Ist ein DNA-Molekül ein einzelner Polynukleotidstrang oder zwei miteinander verbundene?

Hmm, ich denke, dass der Lehrer tatsächlich Recht hat und dass die vorherige Erklärung, obwohl sie sich sehr schön auf Lehrbuchdiagramme bezieht, ein wenig irreführend ist.

Das Problem hier ist die Natur einer Wasserstoffbrücke innerhalb der DNA-Struktur. Im chemischen Kontext ist ein Molekül im Allgemeinen eine Ansammlung von Atomen, die hauptsächlich über kovalente Bindungen miteinander verbunden sind. Wasserstoffbrückenbindungen sind von Natur aus vorübergehend - wenn sie es nicht wären, könnte die doppelsträngige DNA nicht zum Lesen geöffnet werden! Ein DNA-Strang vom 5'-Ende bis zum 3'-Ende ist also ein Molekül. Der umgekehrte Komplementstrang dazu ist ein weiteres DNA-Molekül. Dies ist wichtig, denn wenn Sie beispielsweise eine PCR-Reaktion durchführen, würden Sie einzelsträngige DNA als Primer verwenden - dies wäre also ein DNA-Molekül. Auch wenn wir Wasserstoffbrückenbindungen als Mittel zur Definition einer molekularen Spezies verwenden würden,

Aber was ist mit der Doppelhelixstruktur? Nun, das ist eine Folge der chemischen Struktur jedes Nukleotids (und der chemischen Eigenschaften dieser Atome), unterstützt durch die Wasserstoffbindung, um die Atome dicht zusammenzupacken - es ist eine Form, die von der Thermodynamik der intermolekularen Wechselwirkungen zwischen den beiden angenommen wird Moleküle der DNA.

Ein DNA-Strang ist also ein Molekül. Zwei DNA-Stränge (zwei Moleküle) geben uns die natürliche, stabile, helikale Form.

Wie Sie betont haben, ist es eine gute Sache, obwohl dies grundlegende Biologie sein mag, eine Klärung zu suchen, wenn Sie widersprüchliche Informationen erhalten. Es ist dir nicht peinlich zu fragen. :)

.. unser Molekularbiologielehrer sagte uns, dass eine DNA-Doppelhelix aus zwei DNA-Molekülen besteht, die durch Wasserstoffbrückenbindungen miteinander verbunden sind.

Bei allem Respekt, Ihr Lehrer liegt falsch. Ein einzelnes, doppelsträngiges DNA-Molekül besteht aus zwei spiralförmigen Polynukleotiden , die über Wasserstoffbrückenbindungen miteinander verbunden sind .

Hervorhebung jedes Polynukleotids

Highlight der Wasserstoffbrückenbindung

Und nur zur weiteren Validierung, laut Molecular Biology of the Cell, 4. Aufl. , von Alberts B., Johnson A., Lewis J., et al.:

Ein DNA-Molekül besteht aus zwei langen Polynukleotidketten, die aus vier Arten von Nukleotiduntereinheiten bestehen. Jede dieser Ketten ist als DNA-Kette oder DNA-Strang bekannt. Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basenteilen der Nukleotide halten die beiden Ketten zusammen.

Es scheint also, dass Ihr Lehrer jedes Polynukleotid, auch bekannt als DNA-Strang, als DNA-Molekül bezeichnet. Stattdessen sollte sie den Wortlaut verwenden: Ein einzelnes DNA-Molekül besteht aus zwei DNA-Strängen, die spiralförmige Polynukleotide sind.

Dies ist kürzlich wieder aufgetaucht, also lassen Sie mich meine eigenen Argumente zu einer meiner Meinung nach rein semantischen Frage zusammenfassen.

• Rein chemisch gesehen ist nach der IUPAC-Definition weder die doppelsträngige DNA (dsDNA) noch ihre einzelnen getrennten Stränge ein Molekül, sondern, wie im Wikipedia-Artikel angegeben , ein mehratomiges Ion.

• Wenn man den Begriff „Molekül“ auf Ionen ausdehnt und nur die historischen Kriterien der kovalenten chemischen Bindung und Unteilbarkeit (wie sie auf kleine chemische Spezies angewendet werden) berücksichtigt, würde man zu dem Schluss kommen, dass die einzelnen getrennten DNA-Stränge Moleküle waren, dsDNA jedoch nicht – die vollständige Gegenteil der Behauptung in der akzeptierten Antwort!

• In der Praxis sprechen jedoch viele Autoren von dsDNA als Molekül, vermutlich weil sie es konzeptionell anders sehen als die beiden (verschiedenen) Einzelstränge. Ich akzeptiere dies als Verwendung , betone aber, dass es nicht auf einer formalen Neudefinition des Begriffs „Molekül“ für die Molekularbiologie basiert, die mir bekannt ist.

• Obwohl einige Lehrbuchautoren es vermeiden, den Begriff „Molekül“ für die einzelnen Stränge der dsDNA zu verwenden – vermutlich aus Gründen der Klarheit der Erklärung –, ist dieser Gebrauch bei anderen weit verbreitet (z. B. in Lakowicz, DNA Technology ).

• Es scheint absurd zu argumentieren, dass das einzelsträngige DNA-Genom von beispielsweise dem SV40-Virus ein Molekül ist, ein einzelner Strang eines zirkulären dsDNA-Plasmids jedoch nicht. Die Situation wird in der vergleichbaren Frage für RNA verschärft. Betrachten Sie dsRNA-Viren, bei denen ein Strang in großen Mengen synthetisiert wird: Was wird synthetisiert, wenn es kein RNA-Molekül ist?

• Aber ebenso scheint es absurd zu argumentieren, dass dsDNA kein Molekül ist, sondern beispielsweise durch chemische Quervernetzung eines wird.

• Meines Erachtens wäre diese Frage nur dann von praktischer Bedeutung, wenn durch die Anwendung der Bezeichnung „Molekül“ sowohl auf dsDNA als auch auf ihre Einzelstränge Mehrdeutigkeiten entstehen könnten . Ich sehe per se keine solche Zweideutigkeit und behaupte, dass dies eine rein semantische Frage ist.

Daher schließe ich, dass Behauptungen, der Begriff „Molekül“ sei entweder auf dsDNA oder umgekehrt auf ihre einzelnen Einzelstränge beschränkt, sowohl sinnlos als auch unbegründet sind.