Плавление нуклеиновых кислот

Активацию рассматривают как суммарный результат физико-химических процессов реорганизации структуры и снижения стабильности макромолекул и мембран. Их термодинамические и кинетические характеристики сходны с показателями тепловой денатурации белков и плавления нуклеиновых кислот. Все химические реагенты и воздействия, вызывающие активацию, влияют на структурную организацию клеточных биополимеров и мембран. Активация спор при низких значениях pH происходит в той же зоне, где и денатурация белков. Основной итог активации — подготовка клетки к следующему этапу прорастания - инициации. [c.107]

При нагревании растворов ДНК в интервале температур от 80 до 90° С происходит плавление нуклеиновых кислот, сопровождающееся изменением вязкости раствора и возрастанием поглощения в ультрафиолетовой части спектра (при 260 нм). Последнее получило наименование гиперхромного эффекта. [c.211]

Важнейший метод получения рекомбинантных ДНК основан на способности нуклеиновых кислот быстро восстанавливать свою структуру после нагревания до 100 °С в сильно щелочной среде (pH 13). При нагревании до 100 С комплементарные пары оснований разрушаются и ДНК диссоциирует на две раздельные цепи. Этот процесс назван денатурацией ДНК ( плавлением ). Выдерживание комплементарных цепей при температуре 65 °С приводит [c.109]

Плавление кристаллического спирального полимера есть поворотная изомеризация, переход спираль — клубок. Сходные процессы играют важную роль в молекулярной биофизике — в физике белков и нуклеиновых кислот (см. ниже гл. 4 и 8). [c.134]

Весьма вероятно, что упорядоченные сополимеры более сложного строения, чем рассмотренные, могут существовать среди природных фибриллярных белков и, возможно, нуклеиновых кислот. Хотя фибриллярные белки состоят из большого числа химически различающихся аминокислотных остатков, тем не менее, многие из этих остатков могут входить в одну и ту же кристаллическую решетку. Если бы все мономерные звенья принимали участие в процессе кристаллизации, следовало бы ожидать типичное для гомополимеров поведение при плавлении, несмотря на химически неоднородный состав цепи. Однако, если определенные звенья исключаются из кристаллизации вследствие стерических затруднений, то процесс плавления изменит свой характер на типичный для сополимеров. [c.114]

Были определены температуры плавления в разбавленных растворах ряда дезоксирибонуклеиновых кислот различного состава [63—65]. Состав оснований, выраженный процентным содержанием пар Г — Ц, изменялся от О до 65 и температура плавления возрастала с ростом концентрации этих пар. Для синтетических нуклеиновых кислот, содержащих только пары А—Т, Тпл равна 65° С для природных дезоксирибонуклеиновых кислот, содержащих около 65% пар Г—Ц она увеличивается до 95° С. Этот факт можно объяснить тем, что обе пары способны к образованию различного числа водородных связей [67] так пара Г—Ц содержит три, а пара А—Т — только две водородных связи, следовательно различные пары вносят не одинаковый вклад в стабильность спирали [63, 64]. [c.134]

Поэтому различие в температурах плавления дезоксирибонуклеиновых кислот следует объяснять интенсивностью водородных связей между цепями, составляющими кристаллическую молекулу. Это сразу же позволяет на формальных основаниях приписать АЯм определяющую роль в плавлении. Влиянием энтропии плавления в данном случае можно пренебречь, несмотря на то, что она вносит существенный вклад в процессы плавления более простых полимеров. Вопрос о том, существуют ли значительные различия конформаций нуклеиновых кислот различного состава, требует еще уточнения. [c.134]

Температуры плавления двухцепочечных ДНК обычно значительно выше температур, при которых способен выжить сам организм. Поэтому термическое разрушение вторичной структуры нуклеиновых кислот, по крайней мере ДНК, вероятно, не имеет большого биологического значения. Известен, однако, [c.224]

Молекулярное плавление — так называемый переход спираль—клубок, которым характеризуются нуклеиновые кислоты при определенных условиях. Нагревание растворов указанных кислот сопровождается возрастанием поглощения в области 260 нм (гиперхромный эффект). Для нуклеиновых кислот различного происхождения температура, при которой наблюдается такое возрастание поглощения ультрафиолета, может быть различной. Эту температуру называют температурой плавления. Характер перехода спираль—клубок обусловливается несколькими факторами. Прежде всего он зависит от природы нуклеиновой кислоты (гомогенные нуклеиновые кислоты плавятся в узком интервале температур, а гетерогенные — в более широком), от содержания в молекулах нуклеиновых кислот Г—Ц-пар, обеспечивающих их дополнительную стабилизацию, от природы растворителя. [c.60]

Со времени опубликования в 1953 г. классического труда Флори по химии полимеров произошло два важнейших события, которые оказали глубокое влияние на всю область химии полимеров. Во-первых, были разработаны методы синтеза стереорегулярных виниловых полимеров. Это расширило область изучения свойств макромолекул в растворе, причем большее внимание стало уделяться методам, позволяющим характеризовать стереорегулярность образца. Оно также послужило стимулом для более тщательного теоретического анализа конформаций цепных молекул. Вторым важным событием явилось открытие существования систем, цепные макромолекулы которых принимают в растворе строго определенные спиралевидные конформации. В результате исследований переходов спираль — клубок в изолированных цепных молекулах было показано, что эти переходы являются одномерным аналогом процесса плавления. Теоретическое значение этого факта выходит за пределы макромолекулярной химии. Это открытие сыграло и другую важную роль. После того как было установлено, что строго определенные конформации в растворе принимают не только биологические макромолекулы, считавшееся ранее само собой разумеющимся разделение природных и синтетических макромолекул стало абсурдным и превратилось в серьезное препятствие на пути развития химии полимеров. Поэтому цель данной книги заключается в том, чтобы привлечь внимание химика, имеющего дело в основном с синтетическими макромолекулами, к необычным данным, полученным при исследованиях белков и нуклеиновых кислот. В ней сделана попытка поднять такие вопросы, как возможность получения синтетических полимеров, обладающих особым сродством к малым молекулам или способностью действовать в качестве сугубо специфических катализаторов. [c.7]

На устойчивость двойной спирали в растворе влияют многочисленные факторы. Образование упорядоченных структур является экзотермическим процессом, и поэтому спирали стремятся расплавиться при повышении температуры растворов ДНК. Из числа сил, стабилизующих нативную форму, водородные связи и диполь-дипольные взаимодействия между пуриновыми и пиримидиновыми остатками, упакованными в двойную спираль [344], должны приводить к выделению тепла. В то же время следует ожидать, что гидрофобное взаимодействие будет эндотермическим. Значение гидрофобного взаимодействия иллюстрируется тенденцией водных растворов ДНК к денатурации при добавлении органических растворителей с большими неполярными остатками [345]. Как и следовало ожидать, высокая плотность заряда, обусловленная ионизованными фосфатными остатками, расположенными вдоль цепи ДНК, обусловливает неустойчивость спиральной конформации. В результате этого добавление умеренных количеств электролитов должно стабилизовать нативную форму ДНК, что и было обнаружено при добавлении таких солей, как галогениды щелочных или щелочноземельных металлов [346, 347]. Если определить температуру плавления (Г ) как температуру, при которой изменения в спектре, характеризующие денатурацию, происходят на 50%, то Т- , по-видимому, будет иметь примерно линейную зависимость от логарифма концентрации катионов щелочных металлов. В типичном случае повышается от 36 до 82° при увеличении концентрации ионов натрия с 0,0003 до 0,1 н. Увеличение концентрации соли приводит также к сужению интервала температур, в котором происходит переход спираль — клубок. В отношении стабилизации спиральной конформации особенно эффективны некоторые двухвалентные иопы, образующие специфические комплексы с фосфатными группами основной цепи ДНК (например, Mg +). Нуклеиновая кислота как бы образует стехиометрические комплексы с этими катионами, причем Тт таких комплексов высока даже при очень слабой ионной силе. При всех условиях переход спираль — клубок происходит в удивительно узком температурном интервале, причем 90% изменений, как правило, происходит в интервале менее 10°. [c.127]

Основной примесью в препаратах ДНК обычно является РНК. Эти две нуклеиновые кислоты невозможно дифференцировать непосредственно по их поглощению в УФ-области. Определение фракции препарата, соответствующей ДНК, можно провести с помощью измерения гиперхромизма, наблюдаемого при тепловой денатурации ДНК (разд. 22.5). При этом поглощение препарата чистой нативной ДНК при 260 нм возрастает приблизительно на 40%. Если вторичная структура примесной РНК разрушается РНКазой, то для РНК гиперхромизма не наблюдается, но если вторичная структура РНК не нарушается, то величина гиперхромизма для пес составляет приблизительно 30%. Плавление РНК происходит при более низкой температуре и в более широком температурном интервале, чем в случае ДНК, поэтому кривые плавления для РНК и ДНК легко различаются. Для определения процентного содержания ДНК в препарате необходимо разделить величину гиперхромизма, связанного с ДНК, на 0,4 и умножить на 100. [c.125]

Имеются данные, что при фотосенсибилизированной инактивации разрывов рибозо-фосфатного остова нуклеиновых кислот не происходит. Как и в случае белков, реакция фотоокисления нуклеиновых кислот приводит к глубоким структурным перестройкам, о чем свидетельствуют изменения вязкости, температуры плавления ДНК, полярографического поведения, иммунологических свойств, чувствительности к гидролитическим ферментам. При фотодинамическом действии образуются также поперечные сшивки между ДНК и белком, что уменьшает экстрагируемость нуклеиновой кислоты из клетки. [c.347]

Давно из)П1ены другие упрощенные схемы - модели, касающиеся плавления нуклеиновых кислот, белков и их комплексов. Эти. модели ранее применяли только к лабораторным закрытым системам переменного состава. После формулировки закона временн ых иерархий (1-2) стало очевидным, что многие из известных моделей можно применять к живым открытым системам, которые на определенных временах являются квазизакрьггыми. [c.12]

Минеральные соединения и обмен нуклеиновых кислот. Ряд катионов принимает непосредственное участие в поддержании вторичной и третичной структур ДНК и РНК. В частности, эта функция приписывается ионам Ре, Си, Мп, 2п, Со и N1, обнаруженным в чистейших препаратах ДНК и РНК. В присутствии некоторых из перечисленных катионов повышается температура плавления нуклеиновых кислот, что свидетельствует о более высокой стабильности их молекул. Предполагают, что указанная стабилизация достигается благодаря возникновению межмолекулярньи сшивок через ионы металлов по типу слоеного пирога . Аналогично этому ионы металлов принимают участие в строении нуклеопротеинов, связывая молекулы белков и нуклеиновых кислот. Вместе с тем обнаружено, что тяжелые металлы (медь, ртуть, кадмий и цинк) изменяют основные этапы реализации генетической информации (синтез ДНК, РНК и белка) у бактерий, водорослей и простейших. [c.437]

ПУРИНОВЫЕ ОСНОВАНИЯ - бесцветные кристаллические вещества с высокой температурой плавления, малорастворимы в воде. П. о.— органические природные соединения, производные пурина, входят в состав нуклеиновых кислот, нуклеотидов, нуклеозидов и некоторых коферментов. Свободные П. о. найдены во многих растениях, в печени, крови, молоке, камнях мочевого пузыря, в рыбьей чешуе и др. Наиболее распространены аденин, гуанин, гипоксаптин. Конечным продуктом пуринового обмена у большинства животных является мочевая кислота. Химические свойства П. о. определяются, главным образом, заместителями в пуриновом ядре. П. о. получают из нуклеиновых кислот, нуклеотидов, нуклеозидов, а также синтетически. [c.206]

Если в белках максимум низкоэнергетической полосы поглощения соответствует Я. г280 нм, то для полинуклеотидов Я,тах = 260 нм (38 500 см ). При исследовании оптических свойств нуклеиновых кислот особенно важной характеристикой является гипохромный эффект. В то время как поглощение денатурированного полинуклеотида примерно равно суммарному поглощению его компонентов, при образовании двухцепочечной структуры с укладкой оснований одно над другим поглощение при 260 нм уменьшается на 34%. Это явление лежит в основе оптического метода исследования плавления полинуклеотидов (рис. 2-28). Физическая природа гипохромного эффекта кроется во взаимодействии тесно уложенных одно над другим пар оснований (стэ-кинг-взаимодействие) [38]. [c.22]

Подобно белкам, нуклеиновые кислоты могут денатурировать. Этот процесс состоит в расхождении цепей двойной спирали ДНК и двухспиральных участков молекулы РНК (в частности, тРНК рис. 2-24). Денатурацию можно вызвать добавлением кислоты, щелочи, спиртов или удалением стабилизирующих структуру молекулы противоионов, например Mg +. В результате денатурации каждая из цепей молекулы приобретает форму беспорядочно свернутого клубка, поэтому данный процесс называют переходом спираль—клубок. Тепловая денатурация нуклеиновых кислот, как и белков, носит кооперативный характер (гл. 4, разд. В.7) и происходит в довольно узком интервале температур характерным параметром процесса является температура плавления. [c.142]

Температурная зависимость поглощения УФ-света при 260 нм (длина волны, при которой свет поглощается нуклеиновыми кислотами эффективнее всего) называется кривой плавления (рис. 2-28). В нативном состоянии нуклеиновые кислоты поглощают свет менее интенсивно, чем в денатурированном. Этот так называемый гипохромный эффект (гл. 13, разд. Б.4.Д) обусловлен стэкинг-взаимодействием между основаниями, плотно уложенными стопками в структуре нативной молекулы. Температура плавления, Т л, — это точка, при которой прирост поглощения составляет половину максимального (рис. 2-28). Чем выше ОС-содер-жание нуклеиновой кислоты, тем более устойчива она к денатурации, причем зависимость Т л от ОС-содержания почти линейна. Для раствора, содержащего 0,15 М КаС1 + 0,015 М цитрата натрия, pH 7,0, справедливо уравнение (2-15). Точное соотношение между ОС-содержани-ем ДНК и Тпл очень сильно зависит от ионного состава и pH среды [87, 88]. [c.142]

Иммобилизация нуклеиновых кислот и олигонуклеотидов позволяет получить сорбенты, способные селективно связывать определенные нуклеиновые кислоты, обладающие комплементарными последовательностями, или белки, обладающие сродством к нуклеиновым кислотам — к молекуле целиком либо ее части. Например, олиго ((1Т)-сефароза широко используется для извлечения эукариотических мРНК из смеси нуклеиновых кислот, так как они имеют поли(А)хвосты на 3 -конце полинуклеотидной цепи. После образования комплементарных комплексов с иммобилизованным олиго((1Т) и отделения всех других компонентов смеси эти мРНК могут быть легко элюированы после повышения температуры %ыше точки плавления соответствующего дуплекса. [c.247]

Однако при анализе фазовых диаграмм таких систем возникают некоторые осложнения. Трудно, например, получить значение температуры плавления чистого ненабухшего полимера. Суш,ествует также вероятность того, что растворитель может войти в кристаллическую решетку и стать составной частью кристаллографической структуры. Например, поглощение воды коллагеном и нуклеиновыми кислотами сопровождается усилением экваториальных рентгеновских рефлексов [14, 15], что указывает на проникновение растворителя в упорядоченную фазу. При этих обстоятельствах условия равновесия, определяемые соотношением (10), уже не достаточны, и должны быть выполнены некоторые дополнительные требования. В частности необходимо, чтобы удовлетворялось равенство [c.54]

Фибриллярны и глобулярные белки, как и нуклеиновые кислоты, обладают кристаллической структурой, в которой сходные по общей структуре, но все же различающиеся химически мономерные звенья входят в одну и ту же кристаллическую решетку. Кристаллографический анализ указывает на стереохимнческую идентичность многих аминокислотных остатков и нуклеотидов . При благоприятных обстоятельствах те же особенности наблюдаются и у простых синтетических сополимеров. В подобных случаях говорят, что звенья неспособны сокристаллизоваться. Рентгеноструктурный анализ выявляет при этом лишь одну кристаллическую структуру, присущую главному компоненту. Зависимость температуры плавления от состава в таких системах отлична от наблюдаемой у статистических или упорядоченных сополимеров. [c.116]

В работах [63—65] были измерены температуры плавления других биологически важных макромолекул, синтетических полинуклеотидов и природных нуклеиновых кислот. В упорядоченном состоянии молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты состоит из двух спирально переплетенных цепей. Кристаллографическая структура, определенная Криком и Уотсоном [66], допускает только один способ образования пар гетероциклическими основаниями, входящими в состав каждой из этих цепей. Анализ состава нуклеиновых кислот показывает, что концентрация пуриновых оснований равна концентрации пиримидиновых оснований поэтому образование пар через водородную связь, по статистическим соображениям, возможно только между адени-ном (А) и ТИМИНОМ (Т), и между гуанином (Г) и цитозином (Ц). При плавлении цепи разделяются и переходят в беспорядочно свернутое состояние. [c.134]

Нуклеотидный состав. Температура плавления двухспиральных полинуклеотидов зависит также от их состава. С увеличением содержания пар гуанин цитозин Гщ двухспиральных молекул линейно увеличивается 145,212,343-347 как показано на рис. 4.18 (ср. с данными о стабильности пар оснований, стр. 225). В качестве модели для установления зависимости Гт полинуклеотида от состава оснований можно использовать синтетические олигонуклеотиды. При наличии возможности образования трех водородных связей на пару оснований температура плавления соответствующих двухспиральных полинуклеотидов повышается. Тем не менее число водородных связей на пару оснований само по себе не определяет однозначно Тщ двухспирального полинуклеотида. Так, для двухспирального комплекса поли-2-аминоаденило-вой кислоты с полиуридиловой кислотой Гщ значительно ниже, чем для двухспирального комплекса полицитидиловой кислоты с полигуаниловой кислотой, хотя число водородных связей у них одинаково Этот эффект уже был отмечен при взаимодействии мономерных компонентов нуклеиновых кислот (см. стр. 227). [c.265]

Фосфатные группы обусловливают большой отрицательный заряд молекул нуклеиновых кислот в области нейтральных значений pH. Электростатическое взаимодействие этих групп друг с другом и с низкомолекулярными ионами в растворе вносит вклад в разность свободных энергий между спиральным и клубкообразным состояниями молекул. Поэтому температура плавления спиральных конформаций оказывается зависящей от количества низкомолекулярных ионов в растворе. С ростом ионной силы электростатическая свободная энергия отталкивания заряженных групп убывает, и температура плавления двойных спиралей возрастает. Опыт показывает, что изменение температуры конформационного перехода примерно пропорционально логарифму концентрации низкомолекулярной соли в растворе. Отметим, что при отсутствии в растворе соли температура плавления ДНК оказывается ниже комнатной, так что ДНК в водном бессолевом растворе при комнатной температуре находится в конформации клубка. В то же время в 0,1—0,15 М растворе NaGl ДНК сохраняет нативную спиральную структуру вплоть до температур 70—90° С. Температура плавления ДНК в растворе заданной ионной силы зависит от состава ДНК, повышаясь с увеличением содержания пар Г—Ц. [c.29]

Прочность водородной связи значительно слабее обычной связи и измеряется энергией в 4—8 ккал1моль. С наличием водородной связи связан ряд особенностей веществ ассоциация молекул и обусловленные ею повышение температур плавления и кипения, отклонения в растворимости, особенности в колебательных и электронных спектрах и т. д. Водородная связь имеет большое значение в природе. Она встречается не только в воде, спиртах, но и в других жизненно важных веществах — белках, жирах и углеводах. В белках, в нуклеиновых кислотах и других биологических веществах водородные связи обусловливают поперечное сшивание цепочных молекул и образование сложных полимерных структур. [c.37]

Несмотря на то что область температурного перехода для ДНК относительно узкая, она все же шире, чем можно было бы ожидать для длинной идеально уложенной спиральной структуры. Внутри этой области с помощью метода электронной микроскопии удалось обнаружить только полностью денатурированные или совершенно нативные структуры [239]. И вновь внутри этой области понижение вязкости быстро достигает предельного значения, а дальнейшее понижение вязкости происходит только при повышении температуры, что указывает на существование известного распределения специфических температур денатурации. Вполне обоснованное объяснение этого заключается в том, что вклад двух типов пар оснований в стабильность спирали различен. В таком случае тепловая денатурация должна была бы зависеть от относительного состава либо всей двуспиральной структуры, либо ее отдельных больщих участков. Показано, что температуры плавления (т. е. точки перегиба на кривых зависимости оптической плотности от температуры), определенные в стандартных условиях (0,15 М хлористого натрия в 0,015 М цитрата натрия) для большого числа дезоксирибонуклеиновых кислот, различающихся по составу оснований, прямо пропорциональны содержанию гуанина и цитозина в нуклеиновой кислоте (рис. 8-20) [240]. Линейная зависимость температур плавления от содержания гуаиин-цитозиновых иар исключительно точна, и поэтому измерение этих температур может быть использовано для определения нуклеотидного состава данной ДНК [241, [c.574]

За исключением влияния молекулярного веса иа вязкость, седиментацию и связанные с ними физические свойства [347—349[, транспортные рибонуклеиновые кислоты по своему поведению сходны с микросомальиыми нуклеиновыми кислотами (рис. 8-34), хотя их нуклеотидный состав совершенно различен. Изменения коэффициента экстинкции и оптического врашения с изменением температуры вновь указывают на суш,ествование структуры, связанной водородными связями [344, 349, 352], и это подтверждается низкой скоростью реакции с формальдегидом [349[. То, что их структура несколько более стабильна и более упорядочена, чем у микросомальных РНК, видно из того факта, что они имеют более высокую температуру плавления и характеризуются более резким подъемом температурной кривой (т. пл. примерно 60 в 0,1 М растворе хлористого натрия, причем возрастание оптической плотности начинается с 40 ). Повышение или понижение ионной силы увеличивает или уменьшает температуру плавления, а мочевина в высокой концентрации заметно влияет на оптическое поглощение даже при комнатной температуре, что обусловлено понижением температуры плавления [349[. Увеличение оптического поглощения в бессолевом растворе фактически достигает того же значения, что и при максимальной температуре (24%). Эти изменения вновь полностью обратимы, и действительно, при нагревании до 70° при pH 6,8 ((X = 0,2) РНК не теряет своей биологической активности [344]. Хотя остаточным гипохромизмом зачастую можно пренебречь, особенно в случае ДНК, можно заметить, что в случае растворимой РНК из печени крысы [351 [ структурный (после нагревания или прибавления 6 М мочевины) гиперхромизм составляет приблизительно 21%, а гиперхромизм при щелочном гидролизе равен 49%. Это показывает, что и в отсутствие вторичной структуры с ее водородными связями значительная часть оснований остается в таком состоянии, что их плоскости параллельны. (Ср. с соответствующими данными для рибосомальной РНК из Е. oli.) [c.622]

Наличие водородной связи объясняет особенности ряда веществ. К этим особенностям относят ассоциацию молекул у спиртов, воды, кислот, что приводит к аномально высоким температурам плавления и кипения. С водородной связью связано наличие димера состава H2F2 и образование кислых солей типа КНРг, NaHp2. Из-за наличия водородных связей фтороводородная кислота в отличие от хлороводородной, бромоводородной и иодоводо-родной является слабой. Возникновением водородных связей объясняются такие свойства воды, как аномально высокие температуры плавления и кипения, большая диэлектрическая проницаемость, большие теплоемкости и теплоты испарения. Водородная связь играет большую роль в свойствах многих органических соединений и биологически важных веществ, например таких, как белки и нуклеиновые кислоты. [c.38]

Если ковалентные силы вдоль цепи — это силы номер 1, то водородные связи — это силы номер 2 (по величине энергии связи), и навязываемая ими спиральная структура макромолекулы называется вторичной структурой белка. В белках, как и нуклеиновых кислотах, мы встречаемся с особым случаем макромолекул с большими внутримолекулярными (нехимическими) силами. Вызываемая силами водородной связи правильная пространственная организация цепи часто называется внутримолекулярной кристаллизацией. И де11Ствительно каждая такая макромолекула напоминает кристалл. Спиральная структура придает ей как ближний, так п дальний порядок. Кроме того, ее механические свойства оказываются исключительными подобная цепь жестка, как палочка. Как мы увидим дальше, аналогия с кристаллизацией может быть продолжена — вторично структуре свойственна точка плавления. Вторичная структура, образуемая системой водородных связе , может быть лучше всего зучена ie на белках, а на модельных пол мерах — простых полипептидах. [c.33]

Гиперхромный эффект — существенное увеличение экстинкции нуклеиновых кислот при их распаде или гидролизе. Обусловлен изменением резонансных свойств азотистых оснований, входящих в состав высокополимерннх полинуклеотидов. В процессе например, температурной обработки нуклеиновых кислот (плавления) наблюдается возрастание поглощения излучения с длиной волны 260 нм на 20—30% по сравнению с исходным материалом, [c.45]

Так, при низких концентрациях противоионов переходосуществляетсяпрннизкой температуре и имеет большую ширину, тогда как при более высоких содержаниях противоионов температура плавления возрастает, и переход становится более резким. Плавление гомогенйнх молекул нуклеиновых кислот является обратимым процессом, поскольку при медленном охлаждении раствора цепи нуклеиновых кислот,объединяясь, образуют снова двойную спираль. [c.60]

Эстраднол — гормон женских половых желез, кристаллизуемый в двух модификациях в виде перистых листочков в температурой плавления 175—177 С и призматических игл с тшпературой плавления 178,5—179,5 С Вырабатывается в яичниках в количестве 1 мг/сут. Вызывает течку и разрастание слизистой оболочки матки у животных. При недостаточности эстрадиола нарушаются циклы менструации, происходят самопроизвольные выкидыши, развивается ожирение. Он влияет на обмен углеводов, белков и нуклеиновых кислот, в частности активирует дезоксирибонуклеазу и дегидрогеназу изолимонной кислоты (см. Эстрогены). [c.294]

Денатурация и ренативация ДНК. Гибридизация ДНК — ДНК и ДНК — РНК. Двухцепочечные структуры ДНК при нагревании, экстремальных значениях pH, обработке мочевиной могут переходить в форму неупорядоченных клубков — денатурироваться. Молекулы нуклеиновых кислот максимально поглощают ультрафиолет при 260 нм за счет поглощения азотистых оснований. Раствор нативной ДНК имеет при 260 нм оптическую плотность на 40% ниже оптической плотности смеси нуклеотидов —. гиперхромный эффект. Поэтому о денатурации ДНК судят по увеличению Е250- При нагревании поглощение при 260 нм возрастает в узком диапазоне температур (точка плавления 80—85 °С). Денатурация обратима, если остались спирализованные участки ДНК. Восстановление структуры ДНК после удаления денатурирующего фактора (за счет комплементарного спаривания оснований нуклеотидов) называется ренативацией ДНК. На явлении денатурации ренативации основан метод гибридизации. [c.295]

Переходы от упорядоченных к беспорядочным конформациям цепных молекул имеют большое значение, поскольку они касаются условий, которые должны поддерживаться для сохранения белков и нуклеиновых кислот в форме, необходимой для осуществления их биологических функций. В то же время явление г рехода спираль — клубок может рассматриваться как одномерный аналог процессов плавления и кристаллизации и поэтому представляет особый теоретический интерес. Рассмотрим сначала переходы в таких изолированных цепях, которые типичны для полипептидов, не учитывая образования мультиплетных спиралей, характерных для нуклеиновых кислот и их аналогов. Ранее было установлено, что характер связи С — N, частично напоминающей двойную, исключает вращение вокруг нее, и поэтому мономерный остаток ведет себя как жесткое звено. Следовательно, для описания относительной ориентации триплета аминокислотных остатков необходимо установить лишь два внутренних угла вращения ф. Когда беспорядочный клубок переходит в идеально унорядоченную конформацию, свобода выбора значений ф утрачивается. В результате этого для цепи, состоящей из Z аминокислотных остатков, переходу в идеальную спираль будет противодействовать прирост свободной энергии, пропорциональный Z — 2. С другой стороны, образованию спирали будут благоприятствовать различного типа взаимодействия между ближайшими соседями. К таким взаимодействиям относятся образование внутримолекулярных водородных связей, гидрофобное взаимодействие и эффекты десольватации, сопровождающие переход боковых цепей из относительно незащищенного состояния в беспорядочном клубке в компактную упаковку вокруг спирали. В целом такие эффекты будут более ярко выражены для остатков, находящихся внутри спирали, чем для остатков, располагающихся на ее концах. Поэтому вклад взаимодействий между непосредственными соседями в свободную энергию образования спирали будет пропорционален Z — б, где б — коэффициент, учитывающий меньшую устойчивость концов спирали. При б > 2 (для а-спирали Шеллманом [368] было принято 6 = 4) свободная энергия перехода беспорядочного клубка в идеальную спираль будет уменьшаться при увеличении Z. Однако, для того чтобы правильно установить условия, определяющие переходы спираль — клубок, необходимо учитывать частично упорядоченные состояния, содержащие разнообразные сочетания последовательностей, свернутых в спирали или в беспорядочные клубки. Результаты, полученные различными исследователями, рассматривавшими эту проблему, аналогич- [c.132]

Эта проблема рассматривалась Райсом и Вада [370], Гиббсом и Ди-марцио [371], Хиллом [372], Зиммом [373] и Лифсоном и Зиммом [374]. Согласно их данным, характеристики конформационного перехода для достаточно длинных цепей не зависят от длины цепи, а переход с изменением температуры довольно резок. Однако, прежде чем сравнивать теоретические результаты с экспериментально наблюдаемыми переходами спираль — клубок в растворах ДНК, следует учесть два дополнительных фактора. Так как ДНК состоит из молекул с очень высокой плотностью ионных зарядов, то нарушение двойной спирали приведет к резкому уменьшению электростатической свободной энергии. Это заставляет предполагать, что добавление электролита, уменьшающего взаимодействие ионных зарядов, присоединенных к макромолекуле, приведет к стабилизации спиральной формы. Экспериментальные данные находятся в качественном согласии с этой точкой зрения, и Шильдкраутом и Лифсоном [347] была предложена количественная теория этого эффекта. Другое осложнение возникает вследствие того, что при спаривании оснований А — Т создается более слабая связь, чем при образовании пар оснований Г — Ц, а также вследствие возможного изменения состава оснований вдоль цепи. Указанные изменения должны привести к расширению интервала плавления. Лифсон [375] обсуждал математический подход к рассмотрению этого фактора, но применение такого подхода в настоящее время ограничивается тем, что нельзя точно доказать последовательность остатков оснований в данном образце нуклеиновой кислоты. [c.134]

Фотоденатурация нуклеиновых кислот является следствием разрушения кооперативной системы слабых нековалентных связей (водородные, гидрофобные и т. д.) и частичного (локального) или полного нарушения двуспиральной структуры Уотсона — Крика (эффект расплетания ). Наиболее вероятно, что денатурация нуклеиновых кислот представляет собой вторичный темновой процесс, вызванный образованием фотопродуктов, хотя не исключена возможность прямого разрыва слабых связей при тепловой диссипации энергии электронного возбуждения оснований, как это предполагается для белков. Несмотря на то, что спектр действия денатурации ДНК совпадает со спектром поглощения тимидина, причастность тиминовых димеров к образованию денатурированных участков в ДНК остается до сих пор сомнительной. Г. Б. Завильгельским твердо установлено, что локальные нарушения вторичной структуры ДНК при ее облучении коротковолновым светом определяются индукцией сшивок между комплементарными нитями ДНК. Наиболее точно такой вывод подтверждается опытами, в которых миграционным путем с ацетофенона на тимин изменялось количество тиминовых димеров в ДНК. При этом каких-либо различий в кривых плавления, отражающих состояние вторичной структуры, у образцов ДНК, содержащих 0,17 и 30% димеров, обнаружить не удалось. В то же время кинетика образования сшивок и локальных денатурационных участков в ДНК идентична. [c.241]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология