Двойное нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты. Основным типом организации вторичной структуры нуклеиновых кислот является двойная спираль, состоящая из двух полинуклеотидных цепей. Существует ли со стороны регулярной структуры спирали дополнительное-воздействие на воду по сравнению с воздействием отдельных нуклеотидов Этот вопрос исследовался акустическим методом для различных типов спиральных структур полинуклеотидов [149], В качестве гидратационной характеристики использовали концентрационный инкремент скорости ультразвука А, который связан с парциальными объемами и сжимаемостью соотношением [c.61]

Слова Дельбрюка были немедленно переданы Полингу, который тут же написал мне письмо. Первая его часть выдавала скрытое беспокойство в ней ничего не говорилось о сути дела, и она содержала только приглашение на конференцию по белкам, к которой он решил добавить еще и доклады о нуклеиновых кислотах. Потом он все же раскрывал карты и просил сообщить подробности изящной новой структуры, о которой я писал Дельбрюку. Читая это письмо, я вздохнул с облегчением, сообразив, что в момент доклада Лайнуса Дельбрюк еще не знал о комплементарной двойной спирали. Он имел в виду не ее, а идею соединения подобного с подобным. К счастью, к тому времени, как мое письмо ДОШ.ЛО до Калифорнийского технологического института, наши пары оснований уже сложились. Если бы не это, я оказался бы в ужасном положении мне пришлось бы сообщить Дельбрюку и Полингу, что я поспешил написать им об идее, возникшей у меня всего за двенадцать часов до этого и прожившей лишь двадцать четыре часа. [c.121]

С помощью рентгеновских спектров было установлено, что дезокси-нуклеиновые кислоты, ио-видимому, представляют собой двойные молекулы , состоящие из двух цепей, одна из которых винтообразно обвивает другую. Основания, входящие в состав одной цепи, связываются водородной связью с основаниями другой (например, гуанин с цитозином, аденин с тиминам). Дезоксинуклеиновые кислоты, вероятно, составляют основу или существенную часть генов. Они всегда содержатся в хромосомах, но отсутствуют в других частях клеток. [c.1049]

Нуклеиновые кислоты-это биополимеры с высокой молекулярной массой, которые переносят наследственную информацию, необходимую для размножения клеток. Кроме того, нуклеиновые кислоты контролируют развитие клеток, регулируя синтез белков. Полимерная цепь нуклеиновых кислот состоит из чередующихся фосфатных и рибозных сахарных остатков, к которым присоединены органические основания. Полимерная молекула ДНК имеет вид двойной спирали, сохраняющей свою форму благодаря водородным связям между органическими основаниями, которые расположены друг против друга в двух цепях спирали во взаимодополняющей последовательности. [c.464]

Эти эффекты еще увеличиваются у полимерных молекул, несущих большое число зарядов, например у нуклеиновых кислот. Прочность комплексов в этом случае может изменяться на несколько порядков при изменении ионной силы раствора. Например, двойная спираль ДНК есть комплекс двух отрицательно заряж енных полимерных анионов нуклеиновой кислоты. Поэтому для существования ДНК в виде двойной спирали нужно, чтобы ионная сила раствора не была бы слишком низкой. Конечно, говоря о таких огромных молекулах, можно рассуждать лишь качественно, так как использовать уравнение Дебая — Гюккеля, выведенное для точечных зарядов, неправомерно. [c.266]

В соответствии с известной моделью Уотсона и Крика [27] нуклеиновые кислоты образуют двойную спираль, состоящую из двух цепей, в которых гетероциклические основания одной цепи связаны водородными связями с основаниями другой цепи. При этом всегда оказываются связанными друг с другом остаток аденина с остатком урацила или остаток гуанина с остатком цитозина. Обе комбинации очень близки по размерам, поэтому несмотря на их чередование поли-нуклеотидная цепь имеет высокую пространственную регулярность. [c.646]

Нуклеиновые кислоты так же, как белки, обладают вторичной структурой, имеющей большое значение для биологических процессов. Установлено, что ДНК существует в виде двойной спирали, образованной при соединении двух самостоятельных [c.319]

Водородные связи играют важную роль не только в химии, но и в биологии. В частности, они обусловливают образование двойной спирали нуклеиновых кислот, обеспечивающей передачу информации в живом организме. [c.117]

Еще более важна ее роль во многих биологических процессах, так как водородные связи благодаря их незначительной прочности легче возникают и рвутся. Установлено, что определенные конфигурации полипептидных цепей в протеинах удерживаются прочно благодаря водородным связям они же обусловливают поперечные связи в двойных спиралях нуклеиновых кислот, что играет большую роль в механизме наследственности. [c.53]

Вторичная структура нуклеиновых кислот создается за счет взаимодействия соседних по полинуклеотидной цепи мономерных звеньев, а в случае двуспиральных молекул (нли участков молекул) также взаимодействием нуклеотидных остатков, находящихся напротив друг друга в двойной спирали. Третичная структура нуклеиновых кислот организуется за счет взаимодействия нуклеотидных остатков, принадлежащих различным элементам их вторичной структуры. [c.20]

Для того чтобы более подробно описать В-форму ДНК, а также превращения ее в другие формы двойной спирали, рассмотрим пространственную структуру мономерных звеньев нуклеиновых кислот и межмолекулярные взаимодействия, приводящие к образованию двойной спирали. [c.22]

Верхнюю фракцию осторожно отсасывают с помощью шприца в колбу. Повторяют обработку хлороформом и изоамиловым спиртом еще 2—3 раза, пока раствор нуклеиновых кислот не станет прозрачным. Полученный раствор отсасывают и медленно выливают в стакан с двойным объемом охлажденного 96%-ного этилового спирта, помешивая при этом спирт круговыми движениями. Выпадают белые спиралевидные образования — нуклеиновые кислоты. Для более полного осаждения раствор переливают из стакана в стакан. Спиралевидные нити осторожно переносят палочкой в стакан с небольшим количеством 70%-ного этилового спирта, повторяя операцию 2—3 раза с новыми порциями спирта. Затем нуклеиновые кислоты промывают сначала смесью спирт—эфир (1 1), затем эфиром и оставляют сушиться при комнатной температуре. [c.167]

Гистоны. По современным представлениям, это основные белки, связанные с двойной спиралью ДНК и контролирующие репликацию нуклеиновых кислот. [c.494]

Основные изменения, внесенные нами, учитывают последние работы в области химии нуклеиновых кислот [2, 3]. Все операции проведены с помощью отечественных ионитов—КУ-1, КУ-2 и АВ-17. Для ускорения процесса выделения и очистки нуклеотидов применена двойная хроматография — предварительное разделение и окончательная очистка. [c.94]

Установление структуры ДНК и РНК оказалось возможным в результате одновременных усилий многих исследователей. То, что известно сейчас о строении этих нуклеиновых кислот, было выяснено благодаря применению электронной микроскопии для наблюдения некоторых самых маленьких молекул ДНК, рентгеновского дифракционного анализа, расщеплению молекул нуклеиновых кислот на составные части и, наконец, благодаря блестящей догадке Уотсона и Крика о существовании двойной спирали. В частности, химический анализ показал, что в молекулах ДНК всегда содержится приблизительно равное число единиц Т и А, а также равное число единиц Ц и Г. Это подтвердило догадку, что пары оснований Т и А, а также Ц и Г связаны друг с другом. Генетический код определяется последовательностью комбинаций этих оснований, которая может иметь, скажем, такой вид АТ, АТ, ГЦ, АТ, ГЦ, АТ, ГЦ, ГЦ, ГЦ и т.д. [c.486]

Что же можно сказать о вторичной структуре нуклеиновых кислот Приведенная ниже картина находится в соответствии как с химическими данными, так и с результатами рентгеноструктурного анализа. Две полинуклеотидные цепи, идентичные, но ориентированные в противоположном направлении, закручены друг относительно друга в двойную спираль, имеющую диаметр 18 А (1,8 нм) (схематически показана на рис. 37.8). Обе спирали являются правыми и содержат по 10 нуклеотидов на один виток. [c.1062]

Каким же образом связана структура нуклеиновых кислот с их функциями в наследственности Нуклеиновые кислоты контролируют наследование свойств на молекулярном уровне. Двойная спираль ДНК является хранилищем наследственной информации организма. Информация записана в виде последовательности оснований в полинуклеотидной цепи это сообщение, написанное при помощи алфавита, состоящего из четырех букв — А, Г, Т и Ц (аденин, гуанин, тимин и цитозин). [c.1064]

Для биологических процессов наиболее важны белки, которые образуют комплексы с двойными липидными слоями, сахаридами и нуклеиновыми кислотами. Некоторую информацию об этих белках можно получить из уже исследованных взаимодействий белок — лиганд. Для расширения наших представлений в этой области необходимы данные о трехмерных структурах таких комплексов. [c.272]

Иную природу имеют межплоскостные взаимодействия оснований. Гетероциклические основания нуклеиновых кислот достаточно гидрофобны, т. е. в водном растворе им выгоднее расположиться друг над другом и тем самым уменьшить контакт с молекулами воды. При образовании таких стопок во взаимодействие вступают функциональные (С=0 и С—ЫНг) группы одного основания и я-элект-ронные системы соседнего с ним по вертикали основания. Поэтому стэкинг-взаимодействия оснований (в двойной спирали ДНК, например) зависят как от состава комплементарных пар, так и от их последовательности (рис. 13). [c.26]

Наконец, несколько слов о ситуации, наблюдаемой в ряду синтетических и природных полимеров. Термин первичная структура определяет строение полимера, а также конфигурацию всех хиральных центров, входящих в основную и в боковые цепи полимера. Если конформация цепи полимера известна, то говорят о вторичной структуре . В случае полимеров, в частности некоторых белков, нуклеиновых кислот и полисахаридов, может происходить дополнительное упорядочение структуры за счет множества слабых нековалентных взаимодействий между несколькими цепями (эти взаимодействия могут быть как внутримолекулярными, так и межмолекулярными). Термин третичная структура , может быть использован для описания молекул с известными первичной и вторичной структурами в том случае, если они находятся в меж-молекулярном взаимодействии, например образуют двойные нли тройные спирали. [c.33]

Полинг считал, что предложенную им спиральную модель молекулы можно распространить и на нуклеиновые кислоты. В начале 50-х годов английский физик Морис Хью Фредерик Уилкинс (род. в 1916 г.) изучал нуклеиновые кислоты методом дифракции рентгеновских лучей, и результаты его работы можно было использовать для проверки справедливости предположения Полинга. Английский физик Фрэнсис Гарри Комптон Крик (род. в 1916 г.) и американский химик Джеймс Дьюи Уотсон (род. в 1928 г.) установили, что удовлетворительно объяснить результаты дифракционных исследований можно, лишь несколько усложнив модель молекулы. Каждая молекула нуклеиновой кислоты должна представлять собой двойную спираль, образованную навитыми вокруг общей оси цепями. Эта модель Уотсона — Крика, предложенная ими впервыев 1953г., сыграла важную роль в развитии генетики . [c.131]

Наличие дополнительного воздействия на воду со стороны двойной спирали, по сравнению с суммой воздействий отдельных атомных групп, должно давать положительные значения бЛад [149]. Если при образовании спирали изменение гидратации определяется лишь уменьшением доступности для воды атомных групп полинуклеотида, то бЛад должна быть отрицательна. Для всех исследованных спиральных структур, существенно различающихся между собой, бЛад<0 (см. рис. 3.13). По абсолютной величине значения бЛад вполне соответствуют тем, которые следует ожидать, если все гидратационные изменения при образовании спирали обусловлены только уменьшением доступности для воды атомных групп полинуклеотида [149]. Поэтому в случае нуклеиновых кислот имеющиеся экспериментальные данные свидетельствуют об отсутствии значительного дополнительного воздействия на воду со стороны регулярных спиральных структур, охватывающих значительные объемы вокруг макромолекулы. [c.62]

Белки, нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), полисахариды являются биологическими полиэлектролитами. В водном растворе Na l ДНК находится в виде двойной спирали, состоящей из двух закрученных относительно друг друга полинуклео-тидных цепей, Полиэлектролитные свойства ДНК обусловлены наличием фосфатных групп. Эти группы нейтрализованы противоионами — ионами Na+. Коионами являются ионы СГ. Из-за высокой плотности зарядов фосфатных групп в двухспиральной ДНК доля диссоциированных противоионов равна [c.211]

Белки, нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), полисахариды являются биологическими полиэлектролитами. В вОдном растворе Na l ДНК находится в виде двойной спирали, состоящей из двух закрученных относительно друг друга полинуклеотидных цепей. Полиэлектролитные свойства ДНК обусловлены наличием фосфатных групп. Эти группы нейтрализованы противоионами — ионами Na+. Коионами являются ионы С1". Из-за высокой плотности зарядов фосфатных групп в двухспиральной ДНК доля Диссоциированных противоионов равна л 0,24. Разрушение ДВОЙНОЙ спирали (денатурация) сопровождается уменьшением плотности заряда. При этом доля диссоциированных противоионов существенно увеличивается. [c.175]

Представление о строении нуклеиновых кислот нуклеозиды и нуклеотиды. Гетероциклические основания, рибоза (дезоксирибоза) и фосфорная кислота как структурные единицы нуклеиновых кислот. Представление о строении РНК и ДНК. Биологические функции ДНК и РНК. Рибосомальные, информационные и транспортные РНК. Связь между строением и биологическими функциями нуклеиновых кислот. Двойная спираль как модель молекулы ДНК. Роль водородных связей аденин — тимин и гуанин — цитозин в образовании двойной спирали. Правило Ча )-гаффа. Проблема передачи наследственной информации. Вещество, энергия и информация — необходимые компоненты при синтезе белка. Гснетическин код как троичный неперекрывающийся вырожденный код. [c.249]

Водородные связи играют исключительную роль в биохимии. Они образуются при многочисленных фермент-суб-стратных взаимодействиях, иммунологических реакциях, обеспечивают и обусловливают снециф ику взаимодействия ойнований нуклеиновых кислот в двойной спирали ДНК, при переносе информации от ДНК к РНК и далее к белковым структурам. Уотсон и Крик показали, что единственно возможной структурой двойной спирали ДНК является такая, при которой пу ин одной цепи образует комплементарную пару с пиримидином другой цепи при помощи водородных связей [c.39]

Цепными реакциями помимо реакций с галогенами и процессов термического распада являются многие реакции окисления органических и неорганических веществ кислородом, а также процессы полимеризации мономеров, содержащих двойные связи. Например, полимеризация амида акриловой кислоты СН 2 = СН — ONHg, которая в последние годы нашла широкое применение в биохимии для получения полиакриламидных гелей, позволяющих эффективно проводить разделение сложных смесей белков и нуклеиновых кислот. [c.317]

На основании рентгеноструктурного анализа и ранее полученных данных о строении нуклеотидов и нуклеиновых кислот Уотсон и Крик предложили для ДНК структурную модель, согласно которой макромолекула ДНК имеет форму спирали, причем в спираль закручены одновременно две молекулы ДНК (двухцепочечная спиральная структура). Эта двойная спираль имеет одну общую ось и построена так, что основания обеих цепей расположены внутри спирали, а углеводные остатки с фосфатными группами — снаружи спирали (рис. 51, 52). При этом основания одной молекулярной цепи с основаниями другой цепи образуют строго фиксированные пары, соединенные друг с другом водородными связями. Симметричное построение спирали требует постоянства межспиральных расстояний, а это возможно лишь в том случае, если размеры пар оснований, расположенных друг против друга, будут одинаковыми. Такому условию отвечают пары, построенные из одного пуринового и одного пиримидинового основания аденин — тимин и цитозин — гуанин, что обеспечивает и максимальное число водородных связей в спирали [c.362]

Полиамины составляют ряд родственных соединений, частично образующихся из аргинина они присутствуют во всех клетках в относительно больших количествах (зачастую в миллимолярных концентрациях). Содержание полиаминов в клетках часто находится в стехио-метрическом соотношении с содержанием РНК. Однако у Т-четных бактериофагов н большинства бактерий содержание полиаминов ассо-ииировано с ДНК. Полиаминам приписывают множество функций. Они могут в известной мере замещать клеточный К" " и M.g + и, видимо, играют существенную регуляторную роль в процессах синтеза нуклеиновых кислот и белков [36]. Спермидин, по всей вероятности, играет специфическую роль в процессе клеточного деления [40а]. Полиамины могут взаимодействовать с двойной спиралью нуклеиновых кислот, образуя мостики между полинуклеотидными цепями в этом случае положительно заряженные аминогруппы взаимодействуют с отрицательно заряженными фосфатами остова нуклеиновых кислот [40]. В одной модели (предложенной Тсубои [40Ь]) тетраметиленовая часть молекулы полиамина укладывается в малой бороздке, связывая три пары оснований, а триметиленовые группы (одна в спермидине и две в спермине) образуют мостики между смежными фосфатными группами [c.99]

Скорость восстановления (ренатурации) двойной спирали зависит от вероятности столкновения двух комплементарных нуклеотидных последовательностей и их концентрации в растворе. Скорость реакции гибридизации можно использовать для определения концентрации любьсс последовательностей РНК или ДНК в смеси, содержащей и другие фрагменты нуклеиновых кислот. Для этого необходимо иметь чистый одноцепочечный фрагмент ДНК, комплементарный к тому фрагменту, который надлежит выявить. Обычно фрагмент ДНК, полученный клонированием либо химическим путем, метят по Р в целях прослеживания включения фрагмента в состав дуплексов при гибридизации. Одноцепочеч- [c.110]

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]

Ультрафиолетовые спектры поглощения определяются возбуждением электронных уровней атомов и молекул и обладают максимумами, положение которых характерно для определенных атомных группировок, сопряженных двойных связей и др. В белках ультрафиолетовые спектры поглощения в основном определяются ароматическими аминокислотами—-фенилаланином 260 >/а), тирозином и триптофаном 280 причем спектры поглощения могут быть даже использованы для аналитического определения этих аминокислот. Нуклеиновые кислоты и нуклеопротеиды обладают настолько резким максимумом поглощения при 260—265 м]х, что при помощи фотографирования в ультрафиолетовом микроскопе легко определить их содержание в отдельных клетках (Врумберг). Зависи-кюсть ультрафиолетовых спектров поглощения от pH, состава среды, от образования комплексов с другими соединениями позволяет исследовать изменения состояния растворенных веществ так, по смещению максимума поглощения с 280 до 260—265 м было обнаружено образование комплекса между белками и гюлисахаридами (Розенфельд). Линейные полимеры обычно не имеют интенсивных полос поглощеття в видимой и ближней ультрафиолетовой областях спектра. [c.61]

Под действием у-излучения в опытах in vitro происходит денатурация ДНК и РНК, разрушение вторичной структуры нуклеиновых кислот, что в ИК-спектрах выражается в ухудшении разрешения отдельных полос поглощения, изменении относительных интенсивностей, соответствующих v( =0), v,(NH2), v iNHz), 5(NH2), v( = ). Снижение интенсивностей указанных полос поглощения свидетельствует о дезаминировании азотистых оснований ДНК и РНК и насыщении двойных связей пиримидинов. [c.96]

При поиске решения структурной проблемы белка особенно вдохновляющими примерами явились результаты теоретических исследований Л. Полинга и Р. Кори регулярных структур полипептидов [53] и Дж. Уотсона и Ф. Крика двойной спирали ДНК [54]. В этих работах с помощью простейшего варианта конформационного анализа - проволочных моделей, получивших позднее название моделей Кендрью-Уотсона, а также ряда экспериментальных данных, прежде всего результатов рентгеноструктурного анализа волокон (в случае ДНК еще и специфических соотношений оснований Э. Чаргаффа), удалось предсказать наиболее выгодные пространственные структуры полимеров. Собственно, предсказана была как в случае пептидов, так и нуклеиновых кислот, геометрия лишь одного звена, которое в силу регулярности обоих полимеров явилось трансляционным элементом. Белок же - гетерогенная аминокислотная последовательность, и поэтому таким путем предсказать его трехмерную структуру нельзя. Но то обстоятельство, что простейший, почти качественный, конформационный анализ привел к количественно правильным геометрическим параметрам низкоэнергетических форм звеньев, повторяющихся в гомополипептидах и ДНК, указывало на большие потенциальные возможности классического подхода и его механической модели в описании пространственного строения молекул. [c.108]

В молекулярной биологии широко используется способность денатурированных ДНК ренатурировать с восстановлением исходной двуспиральной структуры. Она лежит в основе метода молекулярной гибридизации нуклеиновых кислот, который позволяет выявлять степень сходства различных ДНК (а также РНК). Для этого денатурированную ДНК (если изучается гибридизация двух различных нуклеиновых кислот, то одна из них несет радиоактивную метку) помещают в условия, оптимальные для образования двойных спиралей (ионная сила раствора — около 0,2 температу за — на 10—20 "С ниже Тт нативной ДНК). В случае полностью комплементарных цепей ДНК со временем они целиком превратятся в двуспиральные молекулы. Если в смеси присутствуют как комплементарные, так и некомплементарные цепи ДНК, то после ренатурации первых тем или иным способом определяют долю двуспиральных молекул. В настоящее время широко распространены методы, когда денатурированные молекулы ДНК одного типа закрепляются на нитроцеллюлозных фильтрах, которые затем помещают в раствор ДНК (или РНК) другого типа. После образования двуспиральных комплексов на фильтрах они легко могут быть отмыты от несвязав-шейся ДНК- Этот же подход используется при выявлении цепей ДНК (или РНК), комплементарных другим ДНК (или РНК), после разделения их электрофорезом в гелях. [c.30]

С ТОЧКИ Зрения фундаментальной структуры и биологической правильности спаривание АсТиОсСне вызывает сомнений. Эта комплиментарность лежит в основе корреляции между структурой и функцией нуклеиновых кислот (см. гл. 22.5). Она является также основной особенностью предложенной недавно альтернативной вторичной структуры ДНК, где сделана попытка решить одну проблему, на которую не дает ответа модель Уотсона-Крика. Это ни что иное как серьезные топологические затруднения, возникающие при разделении цепей полностью заплетенной двойной спирали ДНК в процессе биологической репликации (см. разд. 22.5.1.1). [c.46]