Основания нуклеиновых кислот, возможные комбинации

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]

ДНК-зонды применяют для поиска родственных генов в реакциях гибридизацрш с РНК — для выявления экспрессии данного гена в различных клетках. Для вьывления молекул нуклеиновых кислот, комплементарных всему зонду (или его участку), ДНК-зонды часто сочетают с методом гель-электрофореза, что позволяет получать информацию о размерах гибридизируемых молекул ДНК. Эффективное использование современных приборов, способных автоматически синтезировать любые нуклеотидные последовательности за короткий промежуток времени, дало возможность перестраивать гены, что представляет собой один из важных аспектов генной инженерии. Обмен генами, а также введение в клетку гена другого вида организма осуществляют посредством генетической рекомбинации in vitro. Этот подход был разработан на бактериях, в частности на Е. соИ. Он основан на важном свойстве ДНК — способности к перестройкам, изменяющим комбинацию генов в геноме и их экспрессию. Такая уникальная способность ДНК позволяет приспосабливаться данному виду к изменяющейся среде. Генетическую рекомбинацию подразделяют на два больших класса общую рекомбинацию и сайт-специфическую рекомбинацию. В процессе общей рекомбинации генетический обмен в ДНК происходит между гомологичными нуклеотидными последовательностями, например между двумя копиями одной и той же хромосомы в процессе мейоза (кроссинговера), или при скрещивании и перегруппировке генов у бактерий. [c.112]

ДНК по своей природе — биологический полимер, отличающийся высокой молекулярной массой и сложной линейной структурой. Макромолекула ДНК представляет собой длинную нераз-ветвленную цепь, остов которой состоит из чередующихся мономерных единиц—дезоксирибонуклеотидов. Нуклеотиды построены из трех компонентов пуринового или пиримидинового основания, пентозного сахара (дезоксирибоза) и фосфатных групп. Универсально распространенные азотистые основания, которых в молекуле ДНК обычно бывает четыре, следующие аденин и гуанин (производные пурина), цитозин и тимин (производные пиримидина). Для простоты их обозначают соответственно буквами А, Г, Ц и Т. Согласно модели Уотсона и Крика (1953) молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, образованных большим числом соединенных мелсду собой нуклеотидов. Связь между ними в цепи ДНК осуществляется в результате образования фосфатного мостика мелсду гидроксилами соседних дезоксирибозных остатков, к которым в качестве боковых радикалов присоединены азотистые основания. Сахара и фосфатные группы во всех нуклеиновых кислотах одинаковы, тогда как основания, соединенные водородными связями, меняются, причем аденин всегда присоединяется к тимину, а гуанин — к цитозину. Несмотря на то что в молекуле ДНК имеется только четыре азотистых основания, число их возможных комбинаций огромно. К примеру, участок нити ДНК фаговой частицы содержит 200 ООО нуклеотидов у высших растений это число, по-видимому, еще больше. [c.84]

Априорные соображения уже давно заставляли предполагать, что каждая аминокислота должна кодироваться, по крайней мере, триплетом нуклеотидов. Действительно, имеется 20 природных аминокислот, из которых строятся белки (рис. 2). В то же время нуклеиновые кислоты построены всего из 4 сортов нуклеотидных остатков (см. рис. 4), их азотистыми основаниями являются аденин (А), гуанин (О), цитозин (С) и либо урацил (И) в РНК, либо тимин (Т) в ДНК. Ясно, что один нуклеотид не может кодировать одну аминокислоту (4 против 20). Возможных динуклеотидных комбинаций (дуплетов) может быть 16, что опять-таки недостаточно для кодирования 20 аминокислот. Следовательно, минимальное количество остатков в нуклеотидной комбинации, кодирующей одну аминокислоту, может быть три, т. е. аминокислоты должны кодироваться, скорее всего, нуклеотидными триплетами. Общее количество возможных триплетов составляет 64, что с избытком хватает для кодирования 20 аминокислот. [c.11]

Ясно, что наиболее надежным доказательством идентичности структур продукта и затравки явилось бы установление идентичности нуклеотидных последовательностей в молекулах этих соединений. Однако, поскольку определение нуклеотидных последовательностей длинных отрезков ДНК — все еще нерешенная экспериментальная задача, приходится полагаться на менее прямые способы доказательства. Корнбергом был разработан новый подход к этой проблеме — так называемый метод определения частот ближайших соседей. Очевидно, что для нуклеиновой кислоты, содержащей четыре разных основания, существует шестнадцать возможных дипуклеотид-ных комбинаций (последовательностей). Метод ближайших соседей состоит в определении абсолютной частоты, с которой каждый из этих динуклеотидов встречается в исследуемом образце ДНК. Результат такого анализа приведен в табл. 57. [c.510]

Лишь в очень редких случаях некоторые из этих оснований бывают замещены очень близкими к ним по составу веще- ствами. Для простоты эти четыре основания обозначают буквами А, Ц, Г и Т. Большое значение имеет то, что в разных нуклеиновых кислотах эти четыре основания расположены в различной последовательности, и поскольку число оснований в каждой молекуле очень велико, из этих элементов может образоваться бесконечное множество разных нуклеиновых кислот. Например, в какой-нибудь нуклеиновой кислоте основания в том или ином небольшом сегменте могут располагаться в последовательности ЦЦАГТТАГ, тогда как в другой нуклеиновой кислоте в соответствующем сегменте будет наблюдаться, например, последовательность ЦААГГТАГ. Несмотря на то, что встречаются только четыре типа строительных кирпичей , число возможных комбинаций огромно. Это становится особенно ясно, если подсчитать чрезвычайно большое число нуклеотидов, входящих в состав молекулы нуклеиновой кислоты. Было определено, например, что участок нити ДНК фаговой частицы содержит около 200 тыс. нуклеотидов. У высших организмов это число, вероятно, во много раз больше. Весьма возможно, что каждый ген представляет собой участок ДНК, содержащий сотни или тысячи нуклеотидов. [c.271]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология