per chi non ha il testo, potresti mettere le immagini su
ImagesHack o altro magari ?
>
> A quanto capisco, nel DNA la T (chetonica) forma con A due
meglio dirla "ammidica" (o piridonica). Il tautomero sarebbe
non un enolo ma l'ISOAMMIDA (o forma idrossi piridinica)
> legami
> idrogeno, tramite i gruppi adiacenti C=O e N-H.
> Il primo si lega con un N-H di A, il secondo con un N di A.
> Quindi nel primo legame il protone proviene da A, nel
> secondo da T.
> Però può avvenire uno scambio: il protone del primo legame
> può passare
> da A a T e il secondo da T ad A, dando luogo alle forme
> tautomeriche:
> per T (enolica) il C=O diventa C-OH e N-H diventa N.
credo si tratti di un caso non tanto frequente di
doppia-FLUSSIONALITA' intermolecolare. Intramolecolarmente è
molto più facile. Ad es. CH3-CO-CH2-CO-CH3 in solventi
polari presente solo come CH3-C(OH)=CH-CO-CH3 è soggetto
alla tautomeria "flussionale" a CH3-CO-CH=C(OH)-CH3 perché
in realtà forma un chelato, uno pseudo ciclo dove il protone
è legato a un O ma già vicino anche all'altro. Questi
composti spesso hanno uno spettro NMR temperatura
dipendente, nel senso che per T superiori a una soglia si ha
coalescenza di segnali ad una sorta di media ponderata dei
vari tautomeri, mentre a T basse si congelano i singoli
tautomeri e i segnali si separano.
Ora la flussionalità, a differenza di altre tautomerie
"assistite dall'esterno" (ad es. dal solvente) non richiede
aiuti, perché si può realizzare un movimento elettrociclico
che non comporta grosse separazioni di cariche elettriche (o
persino nessuna tout court).
In generale una flussionalità INTER-molecolare dovrebbe
essere difficile, ma le due basi del DNA sono tenute in
posizione dal resto della struttura rigida, quindi ci sta
(alla fine, a largo raggio, è in effetti tale e quale a una
INTRA-molecolare anche se gli atomi sono a distanze abissali
misurati "su gomma" ... per via aria sono naturalmente
appiccicati)
>
> Se a questo punto ha luogo la separazione dei due "strands"
> (come dice
> in italiano?) del DNA, in sede di replicazione diventa
> possibile per T
> (enolica) formare *tre* legami idrogeno con la guanina G.
vorrei premettere una mia (oh, non so se sia mia, ma l'ho
coniata all'uopo in altri contesti) classificazione delle
basi azotate NELLA FORMA usuale.
Def. A = acceptor (ha un doppietto hard disponibile, e in
direzione appropriata per accettare un H spiccatamente
positivo, qualora non sia "rotabile")
D = donor (possiede un H spiccatamente positivo, nel
contesto solo legato a O o N).
Ora le basi sono così classificabili (arbitrariamente scelgo
l'ordinamento a partire da un'orientazioen spaziale con il
legame glicosidico di ancoraggio inclinato all'esterno e
verso il basso, comune nelle figure che vedo su google)
Adenina : D+A (li usa tutti !)
Timina/Uracile : A+D+A (usa i primi due, NON i secondi due,
cosa che può fare libera in soluzione)
Guanina : A+D+D (li usa tutti !)
Citosina : D+A+A (li usa tutti !)
veniamo alla tautomeria Adenina Timina alle rispettive forme
isoammidi. Diventano :
Adenina* : A+D
Timina*/Uracile* : D+A+A
questa seconda timina tautomera è effettivamente
complementare alla guanina (ed è analoga alla citosi
Esisterebbe in teoria anche un'altra Timina@, A+A+D, ma essa
si può formare solo per tautomeria ASSISTITA dal solvente,
non per lo scambio flussionale, la circolazione di elettroni.
P.S. imho la facilità della flussionalità che porta a
isomerizzazione (e viceversa) è probabilmente influenzata
dallo stato vibrazionale, simmetrico o asimmetrico, dei due
stretching dei legami X-H.
In uno dei due modi di vibrazione essi sono in fase, e il
trasferimento è facilitato. Nell'altro probabilmente
rimpallano. Il protone si trova distribuito tra due minimi
di energia, asimmetrici rispetto al punto medio dei due
atomi pesanti, ma questi minimi sono spazialmente abbastanza
vicini, e inoltre sono anche poco pronunciati, e hanno una
bassa barriera energetica a separarli. PEr questo la
flussionalità comporta spesso coalescenza dei segnali a T
ambiente o cmq non proprio basse.
Non so però se sia questo a cui ci si riferisce parlando di
"tunnelling del protone".
> Ed ecco avvenuta una mutazione: nel nuovo strand G ha preso
> il posto
> di A.
>
> Ammesso che quello che ho scritto sia almeno vagamente
> corretto, ecco
> una serie di domande.
mi sembra assolutamente corretto, spero che ti torni la
descrizione che ho fatto sulla nomenclatura
accettore/donatore ...
>
> 1. I due tautomeri di una stessa molecola hanno proprietà
> chimiche
> diverse, suppongo.
dipende da cosa si intende per proprietà chimiche (che sono
spesso non dipendenti da solamente IPSE, ma dall'interazione
con altro, spesso altamente "interferente" su questi
ineffabili e VELOCI pre-equilibri).
Persino se parliamo di proprietà "spettroscopiche" dobbiamo
stare attenti alla scala dei tempi di rilassamento vs. T. A
volte nemmeno la spettroscopia distingue bene i tautomeri,
dipende dalla velocità degli equilibri rispetto ai tempi di
rilassamento. I trasferimenti protonici sono molto spesso le
reazioni chimiche PIU' VELOCI persino quando intermolecolari
(assistiti dal solvente). Se poi sono anche flussionali, per
congelarle abbastanza bisogna andare con azoto liquido.
> Per es. nel caso della timina, nel DNA si trova sempre la forma
> chetonica?
Si : questioni di energia di risonanza più favorevoli dei
tautomeri "oxo" (carbonilici)
>
> 2. Ci sono altri modi di conversione spontanea di un tautomero
> nell'altro? (temperatura, condizioni del solvente,
> catalizzatori...)
assolutamente si, in generale. Ma non è detto che siano
operativi nel contesto. Contesto già non costante se
considero la zip ben chiusa o in corso di trascrizione, dove
viene aperta, e verosimilmente si insinua un po' di acqua.
Nella zip chiusa penso ci sia poca acqua DENTRO, un po'
perché l'elevata carica negativa sui due "montanti" e i
gruppi alcoolici schermano, un po' perché ci sono POCHE
"valenze" residue sulle basi azotate.
La Timina ha una valenza residua come Acceptor, l'Adenina
due (sempre accettore) e una come Donor, idem ancora la
Guanina, la Citosina è l'unica con una valenza libera da
Acceptor.
Cmq sia è poca roba, nel senso che l'acqua deve lasciare le
compagne, con cui forma di meglio.
Ah ... non c'entra ma mi viene in mente ora.
Un altro caso di possibile flussionalità (non rilevabile) si
verifica credo nei DIMERI degli acidi carbossilici (presenti
in solventi poco polari e/o non protici e non basici).
Di catalisi per le tautomerizzazioni ne esistono di vari
generi (cineticamente distinguibili in certi casi).
La cosiddetta catalisi SPECIFICA, che comporta interi
trasferimenti protonici (ad opera di basi o acidi che, nel
caso, dovrebbero essere estremamente forti ... perché le
basi azotate sono sia poco acide che poco basiche), sia
catalisi GENERALE, ad opera di generici acidi / basi deboli.
Esiste anche una catalisi "anfotera" da parte di specie che
sono contemporaneamente entrambe le cose. TRa l'altro,
l'imidazolo negli enzimi spesso si alterna facendo sia da
acido che da base nei trasferimenti protonici DA / AD un
substrato.
La temperatura influisce come sempre, ma normalmente le
tautomerie sono già rapide a T.A., persino quelle
intermolecolari. Quelle intramolecolari sono fulminee.
C'è solo un'eccezione rilevante, che qui non CENTRA (tiè !
;) ma è stata stra citata a sproposito : proprio quella
cheto-enolica. Si, perché essa comporta anche acidi "al
carbonio" (non solamente a O, N, F, atomi hard, ma C), che
sono tipicamente acidi "lenti" (il perchè non lo so, ma è così).
Invece la tautomeria ammide-isoammide, o quelle viste, sono
veloci. E la flussionalità accelera enormemente.
>
> 3. Il legame a idrogeno, questo sconosciuto...
> Io non ho mai capito come funziona.
> Leggo (pag. 251) di una buca di potenziale per il protone,
> con due
> minimi.
azz ... se avessi letto TUTTO, avrei scansato la digressione
sui due minimi vicini e poco pronunciati.
> Se è così, ci sono dati su questa buca? (profondità, larghezze)
sicuramente ci sono, ma non li ho, e non mi interessa a
sufficienza cercarli per puro altruismo. E' possibile che
qualche ricerca sulla "fluxionality" possa dare qualche dato
di tipo cinetico cmq. E' un argomento che affascina, e non
limitato alla tautomeria : il Bullvalene (C10H10) è una
molecola flussionale capace di equilibrare i 4 segnali
protonici teorici presenti in milioni di isomeri in un solo
segnale.
In realtà flussionalità riguarda il movimento
elettrociclico, di cui la tautomeria di quei chelati
"mutuali" si avvale non diversamente da altre reazioni.
>
> 4. Immagino che i dati possano cambiare a seconda delle
> molecole
> coinvolte.
che dati esattamente ? Non ho proprio capito questa
precisazione ...
> Dove posso trovare maggiori informazioni?
>
> Tutta la questione ruota attorno a quello che chiamano "effetto
> tunnel" tra le due buche, che secondo me è un modo improprio di
> affrontare il problema, ma questo ora importa poco.
eh ... qui proprio mi esimo del tutto. Per me effetto tunnel
è solo una parola, dogmatica. So che il protone salta per le
ragioni suddette, ma non equivale ad aver capito PERCHE'
salta, diciamo.
>
> Qualcuno forse ricorderà che anni fa (quanti?) posi un problema
> analogo per un altro fenomeno: l'inversione di NH3 e delle
> amine o
> fosfine.
si, me ne ricordo ... ma non saprei ritrovare il post :(
> Non me ne ricordo più niente, però.
> Né di quello che scrissi io, né delle risposte e discussioni
> :-(
> Allora l'interesse era una mia curiosità, mentre ora sembra
> si tratti
> di un argomento di ricerca attiva.
> Chi ne sa qualcosa?
niente nello specifico, solo info "collaterali"
>
> In realtà nel libro che ho citato ci sono i riferimenti a
> diversi
> articoli, ma
> - non so se potrei trovarli
posso mandarti un msg privato al proposito ... anche se
forse mi espongo a un rischio ... ci penso un po' su
> - se anche li trovassi, non avrei tempo di studiarli
> - se pure ci provassi, dubito che arriverei a capirli.
> Anche per questo chiedo aiuto :-)
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1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
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