Растворимость оснований нуклеиновых кислот

Нуклеотиды, нуклеозиды, пуриновые и пиримидиновые основания— нелетучие полярные соединения, имеющие приемлемую растворимость в водных растворах. Эти соединения способны ионизоваться в водных растворах, хотя в каждом отдельном случае это зависит от температуры, pH и ионной силы среды водных растворов. Все приведенные химические характеристики соединений указанного типа позволяют предположить, что в данном случае наиболее действенным способом разделения может быть ионообменная хроматография. Особенно важно, что степень ионизации зависит от трех переменных температуры, pH и ионности среды. Далее мы покажем, как, используя эти параметры, можно предложить практически бесконечное число вариантов методики разделения любой данной смеси компонентов нуклеиновых кислот. [c.302]

Особенно важна взаимная ориентация реагентов при взаимодействиях молекул, обладающих большими постоянными диполями, как, например, основания нуклеиновых кислот. По всей вероятности, диполь-дипольные взаимодействия не являются основной движущей силой взаимодействия этих оснований в водном растворе, так как вода сама по себе служит хорошим растворителем заряженных и высокополярных молекул и сила прямых ди-поль-дипольных взаимодействий в воде должна быть мала. Действительно, растворимость оснований возрастает, а полинуклеотиды денатурируют при добавлении сравнительно малополярных веществ к воде, хотя при этом дол- [c.317]

Основания нуклеиновых кислот, несмотря на их большие дипольные моменты, гидрофобны. Действительно, их растворимость в воде обычно мала (т. е. взаимодействие их молекул между собой в твердой фазе сильнее, чем с молекулами воды) и возрастает при добавлении к воде таких веществ, как спирты, которые повышают растворимость гидрофобных соединений в воде. Растворимость аденина в воде возрастает с увеличением углеводородного заместителя в добавляемых спиртах, амидах, мочевинах и карбаматах, причем солюбилизирующая способность коррелирует с ростом эффективности этих соединений в качестве денатурирующих агентов для ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) [8]. Таким образом, одним из факторов, способных вызывать денатурацию ДНК, является такое изменение в природе растворителя, при котором он начинает предпочтительно взаимодействовать с основаниями нуклеиновых кислот, становящимися при денатурации более доступными. Это подтверждается экспериментально повышением растворимости и понижением коэффициента активности оснований нуклеиновых кислот в таких растворителях. [c.305]

Растворимость оснований нуклеиновых кислот возрастает также в присутствии других оснований (рис. 1). Для данного основания коэффициент активности понижается с ростом концентрации, из чего можно заключить, [c.305]

Фракционирование методом гель-проникающей хроматографии (ГПХ) основано на применении принципа молекулярного сита, т. е. разделение молекул происходит только по размерам и не зависит от химической природы компонентов. Это свойство отличает метод ГПХ от всех других методов, основанных на растворимости полимеров. Возможность разделения только по размерам особенно важна для сополимеров и полимерных веществ биологического происхождения (белков, нуклеиновых кислот и др.). [c.96]

Как и при интерпретации влияния солей на водные растворы, основное внимание следует обращать на изменение свободной энергии системы при добавлении неполярных веществ к водным растворам интерпретация этого явления непосредственно с точки зрения структурной модели может оказаться ошибочной. Так, структурная модель дает приемлемое объяснение солюбилизации гидрофобных соединений под действием спиртов алкилзамещенных аминов и мочевин. Если одно растворенное вещество увеличивает структурированность раствора, можно было бы ожидать, что оно должно облегчать введение молекул другого подобного вещества. С другой стороны, структурирующая способность вещества совершенно необязательна для того, чтобы оно было в состоянии солюбилизировать гидрофобные соединения в воде. Уже отмечалось, что один из возможных механизмов денатурации белков и нуклеиновых кислот под действием мочевины заключается в стабилизации гидрофобных боковых цепей аминокислот и оснований нуклеиновых кислот при увеличении их контакта с растворителем, что проявляется в увеличении растворимости и уменьшении коэффициента активности этих групп в присутствии мочевины [31, 32, 35]. Спирты, ацетон и подобные им вещества разрушают гидрофобные связи и способствуют денатурации аналогичным образом. Однако мочевина, вероятно, не обладает структурирующим действием, по крайней мере в том смысле, как это понимается для неполярных молекул мочевина очень слабо влияет на большинство свойств воды и либо практически не изменяет структуру воды, либо, из данных по поглощению ультразвука, несколько ее разрушает [85]. Данные по энтальпии и теплоемкости растворов веществ с гидрофобными группами, а также исследования спектра ультразвуковой релаксации полиэтиленгликоля в воде и растворах мочевины указывают на то, что энергетически более благоприятное взаимодействие гидрофобных групп с мочевиной, чем с водой, связано с уменьшением структурированности воды вокруг гидрофобных групп [85, 86]. Таким образом, разрушение гидрофобных связей под действием мочевины или спирта нельзя объяснить одним и тем же механизмом с точки зрения структуры растворителя, хотя по свободной энергии эффекты соединений этих двух типов одинаковы. Возможно, что мочевина создает более благоприятное окружение для гидрофобных групп, находящихся в пустотах струк- [c.328]

Все обычные основания нуклеиновых кислот весьма сходны по своим основным химическим и физическим свойствам. Например, они обладают (или, согласно оценкам, должны обладать) довольно высоким дипольным моментом — от 2,5 до почти 7Д. Таким образом, с чисто электронной точки зрения основания должны рассматриваться как полярные соединения. Несмотря на это, все обычные основания, кроме урацила, почти нерастворимы в воде. Растворимость пуринов в 5-10 раз меньше, чем пиримидинов, но этот диапазон изменения растворимости значительно меньше, чем для разных боковых цепей аминокислот. Таким образом, грубо говоря, можно считать все основания полярными и гидрофобными соединениями (что звучит несколько парадоксально). Во всяком случае, нет никаких оснований классифицировать нуклеотидные остатки подобно тому, как это было сделано для аминокислот в гл. 2. [c.153]

Белковые компоненты нуклеопротеидов представляют собой протамины или гистоны, обладающие, как указывалось выше, основным характером. Они связаны с нуклеиновыми кислотами в виде солей. Эта связь легко разрывается при обработке основаниями или кислотами. Нуклеиновые кислоты дают осадки с растворимыми белками. Поэтому часто трудно установить, являются ли нуклеопротеиды, выделенные из клеток экстрагированием солевыми растворами, природными белками или продуктами, образовавшимися в процессе их выделения. [c.455]

Всем живым организмам помимо источников углерода, кислорода и энергии необходим еще и источник азота. Азот требуется для биосинтеза аминокислот, а также пуриновых и пиримидиновых оснований, т. е. тех азотсодержащих строительных блоков, из которых затем производится сборка белков и нуклеиновых кислот. И здесь мы встречаем уже знакомые нам различия живые организмы сильно различаются в зависимости от того, в какой химической форме способны они усваивать азот. Почти все высшие животные должны получать по крайней мере часть необходимого им азота в виде аминокислот. Например, в рацион человека и белой крысы 10 из 20 обычных аминокислот должны входить в готовом виде, потому что их организм не способен синтезировать эти аминокислоты из более простых предшественников. Растения могут обычно использовать в качестве единственного источника азота аммиак или растворимые нитраты. Лишь сравнительно немногие организмы обла- [c.377]

Нуклеопротеиды. Гидролизуются на простой белок (чаще всего гистоны клн протамины) и нуклеиновые кислоты. Последние в свою очередь гидролизуются с образованием углевода, фосфорной кислоты, гетероциклического основания. Растворимы в щелочах и нерастворимы в кислотах. Входят в состав протоплазмы, клеточных ядер, вирусов. [c.507]

