel”, maar hoeven elkaar niet uit te sluiten.

gert korthof zei

Nand, dank voor deze bijdrage. HET sterke punt is vooral dat je systematsich molecuul voor molecuul, atoom voor atoom nagaat of ze vervangbaar zijn zonder dat DNA onstabiel of onmogelijk wordt. Dat kan alleen een chemicus. Hoe dieper je DNA bestudeert hoe mooier het wordt!
Je noemde F maar verder geen toelichting. Kun je daar nog iets over zeggen?

harry p zei

@ nand

nee, inderdaad het 'beste/mooiste' sluit geloof niet uit, en omgekeerd al helemaal niet.

Het interessante lijkt mij dat het wel contingentie uit sluit. Volgens mijn bescheiden mening ook geen onbelangrijke kwestie, zonder meteen het woord design in de mond te nemen.

nand braam zei

@ Gert

Een fluor-atoom van het ene molecuul geeft in principe met een watersofatoom van het andere molecuul de sterkste H-brug. De elektronegativiteit van fluor is n.l zeer hoog 4,1. Ter vergelijking elektronegativiteit O = 3,5 en van N= 3,1. Echter fluor kan maar één binding aangaan met een ander atoom.
In de ring van de 4 basen waar het hier om gaat kan F niet zitten vanwege slechts die mogelijkheid van één binding. Fluor dus niet in de ring.

Fluor aan de ring in plaats van de amino-groep: H-brug met O weg, dus vermindering stabiliteit.

F in plaats van O aan de ring zou theoretisch kunnen. Dan 2 problemen : 1. Wordt H-brug nu niet te sterk?? ; er moet op een bepaald moment ook weer ontkoppeld kunnen worden, nietwaar.
2. de dubbel gebonden O aan de ring doet mee aan de mesomerie in de ring; met F i.p.v. O aan de ring vervalt het mesomere systeem in de ring; de vraag is dan of de reactie tussen de N-H groep uit de base en de OH-groep van het deoxyribose, noodzakelijk voor de koppeling van de base aan de backbone, onder afsplitsing van water, dan nog wel kan plaats vinden?

nand braam zei

@ Harry

Ik neem even aan dat je met het begrip contingentie “toeval” bedoeld. In principe sluit ik in deze kwestie (met de nadruk op deze kwestie) toeval weliswaar niet uit, maar acht toeval hier zeer onwaarschijnlijk . Dit is zo’n slim systeem dat kan toch geen toeval zijn, denk ik oprecht. Wat denk jij?
Ik denk hier dus “intentioneel”. Wat is jouw denkwijze, in dit geval?

nand braam zei

@ Harry

Oeps, bedoeld moet zijn bedoelt.

harry p zei

@ nand
dit soort taalfouten valt (hier) helemaal niet op!

Ik kan het me allemaal niet voorstellen, al die contingenties en dan zo'n resultaat als DNA (en er zijn meer voorbeelden: bijvoorbeeld ook de manier waarop DNA opgevouwen zit, je noemt het zelf al even, is (nagenoeg) optimaal volgens ondezoek van het Broad instituut).

Darwinisten doen over dit soort dingen veel te makkelijk. Toeval is een andere naam voor onwetendheid zei Poincare (en Laplace voor hem). En natuurlijke selectie is een veel te algemeen begrip om die onwetendheid op te kunnen vullen-laat ik het zo maar even formuleren.

Het punt is dat met het ingrijpen van de mens die contingentie ook steeds minder wordt. Door ons intentioneel handelen wordt natuurlijke selectie steeds meer kunstmatige, menselijke, selectie. We zien daar nu nog maar het allereerste begin van. Maar de ethische consequenties zien we al duidelijk. En we hebben het daar ook al over gehad.

Hoe kan evolutie zoiets als intentionaliteit opleveren, doelgericht handelen? Contingentie? En als je die maar lang genoeg volhoudt, pak 'm beet, zo'n 3.5 miljard jaar, dus als de dobbelstenen van de evolutie, i.c. de natuurlijke selectie, maar vaak genoeg rollen- krijg je vanzelf ook ethiek en moraal? Ik vind dat een veel te makkelijk verhaal-
een just so story zeg maar ;-)

waarom moest de evolutie zonodig een morele eukaryoot opleveren? Dat apen, i.c. makaken waar FdWaal het altijd over heeft, ook al tekenen van moreel gedrag vertonen, is geen antwoord op die vraag, Voorlopers verklaren niks: verschuiven het probleem alleen maar. Waarom hield de evolutie niet op bij die allereerste voorlopers, die autotrofe organismen? (met dank aan E. Koonin).

pffft dit was wel even kort door de bocht!

Een korte vraag van jou, maar een heel verhaal.....

harry pinxteren zei

@ nand: het kan ook anders, en misschien korter!

'Der allgemeine Lebenskampf der Lebewesen ist daher nicht ein Kampf um die Grundstoffe – auch nicht um Energie, welche in Form von Wärme, leider unverwandelbar, in jedem Körper reichlich vorhanden ist - sondern ein Kampf um die Entropie, welche durch den Übergang der Energie von der heisse Sonne zur kalten Erde disponibel wird'. Ludwig Boltzmann. Der zweite Hauptsatz der mechanischen Wärmetheorie. Vortrag, gehalten in der feierlichen Sitzung der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften am 29. Mai 1886.

Darwinisme, dat is de filosofie, om niet te zeggen, de ideologie van de schaarste: Schaarste is geen natuurwet.

'Man soll nicht Malthus mit der Natur verwechseln', schreef F. Nietzsche in zijn Anti Darwin, Götzendämmerung, 1889.

Ja die Duitsers kunnen het soms mooi zeggen! ;-)

Martin zei

Nand, je schrijft "In de backbone zijn de deoxyribosemoleculen aan elkaar gekoppeld met behulp van fosfaat".

Wat ik in je verhaal mis: als die fosfaat-suiker moleculen aan elkaar gaan zitten op de energetisch meest gunstige manier, dan krijg je toch vanzelf een helix? Je moet daarvoor uiteraard een ruimtelijke model van een suiker-fosfaat groep nemen, en kijken hoe twee van die dingen op elkaar stapelen. Molecuulvorm is, net als de hele chemie, altijd een kwestie van minimale vrije energie, en dat is bij DNA niet anders. Dus onderaan beginnen, eerst met één suiker-fosfaat unit, dan met twee die op elkaar zijn gestapeld, etc.

En de basen koppelen alleen zwak via H-bruggen, dwz. als twee van die helices elkaar tegen komen, dan gaan ze lekker tegen elkaar liggen, uiteraard ook weer op de energetisch meest gunstige vorm; daarom lopen die twee helices in tegengestelde richting.

Dat het een kwestie is van energie, zie je ook aan DNA denaturatie: tussen 90 en 96 graden Celsius gaan de strengen uit elkaar, gewoon omdat dat energetisch (entropisch) gunstiger is: F=U-TS, dus bij hogere T domineert de term -TS Door de zwakke H-bruggen gebeurt dat al rond 90 graden C, dus.

nand braam zei

@ Martin

De energie-kwestie heb ik weggelaten, omdat het chemisch-technische verhaal al moeilijk genoeg is om uit te leggen. Ik bestrijd je verhaal geenszins. Maar de conclusie wordt er voor mij niet anders van n.l. dat het hier gaat om een zeer slim systeem, waarvan ik het zeer onwaarschijnlijk vind dat het zomaar toevallig ontstaan is. Hoe kijk jij daar tegenaan?

Martin zei

Ik vind dat je bij dit soort vragen eerst met simpeler systemen moet beginnen. Zo komen b.v. polipeptiden ook in helix vorm voor: http://en.wikipedia.org/wiki/Alpha_helix. Als je de DNA helix mooi vind dan kun je eerst naar een polipetide helix kijken. Een DNA helix is te danken aan hetzelfde mechanisme.

Blijkbaar gaan A,C,T en G graag aan de suiker kant van een fosfaat-suiker groep hangen. Het feit dat er major en minor grooves zijn in DNA is dan het resultaat van H-binding. Dus DNA kan wel vanzelf ontstaan zijn, net als andere poli-vormen. Waarom DNA erfelijke informatie draagt is weer een andere vraag. Dus als je met "systeem" alleen het molecuul bedoelt dan neig ik naar een natuurlijke verklaring.

Minimalisatie van vrije energie kan mooie strukturen opleveren, die er wel slim uit kunnen zien, maar toch het resultaat van gewone fysische interacties zijn. IJskristallen zijn ook mooi, maar ontstaan toch vanzelf.

nand braam zei

@ Martin

Onder “het systeem” versta ik niet alleen het molecuul maar ook DNA als drager van erfelijke informatie maar ook de minimalisatie van vrije energie. Je gaat me veel te gemakkelijk uit van een “natuurlijke” verklaring hetgeen, volgens mij, geen echte verklaring is. Waarom alleen deoxyribose in de backbone? Waarom alleen deze 4 basen? Waarom As tot nu toe nooit vervanger voor P? Wat toevallig allemaal. Dat gaan we toch niet allemaal aan elkaar praten met het argument minimale vrije energie?

gert korthof zei

Martin, dank voor je fysiche input, leerzaam zoals altijd.
minimale vrije energie: bedoel je dat als fosfaat, deoxyribose, A,T,C,G in een reageerbuis gooit, schudden, en dat DNA dan door selfassemblage ontstaat? (net als een sneeuwvlok)

Ik geef één citaat waar uit blijt dat jou visie ernstig incompleet is: dit zegt Aaron Klug over DNA replicatie:
"The work of a generation of biochemists, notably Arthur Kornberg, has shown that it takes dozens of protein complexes, each involving many proteins to accomplish this. They can be thought of as complex components of several giant molecular machines, which synthesize the new DNA, check it for errors, and pass it on for further interactions which package it in chromosomes."
Aaron Klug (2004) 'The Discovery of the DNA Double Helix', Journal of Molecular Biology, Volume 335, Issue 1, 2 January 2004, Pages 3-26 (available as: klug-DNA.pdf)

Bedenk dat origin of Life onderzoekers niet voor niets een RNA-world laten vooraf gaan aan DNA world. En zelfs een pre-RNA-world vooraf laten gaan aan de RNA world.

Samen met het verhaal van Nand, zijn jullie verhalen enzyme vrij!

gert korthof zei

PS:
Martin jouw standpunt lijkt op dat van Senapathy: als DNA door selfassemblage ontstaat uit zijn bouwstenen dan kan er in de primary pool (dus abiotisch) een compleet menselijke genoom ontstaan.

nand braam zei

@ Gert

Als een verbinding chemisch mogelijk is, komen er daarna meestal ook enzymen voor versnelde
opbouw en versnelde afbraak. Als een verbinding chemisch niet mogelijk is,
hoeven de enzymen voor versnelde opbouw/afbraak ook niet te ontstaan. Misschien een te simpele visie, maar volgens mij toch geen onredelijk standpunt. Hoe denk jij daarover als bioloog?

gert korthof zei

Nand, het klopt dat chemische reacties ook zonder enzymen verlopen, misschien een miljoen maal trager, dus zonder enzymen zou de mens niet kunnen bestaan in zijn huidige vorm, net zoals ieder ander levend wezen.

Je ziet één belangrijk ding in het citaat van Klug over het hoofd: "...which synthesize the new DNA, check it for errors, ..."
error correctie verloopt niet zonder enzymen / enzymsystemen:
neem eens een kijkje bij:
http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_repair
(kijk bv naar de erfelijke ziektes die ontstaan als DNA repair niet (goed) werkt, etc etc etc etc etc etc)

gert korthof zei

Waarschuwing: in de volkskrant Wetenschap zaterdag 25 feb staat een 2 pagina groot sensationeel artikel 'Dit ding gaat uw leven veranderen' met: 3 miljard dna-ltters in 1 kwartier.

Als je kijkt naar het foutpercentage dan zie je onmiddellijk dat deze technieken TOTAAL WAARDELOOS zijn.De genenlezers van Oxford Nanopore hebben een foutpercentage van 1 op de 25 bases, dus 4%. Dit is volstrekt onacceptabel. Eén foute base op 3 miljard bases (= lengte menselijke genoom) veroorzaakt al een erfelijke ziekte!!!
Met het huidige foutenpercentage zou Oxford Nanopore dus 120 miljoen fouten hebben in één menselijk genoom.

harry p zei

interessante materie, maar graag ook de oorspronkelijke vraag/vragen niet vergeten. Nand zinspeelde er een paar keer op, maar er werd verder niet toegehapt.

gert korthof zei

Harry, dat komt...

Martin zei

Ik bedoelde: een helix vorm van een poli-unit zie je wel vaker. Dus dat fosfaat-suiker units dat ook kunnen, en dan dus een DNA backbone formeren, verbaast mij niet. Uiteraard is DNA replicatie nog wel wat anders. Biochemie is vanuit de fysica gezien zeer complex, ik ben al blij als ik een helix vorm kan begrijpen.

Dus: als polipeptiden ook een helix vorm kunnen hebben, wat is er dan zo bijzonder aan een helix? En als twee helices door waterstofbruggen aan elkaar plakken, wat is er dan zo bijzonder aan minor en major gaps? Als je gedenatureerd DNA weer laat afkoelen dan plakken die losse strengen weer gewoon netjes aan elkaar, wat wel aangeeft dat minimalisatie van vrije energie hier aan het woord is. Waar die basen vandaan komen weet ik niet. Die flodderden destijds ook een beetje rond, blijkbaar, en plakten vervolgens aan die poli-fosfaat-suiker helices, zo gaat dat wel vaker in de chemie - dangling bonds zijn niet eenkennig.

Martin zei

Correctie: als twee helices waaraan de bases al vastzitten, via H-bruggen aan elkaar plakken. De eerste vraag is dus waarom die bases zo graag aan een deoxyribose gaan zitten.

Martin zei

"bedoel je dat als fosfaat, deoxyribose, A,T,C,G in een reageerbuis gooit, schudden, en dat DNA dan door selfassemblage ontstaat?"

Dat zou goed kunnen, alhoewel je dat zou moeten uitproberen om te zien of het lukt. Je zou eerst met peptiden kunnen beginnen en zien of die dan vanzelf polipeptiden vormen. Ik ben geen organisch chemicus, ik vermoed dat dat binnen de peptide chemistry allang bekend is. Ellenlange vetmoleculen ontstaan ook vanzelf, dus in de keuken van Moeder Natuur gebeuren wel meer dingen die we niet zo snel kunnen uitrekenen.

Martin zei

Een mooi model van DNA:

http://chemistry.about.com/od/factsstructures/ig/Chemical-Structures---D/DNA-or-Deoxyribonucleic-Acid.htm

Met zo'n model begrijp je de struktuur van DNA beter dan met het abstracte model dat in deze blog getoond wordt. Dat abstracte model toont de chemische bindingen maar niet de echte 3D struktuur.

Lucas Blijdschap zei

Nand, je hebt nu je handen waarschijnlijk vol aan dit kunststukje, maar vergeet niet de nieuwe Blind te lezen, om ook nog eens te reflecteren op de ethiek van dit soort bio-spelletjes. Met o.a. Het Darwin Dilemma en Human Enhancement. Zie: http://www.ziedaar.nl/

Martin zei

"Waarom alleen deoxyribose in de backbone?"

Zie http://en.wikipedia.org/wiki/Phosphodiester_bond


"A phosphodiester bond is a group of strong covalent bonds between a phosphate group and two 5-carbon ring carbohydrates (pentoses) over two ester bonds."

Dit is blijkbaar een sterke covalente binding. Koolstof 5-ringen waren natuurlijk plenty aanwezig in de oersoep, en dan zullen er ook wel heel wat phosphodiester bindingen geweest zijn. De basen bestaan ook allemaal uit 5- en 6-ringen, dus lijken erg op deoxyribose. Men neme een oersoep met wat 5- en 6 ringen die je ongetwijfeld in aardolie en teer tegenkomt, daarbij stikstof, fosfor en zuurstof, en de componenten van DNA komen vanzelf te voorschijn. Daarna doen chemische binding, sterische stabilisatie, A-U en G-C associatie de rest. Plausibel, niet?

Voor de sterische stabilisatie van DNA: Voet & Voet, Biochemistry, hoofdstuk 29. De paren A-U en G-C hebben een veel sterkere associatie dan andere mogelijkheden zoals A-A en C-C.

Dat klopt dus als een bus.

Op http://www.chemicool.com/elements/ kun je zien dat de abundantie van fosfor in de aardkorst ongeveer 600 keer groter is dan die van arseen. Dat maakt de kans op arseen DNA meteen al veel kleiner dan op fosfor DNA.

Martin zei

En dan nog deze:

http://wavefunction.fieldofscience.com/2011/01/phosphorus-beats-arsenicby-factor-of-50.html

Arseen ipv fosfor: no way!

Een fosfor diester bond is 10^17 keer, en dat is dus heeeeel veel keer, zo stabiel als een arseen diester bond.

DNA is geen 2-orde design, maar basic chemistry.

nand braam zei

Even een time-out. Curieus maar waar. Morgen een DNA-onderzoek op het VU-medisch centrum of ik drager ben van het BHD-syndroom. Voor mezelf zou ik dat nooit doen. Ik doe het voor mijn kinderen. Ik zal maar niet alle “witte jassen” waarmee ik word geconfronteerd, vragen of ze zich kunnen identificeren als “medisch personeel”. Na de rel met eyeworks en Ronald Giphart zal de privacy nu wel weer gewaarborgd zijn, neem ik aan.

gert korthof zei

Nand, sterkte op de VU!. Volgens wiki erft BHD dominant over, dus dan kun je geen drager zijn zou ik zeggen. Dus dan zou het een spontane mutatie in de geslachtscellen moeten zijn. Maar er is wel variatie in symptomen. Dat kan verklaren waarom iets dominant overerft zonder (veel) symptomen. Andere genen kunnen invloed hebben op de expressie van het BHD gen.
Wat een samenloop van omstandigheden dat je uitgerekend deze week na een grondige theoretisch-chemische studie van DNA je je eigen DNA laat testen! Als je het niet erg vindt blog ik vandaag een reactie op je gastbijdrage. Ik zie wel.

gert korthof zei

In een Origin of Life scenario moet je rekening houden met een grote diversiteit aan moleculen. Als DNA selfassembleert moeten de componenten van DNA competitie aangaan met honderden andere moleculen waaronder diverse soorten bases en suikers. Zelfs een geslaagd experiment in een reageerbuis met uitsluitend DNA bouwstenen zou geen doorslaggevend bewijs zijn voor selfassemblage in de natuur.

Ik weet niet of dit experiment ooit gedaan is. Misschien nooit omdat je aan DNA puur helemaal niets hebt: het doet niets, het bestaat alleen maar. Ook al zou het stabiel zijn, het heeft geen voordeel. Het is geen opslagmedium voor genetische informatie tenzij ingebed in een levende cel die de base volgorde interpreteert als code voor aminozuur volgorde in eiwitten. Dus omdat het een zinloos experiment is (alleen Senapathy zou het zeer interessant moeten vinden!).

Martin zei

Misschien moet je eerst een beginnen met de vraag of phosphatediester vanzelf kan onstaan.