Нуклеиновые химический состав и структура

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ [c.171]

Важное биологическое значение нуклеиновых кислот состоит в том, что они осуществляют хранение и передачу наследственной информации, а также определяют синтез нужных белков в клетке и его регуляцию. По химическому строению нуклеиновые кислоты представляют собой линейные (неразветвленные) цепочки, составленные из остатков большого числа нуклеотидов указанных выше типов. Как и для белков, для нуклеиновых кислот характерна первичная и вторичная структура. Важнейшей характеристикой данной нуклеиновой кислоты является ее первичная структура, т. е. последовательность чередования входящих в ее состав четырех [c.444]

Типы нуклеиновых кислот. В 1930 г. были определены два типа нуклеиновых кислот — ДНК и РНК, различающиеся химическим составом, молекулярной массой, сложностью структуры молекул, а также выполняемыми функциями в организме. Название нуклеиновых кислот обусловлено присутствием в кислоте углевода если в состав нуклеиновой кислоты входит рибоза, то она называется рибонуклеиновая кислота (РНК), а если входит дезоксирибоза, то нуклеиновая кислота называется дезоксирибонуклеиновая (ДНК). Кроме углеводного компонента, отдельные типы нуклеиновых кислот различаются составом азотистых оснований и структурой молекулы. [c.216]

Вариация структуры нуклеиновых кислот происходит за счет вариации последовательности гетероциклических оснований в их боковой части В состав ДНК входят в основном фрагменты аденина, гуанина, цитозина и тимина, РНК — фрагменты аденина, гуанина, цитозина и урацила Вторичная структура нуклеиновых кислот, представляющая собой двойную спираль переплетающихся двух полимерных цепей ДНК, двуспиральных фрагментов РНК, одноцепочечные участки РНК, обязана своим образованием возникновению водородных связей между пиримидиновыми и пуриновыми основаниями Это крупнейшее открытие XX века, сделанное Дж Уотсоном и Ф Криком в 1953 г (Нобелевская премия 1962 г ), стало возможным благодаря интеграции различных биологических, химических и физических методов исследования [c.928]

О том, как происходил отбор структур, каков его механизм, сказать довольно трудно. Но этот процесс оставил нам своего рода. музей. Подобно тому как из 107 химических элементов только 6 органогенов да 10—15 других элементов отобраны природой, чтобы составить основу биосистем, так же в результате эволюции происходил тщательный отбор и химических соединений. Из миллионов органических соединений в построении живого участвуют лишь несколько сотен из 100 известных аминокислот в состав белков входит только 20 лишь четыре нуклеотида лежат в основе-всех сложных полимерных нуклеиновых кислот, ответственных за наследственность и регуляцию белкового синтеза в любых живых организмах. [c.196]

Как указывалось выше, реакционная способность нуклеотидных звеньев существенно зависит от наличия нековалентных взаимодействий с соседними звеньями это позволяет использовать химические методы для изучения вторичной структуры нуклеиновых кислот. В частности, влияние комплементационных взаимодействий оснований на их реакционную способность настолько велико, что возможно избирательно модифицировать звенья полинуклеотидной цепи, находящиеся в односпиральных зонах, и таким образом определить состав и размеры этих зон. Если к тому же известна первичная структура молекулы, то возможно провести и локализацию таких односпиральных участков в цепи. Исследования такого рода широко проводятся во многих лабораториях при помощи реакций с формальдегидом, акрилонитрилом, водорастворимым карбодиимидом, гидроксиламином и другими агентами. [c.18]

Упорядоченность структур живого организма и слаженность реакций обмена веществ не является результатом случайной комбинации атомов и молекул в статистическом смысле в процессе их теплового движения. Они — результат обусловленного биологическими закономерностями эволюционного развития организмов, в ходе которого должно быть обеспечено воспроизведение строго определенного типа биологических структур и обмена веществ со всеми структурными и химическими особенностями. Так, биосинтез белковой молекулы совсем не является реализацией одной из многих миллионов возможностей расположения аминокислотных остатков. Все детали строения белковой молекулы (состав, последовательность чередования остатков и т. д.) определяются совокупностью структурных и кинетических условий биосинтеза (природа и концентрация участвующих в биосинтезе аминокислот, ферментов, витаминов, нуклеиновых кислот, их пространственное распределение в клетке и т. д.), т. е. типом структур и процессов обмена веществ, свойственных данному организму. [c.68]

В зависимости от строения моносахарида, входящего в состав нуклеиновых кислот (НК), различают дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты (РНК). Необходимость подобной классификации определяется не только различным химическим строением ДНК и РНК, но и различием выполняемых ими биологических функций. Дезоксирибонуклеиновые кислоты ответственны за передачу наследственных признаков в ряду поколений живых организмов, поэтому конкретное строение ДНК каждого вида животных организмов будет строго специфично, однако общая структура ДНК одинакова для многих типов клеток. Рибонуклеиновые кислоты участвуют в процессе биосинтеза белка. [c.613]

Аминогруппа настолько химически активна и богата химическими взаимодействиями и реакциями, что все соединения с аминогруппами уже входят в биологические молекулярные структуры и обеспечивают переход от неживого вещества к живому, способствуют переходу от химической формы движения материи к биологической форме. Аминогруппы всех трех типов входят в состав белков и нуклеиновых кислот, главных молекул живого вещества. Амины могут быть линейными, если Ы-атом включен в углеродную цепь, и циклическими, если он замыкает углеродную цепь в цикл. [c.544]

Общий химический состав. По современным данным, биомасса единовременно живущих на Земле организмов (а их насчитывается около 2 млн. видов) составляет 1,8х 10 —2,4х т в пересчете на сухое вещество, причем ежегодно ими продуцируется около 10 т сухого вещества. В организмах, составляющих биомассу Земли, обнаружено свыше 60 химических элементов. Среди них условно выделяют группу элементов, встречающихся в составе любого организма, независимо от видовой принадлежности и уровня организации последнего. К их числу относят С, К, Н, О, 8, Р, Ка, К, Са, М , Zn, Ре, Мп, Си, Со, Мо, В, V, I и С1< Первым шести элементам приписывают исключительную роль в биосистемах, так как из них построены важнейшие соединения, составляющие основу живой материи,— белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды и др. последующие десять называют металлами жизни —они крайне важны для поддержания структуры и функциональной активности биополимеров бор и ванадий весьма существенны для растрггельных и животных объектов соответственно, а хлор образует наиболее распространенный анион. Остальные элементы, обнаруженные в биомассе, встречаются в живой природе не столь систематически, а биологическое значение их во многих случаях еще не выяснено. [c.15]

Другая, также важнейшая функция биополимеров связана с сохранением и передачей по наследству свойств живого индивида будущим его поколениям. Эта функция называется наследственностью. Ее выполняют нуклеиновые кислоты, биополимеры, в состав которых входят химически связанные азотистые основания с ядрами пурина и пиримидина, углеводы (дезоксирибоза) и остатки фосфорной кислоты. Нуклеиновые кислоты (РНК, ДНК) являются носителями закодированной в их структуре наследственной информации каждого живого индивида и передают ее по наследству, так как осуществляют биосинтез белка в живой клетке. [c.720]

Нуклеиновые кислоты подразделяются на рибонуклеиновые (РНК) и дезоксирибонуклеиновые (ДНК) кислоты. В основу такой классификации положена химическая структура углеводного компонента нуклеиновых кислот. Если в состав нуклеиновых кислот входит рибоза, кислоты называются рибонуклеиновыми, если дезоксирибоза— дезоксирибонуклеиновыми. РНК и ДНК отличаются и по некоторым азотистым основаниям. [c.140]

Нуклеотидный состав. Макромолекулярная структура и биологические свойства нуклеиновых кислот определяются их химическим составом, т. е. соотношением присутствующих мононуклеотидов и последовательностью их расположения в цепи. [c.384]

Приведем несколько примеров. Доказано, что у всех населяющих Землю форм живых существ в создании белковой молекулы участвуют 20 аминокислот. Свойственная же отдельным органическим формам белковая специфичность определяется количественным отношением входящих в их состав аминокислот, а также порядком расположения последних в белковой молекуле. Те же закономерности установлены и в отношении нуклеиновых кислот, разнообразие и специфика которых также обусловлены в основном характером чередования нуклеотидов, причем число последних в 5 раз меньше, чем число протеиногенных аминокислот. Установлено, что организмы, принадлежащие к различным семействам, родам и видам животных, растений и микробов, используют в процессе жизнедеятельности один и тот же вид энергии — свободную, или химическую, энергию. Энергию эту они получают от общего для всех живых существ биологического горючего , роль которого выполняют особые соединения, содержащие богатые энергией фосфатные или тиоловые связи (подробнее этот вопрос освещен в главе Дыхание ). Лишь зеленые растения и небольшая группа бактерий способны наряду с этим использовать энергию кванта света, которую они запасают в форме тех же специфических макроэргических соединений. Выявлена близость, но не идентичность строения биологических мембран, ограничивающих поверхность протоплазмы и каждого из содержащихся в ней органоидов у всех представителей живого мира. Доказано, что многие органеллы протоплазмы имеют строго упорядоченную, ламеллярную (пластинчатую) структуру. [c.12]

Любая молекула поглощает свет в достаточно широкой области длин волн. Однако при данной длине волны в спектре обычно преобладает поглощение химических групп лишь одного типа. Эти группы называются хромофорами. Хромофоры, входящие в состав белков и нуклеиновых кислот, поглощают свет только при длинах волн, меньших чем 300 нм. Эти группировки, такие, как пептидные группы или основания нуклеиновых кислот, значительно сложнее молекулы формальдегида. Подробное обсуждение их электронной структуры выходит за рамки этой книги, и мы лишь перечислим те их свойства, которые облегчают или, напротив, усложняют спектральные исследования белков и нуклеиновых кислот. [c.32]

Пуклеопротеины состоят из белков и нуклеиновых кислот. Последние рассматриваются как простетические группы. В природе обнаружено 2 типа нуклеопротеинов, отличающихся друг от друга по составу, размерам и физико-химическим свойствам,— дезоксирибонуклеопротеины (ДНП) и рибонуклеопротеины (РНН). Названия нуклеопротеинов отражают только природу углеводного компонента (пентозы), входящего в состав нуклеиновых кислот. У РНП углевод представлен рибозой, у ДНП—дезоксирибозой. Термин пуклеопротеины связан с названием ядра клетки, однако ДНП и РНП содержатся и в других субклеточных структурах. Следовательно, речь идет о химически индивидуальном классе органических веществ, имеющих своеобразные состав, структуру и функции независимо от локализации в клетке. Доказано, что ДНП преимущественно локализованы в ядре, а РНП —в цитоплазме. В то же время ДНП открыты в митохондриях, а в ядрах и ядрышках обнаружены также высокомолекулярные РНП. [c.86]

Химический состав энтомопатогенных вирусов. Характер вирусных частиц, как они видны в электронный микроскоп, дает картину вируса как живой молекулы, где на спиральном стержне (helix) нуклеиновой кислоты сидят, как зерна в колосе, протеиновые частицы и между ними определенная доля липоидов. По центру протягивается осевой канальчик, а поверхность покрыта собственно оболочкой вируса. Такая структура была установлена и изучена с помощью диффр акции рентгеновых лучей прежде всего у вируса табачной мозаики, и, по-видимому, она типична для всех вирусов. Форма вирусных частиц определяется участком спирали нуклеиновой кислоты и асимметричностью формы белковых и нуклеиновых компонентов [82]. Число белковых частиц на веретеновидной спирали вируса табачной мозаики составляло 44 на 68 А [c.68]

Первая часть этого положения основывается на том, что первоначальное биохимическое повреждение есть обособленное радиационное явление, которое может затронуть только небольшое число атомов. Чтобы это явление могло иметь приписываемое ему важное значение, весьма вероятно, что это небольшое число затронутых атомов должно входить в состав структуры больших размеров, причем наиболее вероятно, что такой структурой будут высокополимерные белок или нуклеиновая кислота. В предыдущем докладе harlesby рассматривал некоторые из наиболее глубоких изменений, которые можег произвести излучение в структуре и свойствах синтетических полимеров. Исследования действия рентгеновских лучей на физико-химические свойства белков и ДНК начались более 25 лет назад и до сих пор интенсивно продолжаются. [c.115]

Чаргафф СЬагда 1 Эрвин (р. 1905), американский биохимик. Окончил Венский университет (1926) с 1935 г.— в Колумбийском университете в Нью Йорке. Основные работы — по изуче нию химического состава и структуры нуклеиновых кислот, определил коли чественное соотношение азотистых оснований, входвщих в их состав (правило Чаргаффа). Это открытие было использовано Ф. Криком и Дж. Уотсоном При построении модели структуры ДНК. [c.298]

Историю биохимии (и органической химии) принято отсчитывать с конца XVIII в., когда впервые были выделены из организмов в чистом виде некоторые соединения — мочевина, лимонная кислота, яблочная кислота и др. В то время еще не было представлений о строении этих веществ. Длительный период развития биохимии, вплоть до середины XX в., заполнен открытием все новых веществ в живой природе, исследованием их структуры и химических превращений в организмах. Важнейшими достижениями этого периода явилось установление общего плана строения главных биополимеров — белков и нуклеиновых кислот, и раскрытие основных путей химических превращений веществ в организмах (метаболизм). В этот же период произошла дальнейшая дифференциация биохимии в ней стали выделять статическую биохимию, изучающую химический состав организмов динамическую биохимию, изучающую метаболизм функциональную биохимию, изучающую связь химических процессов с физиологическими (биологическими) функциями. [c.12]

К первому из них относят теории биогенеза, отправным постулатом которых является специфика вещественной основы биологических систем, т. е. строго определенный состав элементов-органогенов и не менее определенная структура входящих в живой организм химических соединений. Все особенности функционирования организмов, с позиций этих теорий, выводят из свойств конкретного биохимического состава организмов — белков, нуклеиновых кислот и других биополимеров. Решение проблемы биогенеза представители этого подхода видят в выяснении путей постепеннога усложнения органических соединений вплоть до белковоподобных [c.193]

Среди природных соединений важное место занимают углеводы. Они участвуют в построении живых структур, служат материалом для биосинтеза соединений других классов, им принадлежит важная роль в биоэнергетике клетки. Углеводы входят в состав физиологически активных гликозидов, нуклеиновых кислот, полисахаридов, гликолипидов и гликопротеидов. С ними связаны имму-нохимические свойства тканей, специфические реакции организма на внешние химические раздражители. Многочисленные превращения углеводов все шире используются промышленностью для получения синтетического волокна, в гидролизном производстве и пищевой промышленности. [c.3]

Фотодинамические свойства фуранокумаринов объясняются тем, что, поглощая кванты ультрафиолетового излучения, их молекулы переходят в возбужденное состояние и в таком виде способны реагировать с биологически важными клеточными компонентами, содержащими двойную связь. При этом решающее значение для цитотоксичности имеет нарущение структуры и функции ДНК. Псоралин, ксантотоксин и их аналоги образуют аддукты с генетическим материалом клеток, реагируя с входящими в его состав нуклеиновыми основаниями. На схеме 89 показана химическая структура таких аддуктов на примере нуклеинового основания тимина. [c.359]

Как построены макро.чолекулы, входящие в состав живых организмов Первые биохимики обнаружили в живых организмах вещества, которые были названы белками, нуклеиновыми кислотами, полисахаридами и сложными липидами. Развитие биохимии в немалой степени зависело от разработки методов выделения и очистки этих соединений. С помощью новых физико-химических методов удалось установить, что их молекулярные массы характеризуются величинами от 10 000 до 100 000 000 и более. В течение долгого времени кажущаяся поистине геркулесовой работа по установлению полной структуры таких молекул представлялась экспериментально вообще неосуществимой. Однако создание ряда новых физических приборов ультрацентрифуг, электрофоретических аппаратов, регистрирующих спектрофотометров, спектропо-ляриметров и аминокислотных анализаторов — позволило определить основные структурные характеристики этих молекул. Усовершенствованная техника анализа и, в частности, хроматографические методы сделали возможным разделение сложных смесей веществ и определение их микроколичеств, что является необходимой предпосылкой для установления ковалентных структур строительных блоков различных макромолекул. Благодаря развитию рентгеноструктурных методов оказалось возможным построить детальные трехмерные модели многих относительно небольших [c.13]

Линейные антибиотики-полипептиды. Актиномицеты являются также основными, хотя не единственными продуцентами таких линейных антибиотиков-полипептидов, как, например, алазопептин, дуазо-мицин, альбомицин и др. В настоящее время известно более 50 линейных антибиотиков-полипептидов, которые широко различаются между собой как по химическим, так и по биологическим свойствам. Прежде всего необходимо отметить их структурную разнообразность. Известны миниантибиотики, содержащие всего 2-3 аминокислотных остатка, антибиотики со средней мол. массой (10-30 аминокислотных остатков) и макроантибиотики — белки, в состав которых входит до 100-120 аминокислот. Кроме того, многие из них содержат фрагменты непептидной природы — остатки жирных кислот, углеводов, нуклеиновых оснований и т. п., которые чаще всего находятся либо в начале, либо в конце полипептидной цепи. Структуры некоторых антибиотиков приведены на рис. 3.12 и 3.13. [c.182]

При изучении биологических действий излучения очень важно учитывать различие в пространственном распределении рассеянной энергии при облучении ультрафиолетовым светом и ионизирующим излучением, таким, как рентгеновы лучи. Для ультрафиолетового света коэффициент поглощения зависит от молекулярной структуры поглощающей среды и различен, например, для нуклеиновой кислоты и для белка. Поэтому доза поглощенной энергии в эргах на 1 сл может быть совершенно различной в разных частях облученной хромосомы в зависимости от количества содержащейся в них нуклеиновой кислоты и от стадии цикла деления. Для рентгеновых лучей указанные различия не существуют, так как их поглощение атомами вещества не зависит от типов химических соединений, в которых участвуют эти атомы значительное поглощение рентгеновых лучей в костной и некоторых других тканях связано с тем, что в состав последних входят соединения, содержащие атомы с большими атомными номерами. [c.10]

В самое последнее время удалось пролить свет на механизм участия нуклеиновых кислот в этих важнейших для л изни клетки процессах. Установлено, что химическая природа синтезируемых в клетке аминокислот определяется структурой рибонуклеиновой кислоты и, прежде всего, химической природой и порядком расположения входящих в состав нуклеотидов оснований. Каждой из аминокислот соответствует РНК с определенным набором и чередованием компонентов в тринуклеотиде. Именно благодаря этому и становится возможным регулирование направления синтеза и природы синтезируемых 20 различных аминокислот молекулой нуклеиновой кислоты. Весьма важно также, что роль фактора, определяющего специфичность синтеза аминокислот и, следовательно, специфичность белкового синтеза, вы- [c.40]

Химическая структура нуклеиновых кислот различного происхождения неодинакова. Нуклеиновые кислоты цитоплазмы и ядра клетки отличаются друг от друга по своим химическим особенностям. Имеются основания полагать, что качественный состав нуклеиновых кислот клетки не остается постоянным, а зависит от условий среды, от процессов обмена веществ в клетке. Между тем структура нуклеиновых кислот остается, в основном, характерной для каждого живого существа и определяет специфичность синтезирующихся в них белков. Более того, известно, что вирусы и бактериофаги, состоящие, в основном, из специфических для каждого из них нуклепротеидов, при внедрении их нуклеиновых кислот в поражаемые клетки, в случае благоприятных условий для размножения, включаются в ферментные системы, осуществляющие синтез белков, и изменяют обычный для клеток синтез белковых веществ. Все эти факты свидетельствуют о том, что нуклеиновые кислоты активно участвуют в процессах биосинтеза белков. Это, однако, еще не выявляет, в чем именно заключается роль нуклеиновых кислот. На этот счет существуют положения, которые находят свое экспериментальное подтверждение. [c.429]

Нуклеотидный состав и другие химические свойства вирусных нуклеиновых кислот также не имеют каких-либо явных отличительных особенностей. Таким образом, хотя вирусные частицы относительно просты по своей структуре, то, что известно об их химическом составе и законах репликации, не позволяет сделать вывод, что в эволюпиоппом отношении они более примитивны, нежели клеточные организмы.." [c.494]