Нуклеиновые кислоты обладают ясно выраженными кислотными свойствами. С металлами они образуют соли, из которых многие хорошо растворимы в воде (К, На, ЫН4). Из растворов нуклеиновые кислоты осаждаются спиртом и соляной кислотой. Нуклеиновые кислоты, кроме С, Н, О и Н, содержат также и Р в виде фосфорной кислоты, которая и обусловливает их кислотный характер. Е5 кислых растворах нуклеиновые кислоты дают с белками осадки, напоминающие нуклеопротеиды. Нуклеиновые кислоты при ферментативном, кислотном или щелочном гидролизе распадаются на пиримидиновые и пуриновые основания, углевод и фосфорную кислоту. [c.330]

Очевидно, что многие нуклеозиды являются интермедиатами в биосинтезе н расщеплении нуклеотидов и полинуклеотидов. В дополнение к так называемым спонгонуклеозидам (термин, применяемый к модифицированным пуриновым нуклеозидам, полученным из карибской губки ryptotethya rypta), которые являются производными арабинозы, многие антибиотики являются производными нуклеозидов, часто имеющих модифицированные углеводные остатки они будут детально обсуждаться позднее. Нуклеозиды сравнительно легко выделить из химических или ферментативных гидролизатов природных полинуклеотидов условия и практические детали этого процесса можно найти в общих учебниках по нуклеиновым кислотам [2, 7, 24]. Все коммерчески доступные образцы основных нуклеозидов получены этим путем. Для выделения больщих количеств таких нуклеозидов наиболее целесообразно применение относительно грубого фракционирования, основанного на различной растворимости, и методов ионного обмена. Для выделения малых количеств модифицированных нуклеозидов либо из природного источника, либо полученных в результате химического синтеза, пригодны многочисленные более эффективные методы, и они будут обсуждаться отдельно. Наконец, следует помнить, что выделение нуклеозидов часто осуществляют дефосфорилированием нуклеотидов [25], выделение и разделение которых не будет рассматриваться в настоящей главе. [c.72]

Известно, что полианионные вещества образуют нерастворимые вводе соли с катионными детергентами, такими, как цетилтриметиламмоний бромид (цетавлон). Однако эти соли растворяются в растворах неорганических солей, например хлористого натрия, причем растворимость зависит от ионной силы (и pH) среды (см. обзор [35]). Используя осаждения цетавлоном, Джонс [36] очистил бактериальную нуклеиновую кислоту, а Скотт [37 ] фракционировал неочищенные препараты гепарина и других кислых полисахаридов (стр. 288). На основании этих результатов было найдено [17], что смесь бактериальных липополисахаридов и нуклеиновых кислот, полученную при экстракции смесью фенол — вода (методика I), можно разделить, так как нуклеиновые кислоты обладают более сильными кислотными свойствами по сравнению с липополисахаридами, которые имеют слабые анионные свойства, поскольку содержат небольшое количество фосфатных эфирных групп (см. [11, 12, 28]). [c.328]

Из гл. 5 известно, что мочевина увеличивает растворимость в водных растворах аминокислот с неполярными боковыми группами. Отсюда можно заключить, что она будет разрушать гидрофобные взаимодействия. Поэтому в той степени, в какой стэкинг оснований стабилизирован гидрофобными взаимодействиями, мочевина должна дестабилизировать стэкинг в одноцепочечных структурах и в двойных спиралях нуклеиновых кислот, чему имеются экспериментальные подтверждения. [c.321]

Не существует непосредственной структурной связи между отдельными аминокислотами и осно ваниями нуклеиновых кислот. Более того, существует 20 видов ам инокислот и только 4 типа оснований нуклеозидов. Сопоставление этих данных стимулировало ранние гипотезы о том, что должны существовать типы молекул-адапторов для того, чтобы осуществлять корреляцию между информацией, содержащейся в основаниях нуклеиновых кислот, взятых одновременно по три, и структурами индивидуальных аминокислот. Такие адапторы были вскоре обнаружены в вйде маленьких относительно хорошо растворимых молекул РНК, получивших позднее название транспортных рибонуклеиновых кислот, тРНК. [c.206]

Теперь рассмотрим молекулы, обладающие значительным общим дипольным моментом или локальнг.тми диполями в заместителях, например красители или основания нуклеиновых кислот. В большинстве случаев взаимодействие этих диполей с водой не дает достаточного выигрыша энергии для преодоления неблагоприятной свободной энергии образования полост , так что, как и в случае неполярных веществ, растворимость этих соединений невелика. Однако существуют различия п ориентации дюлекул воды вокруг растворенного вещества, так как полярные группы влияют на окружающие дюлекулы воды. В предыдущей главе отмечалось, что сравнительно слабые электрические поля вокруг ионов средних раздхеров или за пределами первой [c.319]

Получение нуклеопротеидов основано на их растворимости в щелочной среде и на ос аждении слабыми кислотами. Нуклеопротеиды при кипячении с разбавленными кислотами гидролизуются гидролизу частично подвергается также белковый компонент, а от нуклеиновой кислоты отщепляются пуриновые основания, пентоза и Н3РО4. Отщепление же пиримидиновых оснований идет только при глубоком гидролизе. [c.59]

Гель-хроматографию особенно целесообразно применять в тех случаях, когда необходимо очень быстро отделить высокомолекулярные компоненты от низкомолекулярных. На специально подготовленной колонке (3X6 сл) с сефадексом 0-25 (грубым) Эрлан-деру [25] удалось всего за 2 мин полностью отделить рибонуклеазу от воды, содержащей тритий. Этот быстрый аналитический метод позволяет изучить кинетику обмена трития и на этом основании сделать выводы о степени спирализации растворенного белка. Несколько позднее аналогичная методика была успешно использована при исследовании вторичной структуры растворимых рибонуклеиновых кислот [26] и дезоксирибонуклеиновых кислот [27]. Конечно, нуклеиновые кислоты также могут быть модифицированы химическим путем, например действием диазотированной сульфаниловой кислоты [28]. Избыток реагента и побочные продукты реакции удаляют на сефадексе 0-50. [c.146]

Полиамфолиты содержат как кислотные, так и основные группы, к-рые могут иметь различную силу. Простейшие полиамфолиты — сополимеры непредельных органич. к-т и оснований, напр, сополимер мета-криловой к-ты и 4-винилпиридина, Суммарный заряд полиамфолитов при изменении pH р-ра меняет знак. Значение pH, при к-ром средний суммарный заряд макромолекул полиамфолита равен нулю, называется и 3 о э л е к т р и ч е с к о й точкой (р1). В этой точке свойства полиамфолитов претерпевают существенные изменения, например снижается их растворимость, сильно надает вязкость р-ров. Полиамфолитами являются важнейшие биополимеры — белки и нуклеиновые кислоты. [c.45]

Последовательно расположенные нуклеотиды в молекулах ДНК и РНК ковалентно связаны друг с другом при помощи фосфатных мостиков . 5 -гидрок-сильная группа пентозы одного нуклеотида присоединена к 3 -гидроксильной группе пентозы соседнего нуклеотида с помощью фосфодюфирной связи (рис. 27-5). Таким образом, ковалентные остовы нуклеиновых кислот состоят из монотонно чередующихся фосфатных и пентозных групп основания же можно рассматривать как боковые группы, присоединенные к остову на равных расстояниях друг от друга. Отметим также, что сахарофосфатный остов и ДНК, и РНК несет заряд, поскольку фосфатные группы являются кислыми и при характерных для клеток pH заряжены отрицательно. Вместе с тем пуриновые и пиримидиновые основания, которые плохо растворимы в воде, гидрофобны. Укажем также, что цехш ДНК и РНК обладают определенной полярностью, цли направлением, поскольку все межнуклео-тидные фосфодиэфирные связи ориентированы вдоль цепи одинаково (рис. 27-5). Благодаря этой полярности каждая по-линуклеотидная цепь имеет 5 -конец и 3 -конец. [c.856]

В некоторых нуклеиновых кислотах в небольших количествах присутствуют так называемые минорные основания [45, 46, 49, 54]. Например, растворимая РНК, или РНК-переносчик (х-РНК), мо/кет содержать такие метилированные основания, как 2-метил-аденин, 6-метиламинопурин, 6-диметиламинопурин, 1-метилгуанин, 6-окси-2-метиламинопурин, 5-метилцитозин и даже тимин [49]. (Более подробно -РНК рассматривается на стр. 52 и 267.) Эти необычные для нуклеиновых кислот основания составляют 5% общего содержания оснований 5-РНК, причем их относительное количество у разных видов различно. [c.18]

Все исследованные рибонуклеиновые кислоты из бактериальных, растительных и животных тканей содержат несколько минорных оснований. Однако количественное распределение их в рибонуклеиновых кислотах из различных источников неодинаково, и во фракциях нуклеиновых кислот из данного типа клеток (табл. 6-3) действительно имеются значительные вариации. Так, например, дрожжевые рибонуклеиновые кислоты, растворимые в молярном растворе хлористого натрия, содержат значительно больше псевдоуридина, чем те рибонуклеиновые кислоты, которые нерастворимы в таком растворе [261]. Точнее, этот компонент концентрируется в так называемой растворимой , или транспортной , рибонуклеиновой кислоте клетки (хотя он в значительных количествах присутствует, вероятно, и в высокомолекулярной рибосомальной РНК), и его содержание, по-видимому, прямо пропорционально способности рибонуклеиновой кислоты акцептировать аминокислоты наиболее активная (по включению лейцина) из выделенных до сих пор рибонуклеиновых кислот содержит около 5,6 мол.% превдоуридина [250, 264—267]. По сравнению с высокомолекулярной рибосомальной РНК растворимые цитоплазматические фракции клеточной рибонуклеиновой кислоты содержат метилированные основания также в значительно больших количествах [251, 268, 269]. В растворимых рибонуклеиновых кислотах из опухолевой ткани по сравнению с таковыми из клеток печени тоже было обнаружено заметное увеличение содержания метилированных пуринов (особенно 2-метил-амино-6-оксипурина) [269]. [c.411]

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]

ЧТО взаимодействие происходит и между молекулами салмого основания [9]. Тот факт, что изменения в растворимостях и коэффициентах активности существенны уже при относительно низких концентрациях (в наиболее благоприятных случаях 0,1 моль/л), указывает на то, что они вызваны скорее прямым взаимодействием между молекулами, чем иеспецифическим влиянием на растворитель. Важные доказательства этого были получены при наблюдении сдвигов в спектрах ЯМР протонов кольца оснований при возрастающих концентрациях последних [10]. Константы ассоциации, вычисленные из данных но растворимости и коэффициентов активности (типа приведенных на рис. 1), успешно объясняют зависимость положения сдвигов в спектрах ЯМР от концентрации. Эти константы не очень велики ( -5 л/моль для взаимодействия аденин — цитозин и 1 л/моль для тимин — урацил), но они указывают на то, что молекулы оснований взаимодействуют между собой существенно сильнее, чем с молекулами воды, присутствующими в большом избытке (55 моль/л). ]г[еблагоприятное изменение энтропии ассоциации отдельных молекул в разбавленном растворе значительно меньше для оснований, которые связаны с ковалентным остовом цепи нуклеиновой кислоты. Поэтому почти несомненно, что механизм, который ответствен за взаимодействие отдельных молекул основания, является главным фактором, обеспечивающим устойчивость простой или двойной спирали полинуклеотида в водном растворе. Так как детали механизма этого взаимодействия окончательно не установлены, его принято характеризовать неопределенным термином стекинг . [c.306]

На основании наших наблюдений [9] Шрамм и соавторы [43] развили метод расщепления нуклеопротеина вируса табачной мозаики (ТМУ) на растворимый в фоноле белок и растворимую в воде нативную рибонуклеиновую кислоту. Они первыми смогли показать, что не содержащая белка рибонуклеиновая кислота ТМУ является инфекционным началом вируса. Эти результаты стимулировали широкое применение метода воднофенольной экстракции ко многим вирусам, и было ясно показано, что соответствующая нуклеиновая кислота действует как носитель вирусной активности (см. обзор [44]). [c.330]

Андерсон [142, 143] идентифицировал пуриновые и пиримидиновые основания в трех образцах минерализованных почв северо-востока Шотландии. Эти основания были обнаружены в органической фракции, растворимой в щелочах, но нерастворимой в кислотах, после ее гидролиза хлорной кислотой. В свободном состоянии эти основания не были найдены. Отделение исследуемых соединений от остатка гидролизата проводили элюированием из ка-тиопообменных колонок, заполненных насадкой Amberlit IR-120, 5 H. H l. Нуклеиновые кислоты идентифицировали с помощью БХ, проводя разделение следующими элюентами бутанол — аммиачная вода [144] и изопропанол — хлористоводородная кислота — вода [145]. Дополнительные данные отсутствуют. Гуанин, аденин, цитозин и тимидин были идентифицированы приблизительно в равных количествах, урацил присутствовал в значительно меньших количествах. [c.315]

Нуклеиновые кислоты являются непременным компонентом клетки. В быстро растущих микроорганизмах их содержится больше, чем в клетках животных и растений. Входящие в состав нуклеиновых кислот пуриновые основания в организме животного превращаются в мочевую кислоту. У беспозвоночных, рыб, амфибий и многих млекопитающих, включая сельскохозяйственных животных, превращение мочевой кислоты в более растворимый аллантоин катализуется ферментом уриказой. Поэтому даже довольно высокое содержание пуринов в корме практически не опасно для сельскохозяйственных животных. В организме человека уриказы мало, основной продукт катаболизма пуринов у человека — плохо растворимая мочевая кислота. Она выводится из организма в основном с мочой. [c.552]

Из содержащихся в свекле азотистых веществ в жоме остается общего азота 50%, белкового — 80, растворимого—30%. Амидный и аммиачный азот полностью переходят в диффузионный сок. К растворимому азоту относится азот аминокислотный, бетаина, пуриновых оснований и нитратный. Находящийся в жоме протеин представлен альбуминами и глобулинами. Кроме простых белков, в жоме содержится незначительное количество протеидов, главным образом в виде нуклеопро-теидов. В нуклеиновых кислотах этих соединений имеются азотистые структурные элементы, пурин, пиримидин, рибоза (пентоза) и фосфорная кислота. В сыром жоме общее содержание аминокислот колеблется в пределах 0,3—0,5%. В состав аминокислот входят аланин, валин, лейцин, изолейцин, аспарагиновая, глютаминовая кислоты, лизин, аргинин, фенилаланин, тирозин, пролин и триптофан. Амидный азот обнаруживается преимущественно в глютамине и аспарагине. Амиды в свекле и жоме содержатся в сравнительно небольшом количестве. Кроме аминокислот и амидов, жом содержит бетаин— растительное основание , включающее ряд азотистых соединений. [c.19]

Кислые вещества, такие, как белки и полипептиды, кислые полисахариды и нуклеиновые кислоты, могут быть превращены в форму, растворимую в сцинтилляторе, в результате реакции с органическими основаниями. Важнейшие из таких оснований — ги-амин 10-Х-гидроксид и примен 81-R (высокомолекулярные четвертичный и первичный амины соответственно). Для веществ, меченных С, иногда применяют методику, заключающуюся в сжигании образца и улавливании радиоактивного СО2 с помощью пропускания через гиамин. Нерастворимые соединения основного характера, такие, как ионы металлов, растворяют при обработке -этилкапроновой кислотой или кислыми диалкилфос-фатами. Большинство этих методов технически сложны и приводят к появлению значительного тушения. [c.115]