Chemistry Labs

Bài 1

DNA. DNA sợi đôi có tính palindrom gồm hai sợi giống hệt nhau và bổ sung cho nhau, ví dụ dodecanucleotide Drew–Dickerson 5'-CGCGAATTCGCG-3'. (a) Có bao nhiêu dsDNA palindrom dodecanucleotide (12 cặp base) khác nhau? (b) Có bao nhiêu dsDNA palindrom undecanucleotide (11 cặp base)? (c) Giả sử cặp G–C bền hóa duplex hơn cặp A–T; xác suất để việc thay một cặp base chọn ngẫu nhiên của dodecanucleotide bằng cặp G–C làm tăng nhiệt độ nóng chảy TmT_m là bao nhiêu? (d) Dung dịch dsDNA với cinit=1.00×10−6c_{init} = 1.00\times10^{-6} mol dm−3^{-3} được nung đến TmT_m (50% phân li). Tính hằng số cân bằng kết hợp tại TmT_m cho dsDNA không palindrom (KnpK_{np}) và palindrom (KpK_p), lấy nồng độ chuẩn c0=1c^0 = 1 mol dm−3^{-3}. (e) Năng lượng Gibbs kết hợp trung bình trên mỗi cặp base là −6.07-6.07 kJ mol−1^{-1} (G–C) và −1.30-1.30 kJ mol−1^{-1} (A–T). Tại Tm=330T_m = 330 K, dùng Knp=1.00×106K_{np} = 1.00\times10^{6} và Kp=1.00×105K_p = 1.00\times10^{5}: dsDNA ngắn nhất có TmT_m trên 330 K gồm bao nhiêu cặp base, và nó là palindrom hay không? (f) Nghịch đảo nhiệt độ nóng chảy của dodecanucleotide biến thiên tuyến tính theo ln⁡(2cinit/c0)\ln(2c_{init}/c^0): với cinit/10−6c_{init}/10^{-6} = 0.25, 0.50, 1.00, 2.0, 4.0, 8.0 mol dm−3^{-3}, TmT_m = 319.0, 320.4, 321.8, 323.3, 324.7, 326.2 K. Tính entanpi chuẩn ΔH∘\Delta H^{\circ} và entropy chuẩn ΔS∘\Delta S^{\circ} của sự kết hợp hai sợi.
Bước 5/5: Tính ΔH∘\Delta H^{\circ} và ΔS∘\Delta S^{\circ}
← TrướcTiếp →
1Tm=ΔS∘ΔH∘−RΔH∘ln⁡ ⁣2cinitc0  ⇒  slope=−2.0×10−5 K−1⇒ΔH∘=−416 kJ mol−1, ΔS∘=−1.18 kJ K−1mol−1\dfrac{1}{T_m} = \dfrac{\Delta S^{\circ}}{\Delta H^{\circ}} - \dfrac{R}{\Delta H^{\circ}}\ln\!\frac{2c_{init}}{c^0} \;\Rightarrow\; \text{slope} = -2.0\times10^{-5}\ \text{K}^{-1} \Rightarrow \Delta H^{\circ} = -416\ \text{kJ mol}^{-1},\ \Delta S^{\circ} = -1.18\ \text{kJ K}^{-1}\text{mol}^{-1}
Phân tích

Kết hợp ΔG∘=−RTln⁡K\Delta G^{\circ} = -RT\ln K với Km=c0/(2cinit)K_m = c^0/(2c_{init}) cho 1/Tm=ΔS∘/ΔH∘−(R/ΔH∘)ln⁡(2cinit/c0)1/T_m = \Delta S^{\circ}/\Delta H^{\circ} - (R/\Delta H^{\circ})\ln(2c_{init}/c^0). Khớp sáu điểm cho hệ số góc −2.0×10−5-2.0\times10^{-5} K−1^{-1} và chặn 2.845×10−32.845\times10^{-3} K−1^{-1}, suy ra ΔH∘=−416\Delta H^{\circ} = -416 kJ mol−1^{-1} và ΔS∘=−1.18\Delta S^{\circ} = -1.18 kJ K−1^{-1} mol−1^{-1}.