Полинуклеотидные матрицы последовательность

Когда такой полинуклеотид был использован в качестве матрицы в бесклеточной системе синтеза белка, наблюдалось образование чередующегося полипептида-валин-цистеин-валин-цистеин-, очевидно определяемого последовательностью кодонов-УГУ-ГУГ-УГУ-ГУГ-. Этот результат позволил заключить, что лейциновый кодон с формулой УгГ в действительности не УГУ и что кодоны триптофана и глицина с формулами УГа— не ГУГ. Стало также ясно, что либо валиновый кодон с формулой УаГ — это УГУ и тогда ГУГ является вторым кодоном для цистеина, либо цисте-иновый кодон с формулой УаГ — это УГУ и тогда ГУГ является вторым кодоном для валина. Помимо этого, образование чередующегося полипептида на чередующейся полинуклеотидной матрице окончательно доказало, что кодон содержит нечетное число нуклеотидов, т. е. состоит из трех, а не из шести нуклеотидов слабые сомнения в этом еще оставались после работ Крика и Бреннера, доказывающих триплетность кода. [c.439]

Наличие даже слабой корреляции между последовательностями нуклеотидов и аминокислот в синтезируемой на полинуклеотидной матрице полипептидной цепи позволяет продолжиться естественному отбору. В конкуренции за пищу и пространство будут побеждать такие полинуклеотидные последовательности, на которых синтезируются полипептиды, способствующие более быстрому размножению матриц своего вида. Критерием отбора на этом этапе служит каталитическое совершенство образующихся белков-ферментов, которое в свою очередь зависит от степени совершенства перевода последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Таким образом, необходимость совершенствования каталитических свойств белков-ферментов, вызванная давлением естественного отбора, обусловливает направление эволюции в сторону совершенствования механизма перевода нуклеотидного языка на аминокислотный. Предел совершенства этого механизма — полная детерминированность последовательности всех аминокислот, необходимых для полноценного функционирования белков, последовательностью нуклеотидов в матрице — нуклеиновой кислоте. Мы приходим, следовательно, к необходимости кодирования примерно 20 аминокислот четырьмя нуклеотидами, т. е. к механизму,. [c.54]

В биосинтезе РНК на матрице ДНК можно выделить несколько стадий, которые в целом составляют цикл транскрипции. Они подробно изучены у прокариот. Первая стадия транскрипции — инициация включает взаимодействие VYiK-полимеразы с матрицей ДНК. РНК-полимераза может связываться с любым участком ДНК, при этом образуется неспецифический лабильный межмолекулярный комплекс. В результате серии актов ассоциации—диссоциации, т. е. последовательного образования и распада межмолекулярных комплексов РНК-полимеразы со случайными фрагментами в полинуклеотидной последовательности ДНК, образуется промоторный участок, имеющий последовательность нуклеотидов, узнаваемых РНК-полимеразой. В области промоторного участка сначала образуется закрытый стабильный комплекс ДНК с РНК-полимеразой. Затем происходит локальная денатурация ДНК, в результате чего РНК-полимераза получает прямой доступ к азотистым основаниям ДНК. Наращивание молекулы РНК (элонгация) происходит в результате перемещения РНК-полимеразы вдоль ДНК путем присоединения очередного рибонуклеотида, комплементарного тому дезоксирибонуклеотиду ДНК, который в данный момент находится в области активного центра РНК-полимеразы. Рибонуклеотиды присоединяются к З -ОН-концу последовательно, один за другим, в соответствии с матрицей ДНК. Скорость элонгации в клетках Е. oli при 37 °С составляет 45 — 50 нуклеотидов в 1 с. Тер-минацию синтеза РНК вызывает определенная последовательность нуклеотидов в ДНК — терминатор, или стоп-сигнал. Как только синтез [c.354]

Это означает либо, что между активными тройками нуклеотидов, символизирующими аминокислотные звенья, должны быть как бы разделяющие запятые, либо что чтение последовательности нуклеотидов происходит постепенно от начальной точки цепи к ее концу. Как мы увидим дальше, синтезируемая белковая цепь нарастает постепенно от одного конца к другому в течение вполне заметного времени. Поэтому вполне естественно, что набор аминокислот на полинуклеотидной матрице происходит постепенно, начиная с определенной точки цепи нуклеиновой кислоты. [c.412]

Получается, следовательно, такая картина. Нуклеотидная цепь ускоряет синтез полипептидных цепей. Образуются полипептиды, в которых последовательность аминокислот соответствует последовательности нуклеотидов. Некоторые последовательности аминокислот в полипептидной цепи оказываются способными ускорять синтез мононуклеотидов или ускорять распад уже существующих полинуклеотидов, ускоряя тем самым эволюционный процесс. Острейший кризис начального этапа биологической эволюции преодолевается — возобновляется естественный отбор полинуклеотидных матриц, причем теперь уже по признаку их способности обеспечить синтез все более каталитически совершенных полипептидных цепей. [c.51]

Синтез ДНК (репликация) интенсивно протекает во время клеточного деления. В процессе репликации в молекуле ДНК (родительская молекула) разрываются водородные связи между азотистыми основаниями обеих ее нитей, что приводит к раскручиванию двойной спирали ДНК и образованию двух свободных нитей. К образовавшимся свободным нитям, как к матрицам, подходят нуклеотиды в трифосфатной форме и своими азотистыми основаниями с соблюдением принципа комплементарности (аденин - тимин и гуанин - цитозин) присоединяются к ним. Благодаря этому принципу создается нужная последовательность расположения нуклеотидов. По мере присоединения к матрице нуклеотиды связываются в полинуклеотидные нити, которые сразу же закручиваются с матрицей в двойную спираль. При этом от каждого нуклеотида отщепляется по два остатка фосфорной кислоты в форме дифосфата. В конечном счете на каждой матрице возникает новая нить, которая по строению точно соответствует второй нити ДНК. В результате репликации синтезируются две новые молекулы ДНК (до- [c.67]

Каким должно быть постулированное Уотсоном и Криком комплементарное спаривание пуриновых и пиримидиновых оснований двух полинуклеотидных цепей двойной спирали, чтобы молекула ДНК могла реплицироваться, непосредственно используя каждую цепь в качестве матрицы для образования своей собственной комплементарной цепи В таком акте репликации, как они полагали, две цепи двойной спирали разделяются и каждое пуриновое и пиримидиновое основание притягивает к себе комплементарный свободный нуклеотид и удерживает его nai месте с помощью специфичных водородных связей (показанных на фиг. 80). Как только свободные нуклеотиды закрепятся на родительской матричной цепи, они сшиваются вместе в результате образования фосфодиэфирных связей, которые связывают соседние остатки дезоксирибозы, образуя новую полинуклеотидную молекулу с предопределенной последовательностью оснований (фиг. 88). В результате после роста комплементарных цепей, который происходит по всей длине обеих родительских полинуклеотидных цепей, образуются две молекулы ДНК, имеющие идентичные последовательности четырех оснований и, следовательно, то же информационное содержание, что и родительская двуспиральная ДНК. На этой стадии аутокаталитическая функция завершается. При наступлении следующего цикла репликации в двух дочерних клетках, которые получили две дочерние молекулы ДНК, образованные в первом цикле, вновь происходит разделение четырех полинуклеотидных цепей обеих дочерних молекул ДНК. Каждая цепь затем действует как матрица для роста новой полинуклеотидной цепи. В результате появляются четыре двухцепочечные молекулы ДНК, каждая из которых идентична по последовательности оснований исходной двойной спирали. Эти четыре молекулы обеспечивают генетической информацией четыре внучатые>> клетки. [c.190]

Тем не менее возникновение таких катализаторов-ферментов в ходе естественного отбора возможно лишь при условии зависимости синтеза этих катализаторов от последовательности мономеров в полимерной полинуклеотидной цепи. Иными словами, данная последовательность нуклеотидов должна определять свойства катализатора, возникающего на полинуклеотидной матрице. [c.50]

Наконец, олиго- или полинуклеотид может служить матрицей , которая определяет последовательность нуклеотидов в образующемся полимере и сама не входит в состав продукта реакции. При матричном синтезе продукт реакции является комплементарной копией полинуклеотидной цепи матрицы. Этот случай наблюдается в реакциях, катализируемых ДНК-полимеразой, РНК-поли-меразой и РНК-синтетазой. [c.99]

Современная теория образования определенной аминокислотной последовательности при синтезе белка выглядит примерно так. В ядрах клеток синтезируются цепи РНК и их структура определяется информацией, заложенной в соответствующих сегментах ядерной ДНК. Большая часть РНК диффундирует из ядра и становится рибосомальной РНК. Информационная РНК также удаляется из ядра и связывается с рибосомами. Как было сказано выше, информационная РНК определяет, какой белок должен быть синтезирован она делает это вследствие того, что в ее полинуклеотидной цепи основания (А, Ц, У, Г) расположены определенным образом. Следовательно, информационная РНК служит матрицей, определяющей расположение аминокислот в синтезируемом белке. Оказывается, [c.143]

Если в реакцию, катализируемую РНК-полимеразой, вводится только один нуклеозид-5 -трифосфат (из четырех), происходит синтез гомополимера, структура которого не является комплементарной копией добавленного полинуклеотида. При таком синтезе — синтезе повторением (reiteration)—полимеризация начинается на участке полинуклеотидной матрицы, содержащем последовательность по крайней мере трех остатков нуклеотидов, комплементарных добавленному единственному нуклеозидтрифосфату. Продукт, образовавшийся в результате такого частичного копирования последовательности матрицы, служит затравкой для дальнейшей ферментативной полимеризации, приводящей к гомополинуклеотиду. [c.99]

Рассматривая далее роль РНК в синтезе белка, полезно вернуться к описанной выше структуре дрожжевой транспортной РНК. Ее наиболее интересной особенностью является наличие неспаренных оснований в месте перегиба полинуклеотидной цепи. Для того чтобы было возможно образование спиральной структуры, в этом месте должны разместиться минимум три нуклеотида, у которых основания не связаны водородными связями. Эти три (или большее число) нуклеотида могут, весьма вероятно, играть решающую роль при включении той или иной конкретной аминокислоты в аминокислотную последовательность синтезируемого белка. Можно, например, представить себе, что код аминокислотной последовательности передается от информационной РНК к транспортной РНК путем образования водородных связей между указанными неспаренными основаниями и соответствующими основаниями информационной РНК. Если остальная часть молекулы транспортной РНК способна соединиться с определенной аминокислотой, предварительно активированной ферментом, то в результате данная аминокислота будет перенесена к определенному месту РНК-матрицы. [c.144]

Тут уместно отметить, что для полинуклеотидов мы полагали положительный ответ очевидным. Однако, как это ни парадоксально, взаимно комплементарные матричные свойства нуклеиновых оснований в водных растворах не проявляются. Их удается выявить лишь в вакууме вода, конкурируя за водородные связи, препятствует спариванию комплементарных нуклеиновых оснований. Подобные вакуумные условия возникают в поли-нуклеотпдной цепи при ее спирализации внутрь спирали вода не проникает, и поэтому ничто не мешает комплементарному спариванию. Таким образом, эволюционный процесс мог бы начаться лишь после спонтанного возникновения биспиральных полинуклеотидных молекул со случайной последовательностью нуклеотидов (при условии разных кинетических свойств различных по-линуклеотидных вариантов). Как,мы видели, однажды начавшийся процесс естественного отбора чистых полинуклеотидных матриц очень быстро (т. е. через небольшое число актов эволюционного совершенствования) прекраш,ается — эволюционный потенциал исчерпывается. Для выхода из этого кризиса необходимо осуществление сопряженного синтеза катализаторов с достаточно разнообразными кинетическими свойствами, т. е. белков. [c.56]

Матричный механизм биосинтеза белков. Общая схема матричного биосинтеза белковых тел представлена на рис. 93. Она складывается из трех подготовительных процессов—переноса вещества, энергии и информации в рибосому, и главного центрального процесса—сборки полипептидных цепей в рибосоме. Один из элементов указанной схемы (правая верхняя часть рисунка)—транскрипция (переписывание) информации о порядке расположения аминокислотных остатков в молекуле синтезируемого белка—рассмотрен ранее. Известно, что информация об этом закодирована в генетическом аппарате клетки последовательностью дезоксирибонуклеотидных остатков в молекуле ДНК. Будучи преобразована (транскрибирована) в последовательность рибонуклеотидных остатков в информативной части молекулы мРНК, синтезированной на ДНК в качестве матрицы, эта информация о первичной структуре белка поступает в рибосому. Здесь она переводится (транслируется) с полинуклеотидной последовательности в аминокислотную последовательность новообразуемого в рибосомальном аппарате белка. Два других процесса—перенос вещества (18 протеиногенных аминокислот и двух амидов) и. перенос энергии, необходимой для синтеза пептидных связей (левая верхняя часть рисунка), равно как и наиболее сложный процесс—сборка полипептидной цепи в активной, транслирующей рибосоме (центральная часть рисунка), нуждаются в детальной характеристике. Она дана ниже. [c.280]

Современная теория образования определенной аминокислотной последовательности прц синтезе белка выглядит примерно так. В ядрах клеток синтезируются цени РНК и их структура определяется информацией, заложенной в соответствующих сегментах ядерной ДНК. Большая часть РНК диффундирует из ядра и становится рибосомальной РНК. Информационная РНК также удаляется из ядра и связывается с рибосомами. Как было сказано выше, информационная РНК определяет, какой белок должен быть синтезирован она делает это вследствие того, что в ее полинуклеотидной цени основания (А, Ц, У, Г) расположены определенным образом. Следовательно, информационная РНК служит матрицей, определяющей расположение аминокислот в синтезируемом белке. Оказывается, что одной аминокислоте соответствует в коде набор трех оснований, расположенных в определенном порядке (триплет). Поскольку имеется 20 различных аминокислот, то должно существовать по меньшей мере 20 различных последовательностей оснований. Было показано, что под действием синтетической РНК, содержащей только урацил (т. е. полиурацил, или поли-У) в полипептидную цепь включается только одна аминокислота — фенилаланин. Отсюда следует, что одним из возможных кодовых триплетов для фепилалапина является УУУ, т. е. последовательность из трех остатков уриди-ловой кислоты. Теперь уже предположительно определены кодовые триплеты почти для всех аминокислот, но последовательность нуклеотидов внутри триплетов нока еще не установлена. [c.94]

Данная реакция обратима, поэтому при проведении ее in vitro в условиях избытка нуклеозиддифосфатов равновесие смещается в сторону образования РНК. При этом не требуется никакой матрицы. Но в результате такого синтеза последовательность присоединения нуклеотидов к растущей цепи РНК определяется случайностью, поэтому среди синтезированных молекул РНК вряд ли можно найти идентичные по структуре молекулы. Таким образом, использование матриц в биосинтезе нуклеиновых кислот (и белков) обеспечивает определенную, строго индивидуальную последовательность нуклеотидов (аминокислот) в полинуклеотидных (полипептидных) цепях, чего нельзя достичь в нематричном процессе. В этом и состоит принципиальное различие между процессами матричного и нематричного синтеза. [c.355]

Как ясно из сказанного, об узнавании белком определенной последовательности нуклеотидов и из исследований Н. Г. Есиповой и В. Г. Туманяна, а также Томас [466], физико-химическое соответствие полинуклеотидных и полиаминокислотных последовательностей вполне реально. Очевидно, однако, что глобулярные белки уступают по своим матричным свойствам нуклеиновым кислотам вследствие своей упаковки (в общем случае вследствие своей сложной третичной структуры). Естественна мысль, что фибриллярные белки, не свернутые в глобулу полипептидные цепи, могут в принципе служить вполне хорошими матрицами (так думал Н. К. Кольцов ) как для саморепликации, так и для снятия с них полинуклеотидных комплементарных копий. Эта мысль развита в очень интересной статье Картера и Краута [371] (о возможности матричного воспроизведения на белках см. также [306]). [c.59]

Молекулы ДНК выполняют две разные функции. Первая — последовательность пуриновых и пиримидиновых оснований каждой цепи служит матрицей, с которой копируется новая цепь. Вторая -гены, составляющие ДНК, детерминируют синтез ферментов и других белков, необходимых для синтеза новых молекул ДНК. При репликации в особом участке двойной спирали ДНК происходит расплетание цепей. В результате каждая цепь начинает функционировать как матрица, на которой синтезируется новая, комплементарная цепь (рис. 1.19). Таким образом, каждая из обеих образовавщихся дочерних спиралей получает одну цепь от родительской спирали, а другую-образованную в результате синтеза de novo. Несмотря на кажущуюся логическую простоту, процесс репликации в действительности очень сложен и для его осуществления необходимо множество белков. Важ-нейщими из них являются ферменты, называемые ДНК-полимеразами. Их роль в репликации состоит в сборгк полинуклеотидных цепей из отдельных [c.32]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология