​

�

​

LA FÍSICA DE LA VIDA

Determinació experimental de l’estructura de l’ADN

Nom: Ivet Güell Peruchet

Tutor: Anicet Cosialls Manonelles

Curs: 2022/2023

​

OBJECTIUS PRÀCTICS:

​

1. Modelitzar l’experiment realitzat per Rosalind Franklin mitjançant una molla de bolígraf en lloc de l’ADN i llum làser en lloc de raigs X.
2. Realitzar 6 experiències relacionades amb els fenòmens de la llum.
3. Determinar experimentalment la fotografia 51.

​

​

OBJECTIUS TEÒRICS:

​

1. Estudiar conceptes relacionats amb fenòmens ondulatoris.
2. Visibilitzar la figura de Rosalind Franklin.
3. Conèixer la historia de l’ADN.

​

​

​

ROSALIND FRANKLIN

• Neix el 25 de juliol del 1920 a Londres
• Quarta de cinc germans
• Ingresa a Cambridge (18anys) per estudiar Química al “Newman College”
• 1924 inicia “Yellow Ship” a càrrec de Ronals Norris
• Tècnica de cristal·lografia al “Laboratorie central des services chimiques de l’État” a París

​

​

LA CRISTAL· LOGRAFIA I LA GRAN TROBALLA

Sal sòdica d’ADN timó de cabra

William Thomas Astbury (1898-1961)

ADN cabra

ADN llevat

ADN d’arenque

Maurice Hugh Frederick Wilkins (1916-2004)

ADN B ↔ ADN A

75% hidratació

92% hidratació

Fotografia de difracció de raigs X de tres fibres (18-30 μm de gruix) de NaADN (75%) mostrant la forma cristal·lina A de l'àcid nucleic. La foto va ser presa per Franklin i Gosling després d' una llarga exposició (116 h)

• L'ió Mg2+ no pot jugar el rol de neutralitzar la repulsió electrostàtica entre fosfats negatius veïns.

​

• L'ADN està fortament hidratat

​

• La gran afinitat de l’ADN (fosfats hidrofílics) han d'estar a l'exterior, no a l'interior de la molècula.

James Watson i Francis Crick

Pauling, Corey i Branson

Bragg Kendrew i Perutz

Estructura de l’ADN actual

GRUPS FOSFATS

Cristal·lografia

• El polímer ADN es troba arreglat en forma d'hèlixs.

​

• Els fosfats es troben en l’exterior de l’hèlix a uns 10 Å del seu eix

​

• Les bases es disposen cap a l'interior de l'hèlix, són paral·leles i uniformement separades en 3.4 Å entre si (com una pila de plats).

​

• El pas de l'hèlix és d'uns 34 Å i, per tant, comprèn uns 10 nucleòtids per volta.

PART PRÀCTICA 1

EXPERIÈNCIES

• 1. Observar del patró de difracció d’una escletxa.
• 2. Observar del patró de difracció de la xarxa de difracció.
• 3. Observar del patró de difracció formant un angle mitjançant dues xarxes de difracció superposades.
• 4. Determinar experimental de la longitud d’ona de la llum d’un làser.
• 5. Estimar experimental del diàmetre d’un cabell i del filferro de la molla del bolígraf.

​

EXPERIÈNCIES

OBJECTIUS

EXPERIÈNCIES

OBSERVACIÓ: PATRÓ DIFRACCIÓ D’UNA ESCLETXA

EXPERIÈNCIES

OBSERVACIÓ: PATRÓ DIFRACCIÓ D’UNA XARXA DE DIFRACCIÓ

EXPERIÈNCIES

OBSERVACIÓ: PATRÓ DIFRACCIÓ MITJANÇANT DUES XARXES SUPERPOSADES

EXPERIÈNCIES

EXPERIÈNCIES

DETERMINACIÓ: LONGITUD D’ONA D’UN LÀSER VERD I VERMELL

1

2

Diferència de camins:

Si A és un màxim:

EXPERIÈNCIES

DETERMINACIÓ: LONGITUD D’ONA D’UN LÀSER VERD I VERMELL

EXPERIÈNCIES

DETERMINACIÓ: LONGITUD D’ONA D’UN LÀSER VERD I VERMELL

EXPERIÈNCIES

DETERMINACIÓ: LONGITUD D’ONA D’UN LÀSER VERD I VERMELL

VERDA: (543 ± 30)nm VERMELLA: ( 630 ± 27)nm

EXPERIÈNCIES

DETERMINACIÓ: DIÀMETRE D’UN CABELL I DEL FILFERRO DE LA MOLLA

EXPERIÈNCIES

DETERMINACIÓ: DIÀMETRE CABELL

EXPERIÈNCIES

DETERMINACIÓ: DIÀMETRE DEL FILFERRO

PART PRÀCTICA 2

MODELITZACIÓ DE L’ESTRUCTURA DE L’ADN

MODELITZACIÓ

MODELITZACIÓ

MODELITZACIÓ

MODELITZACIÓ

MODELITZACIÓ

MODELITZACIÓ

MODELITZACIÓ

MODELITZACIÓ

DETERMINACIÓ

DETERMINACIÓ EXPERIMENTAL DE LA FOTO 51

DETERMINACIÓ

DETERMINACIÓ

DETERMINACIÓ

CONCLUSIONS

1. S’ha aconseguit modelitzar l'experiment realitzat per Rosalind Franklin utilitzant una molla de bolígraf en lloc d'ADN i llum làser en lloc de Raigs X. L’anàlisi del seu patró de difracció és compatible amb una estructura helicoidal.

​

• A partir de les mesures realitzades sobre el patró de difracció de la molla, s’han pogut determinar els seus paràmetres físics amb les condicions corresponents, En són:

​

- Radi “R”: 0,40cm

​

• Pas d’hèlix “P”: (0,97±0,22)cm

​

• “d”: (0,94±0,16)cm

​

• Angle α: 21º

​

3. S’ha pogut determinar experimentalment la fotografia 51 i les mesurades obtingudes han estat les següents: - Angle α: 36º - Pas d’hèlix P: 3,4nm - Radi “R”: 0,75nm.

​

CONCLUSIONS

​

4. S’ha intentat superposar dues molles de bolígraf per tal d’aproximar-se més a l’estructura real de l’ADN, però el patró de difracció obtingut és molt difícil d’interpretació, i no és compatible amb una estructura de doble hèlix. Caldria que hagués desaparegut el màxim de difracció corresponent a l’ordre m=4.

​

5. S’ha determinat experimentalment la longitud d’una llum làser vermella i verda amb l’obtenció de λvermell = ( 630 ± 27)nm i ( 543 ± 30)nm respectivament.

​

6. Ens hem pogut familiaritzar amb la física experimental relativa a diferents fenòmens ondulatoris de la llum com les interferències i difraccions. En són:

​

• Els patrons de difracció generats a partir d’una escletxa o bé xarxa varien segons l’angle en que posicionem aquestes darreres.

​

• El diàmetre d’un cabell és de: 1,0·10-4m

​

• El diàmetre filferro 0,36 cm

​

7. S’ha intentat donar visibilitat la figura de Rosalind Franklin, que va tenir un paper destacat en el desenvolupament de la biologia molecular: el descobriment de l’estructura de l’ADN.

​

AGRAÏMENTS

REFERÈNCIES BIBLIOGRÀFIQUES

REFERÈNCIES BIBLIOGRÀFIQUES

REFERÈNCIES BIBLIOGRÀFIQUES

REFERÈNCIES BIBLIOGRÀFIQUES

GRÀCIES!