Нуклеиновые кислоты, структура и функция

Опираясь на быстро растущий объем знаний в области молекулярной биологии, отечественные традиции в исследовании нуклеиновых кислот и собственный опыт работы, автор данного учебника подготовил в 1964 г. и начал чтение курса лекций по молекулярной биологии в Московском государственном университете. Конечно, с течением времени курс эволюционировал и расширялся, и теперь он состоит из трех частей ( Строение и биосинтез нуклеиновых кислот , Структура рибосом и биосинтез белков и Структура и функции белков ). В основу предлагаемой книги положена та часть курса лекций, которая посвящена структуре рибосом и биосинтезу белка. [c.4]

Нуклеиновые кислоты структура и функция [c.912]

Функции, выполняемые ДНК и РНК в организме, а также их химические и физико-механические свойства различны. Помимо химического строения на свойства нуклеиновых кислот и их функции в организме весьма существенное влияние оказывают форма макромолекулы и надмолекулярные структуры, которые для рибонуклеиновых и дезоксирибонуклеиновых кислот также различны. [c.362]

Мы ограничимся изложением известных в настоящее время данных о структуре и биологической функции наиболее важных соединений — белков, нуклеиновых кислот, жиров и углеводов, а также сообщим некоторые сведения о путях синтеза белка в организме. [c.435]

Основная роль пуринов в живой природе определяется их участием в структуре нуклеотидов и нуклеиновых кислот, осуществляющих важнейшие функции в метаболизме всех форм жизни. [c.353]

В последующем изложении мы вначале уделим внимание вопросам структуры нуклеиновых кислот в понимании химика-органика, после чего коснемся второй стороны дела и связанного с ней вопроса о биологической функции НК. Нужно иметь в виду, что макромолекулярная структура и конформация полимерной цепи оказывают чрезвычайно существенное влияние на биологическую функцию НК, как и на биологические функции всех биогенных полимеров. [c.246]

Сопряжена ли интеркаляция плоских молекул в цепи нуклеиновых кислот с какой-либо биохимической функцией По-видимому, да. Например, в белках, взаимодействующих с нуклеиновыми кислотами, ароматические кольца боковых цепей аминокислот могут встраиваться между плоскостями оснований в спиральной структуре ДНК наподобие закладок внутри книги [85, 86]. Изменения в плотности супервитков, вызванные интеркаляцией или изменением ионного окружения, могут играть роль в соблюдении нужной последовательности во взаимодействии ДНК с внутриклеточными ферментными системами. [c.142]

Полное строение нуклеиновых кислот установлено в 60-х годах XX в. Так, в 1953 г. Д.Уотсон и Ф. Крик, опираясь на богатый опыт многих исследователей, расшифровали структуру ДНК, доказали ее двухспиральное строение, и с этих пор 1953 год принято считать годом возникновения новой науки - молекулярной биологии, задачи которой состоят в дальнейшем изучении ДНК и РНК, связи их структуры с биологическими функциями. [c.42]

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]

Последние десятилетия характеризуются целым рядом существенных достижений в изучении молекулярных основ жизни. Весьма глубокие представления сложились сейчас в области молекулярных аспектов наследственности, структуры белков и нуклеиновых кислот. Физико-химические исследования каталитических функций белков создали детализированную картину молекулярных процессов, протекающих при ферментативном катализе. [c.198]

Такие достижения предвещают новую эру в понимании взаимосвязи между структурой и функцией нуклеиновых кислот, что и составляет предмет обсуждения следующей главы 22.5. [c.196]

Природный каучук (и =1500—2200). Бесконечное разнообразие геометрических форм полимерных молекул (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов и т. д.) лежит в основе многообразия структурных форм живых организмов, животных и растительных, и способствует проявлению всевозможных биологических функций этих организмов. Одни полимеры, такие, как каучук, полимеры волос и шерсти — фиброин, коллаген и другие, имеют регулярную структуру [c.42]

Пиримидиновые и пуриновые основания являются элементарными кирпичиками, из которых строятся важнейшие после белков и целлюлозы биополимеры — нуклеиновые кислоты, те живые печатные станки (матрицы), на которых формируются белки в живой клетке, точно повторяющие аминокислотную последовательность белка кавдого живого индивида (подробнее о биологической роли нуклеиновых кислот, их структуре и функциях будет сказано в последнем разделе) [c.707]

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]

Пристальное внимание исследователей привлечено к структуре и функции макромолекул, включающих комплексы белков и нуклеиновых кислот. Этот особый интерес вызван тем, что многообразие проявлений жизни непосредственно связано с этими полимерными молекулами. Биохимики имеют достаточно оснований для утверждения, что природа синтезированных в клетках белков зависит в первую очередь от природы ДНП, точнее ДНК, а свойства живых организмов, как и структурная организация субклеточных органелл, клеток и целостного организма, определяются свойствами синтезированных белков. [c.86]

ДНК кодирует генетическую информацию, которая определяет практически все структуры и функции самих клеток, а также организма, частью которого они являются. Повреждение молекулы ДНК ведет к изменению информации, закодированной в последовательности ДНК и потому может иметь ужасные последствия, если не будет исправлено. Поскольку число молекул ДНК в клетке невелико, а величина этих молекул огромна, существует большая опасность их повреждения химическими веществами, излучением и т. п. Особенно хорошо изучено действие УФ-лучей. Нуклеиновые кислоты погло- [c.384]

Взаимодействия нуклеиновых кислот с малыми молекулами и ионами, имеющие важное значение для функции нуклеиновых кислот и формирования высших уровней их структуры. [c.221]

Далеко не всегда связь между структурой молекулы и ее функциональными свойствами проста и очевидна. Мы видели, как сложно установление такой связи для белков. Иначе обстоит дело с нуклеиновыми кислотами, в частности, с ДНК. Здесь по крайней мере одна важнейшая функция — редупликация ДНК — была качественно объяснена сразу же после открытия вторичной структуры. [c.222]

Исследование взаимодействия ДНК и РНК с малыми молекулами важно для познания структуры нуклеиновых кислот и ее изменений. Малые молекулы в ряде случаев существенно влияют на биологическую функцию ДНК и РНК. Одни из них являются мутагенами, другие ингибируют транскрипцию (см. 8.8). К мутагенам относятся, в частности, акридиновые красители, например [c.246]

Особое место среди всех полимерных материалов занимают природные биополимеры — белки, нуклеиновые кислоты, клетчйтка, обладающйе рядом очень специфических, уникальных свойств, благодаря которым они выполняют важнейшие функции живой материи — осуществляют постоянный материальный и энергетический обмен с окружающей средой, регулярно воспроизводят сложнейшие химико-биологические структуры живого организма. [c.128]

Для жизненной функции клеток решающее значение имеют белки и нуклеиновые кислоты. Белки — главный органический компонент цитоплазмы. Некоторые белки относятся к структурным элементам клетки, другие — к имеющим важное значение ферментам. Радиационное повреждение белков состоит в уменьшении их молекулярной массы в результате фрагментации полипептидных цепочек, в изменении растворимости, нарушении вторичной и третичной структуры, агрегировании и т. п. Биохимическим критерием радиационного повреждения ферментов является утрата ими способности осуществлять специфические реакции. При интерпретации пострадиационных изменений ферментативной активности in vitro наряду с радиационными нарушениями самого фермента следует учитывать и другие повреждения клетки, прежде всего мембран и органелл. Чтобы вызвать явные изменения ферментативной активности в условиях in vitro, требуются значительно большие дозы, чем in vivo. [c.16]

С нарушением клеточной мембраны связаны радиационные изменения поведенческих функций ЦНС. Радиационное повреждение эндоплазматического ретикулума приводит к уменьшению синтеза белков. Поврежденные лизосомы высвобождают катаболические ферменты, способные вызвать изменения нуклеиновых кислот, белков и мукополисахаридов. Нарушение структуры и функции митохондрий снижает уровень окислительного фосфорили-рования. [c.17]

По мере углубления наших знаний о природе жизненных процессов вырисовывается картина сложной и многогранной роди углеводов в живых организмах. Среди известных сейчас функций углеводов мы находим и роль энергетического резерва, и роль главных структурирующих веществ, и роль эластиков, и роль смазки, и разнообразные информационные функции, и многое другое. Такую поразительную полифункционадьность этого класса соединений можно, по-иидимому, понять из общих соображений. Действительно, такие биологически монофункциональные биополимеры, как нуклеиновые кислоты, имеют один тип ковалентной структуры это линейные одномерные цепи. Напротив, структуры высокомолекулярных углеводов представлены по крайней мере двумя молекулярными типами линейными и разветвленными, не говоря уже о том, что среди разветвленных полисахаридов можно также выделить несколько крупных классов структур и что организация последовательностей мономеров в полисахаридных цепях может принадлежать к нескольким принципиально различным типам. Из такого разнообразия структур, естественно, следует и разнообразие функций. [c.135]

Что же можно сказать об аденозиновом фрагменте Здесь налицо изящная структура, заимствованная у нуклеиновых кислот. Какова ее функция в АТР как переносчика фосфатных групп молекулы АТР По крайней мере частично ответ заключается, по-видимому, в том, что аде-нозинмонофосфатный фрагмент (АМР) молекулы является ручкой , за которую могут ухватиться белки — катализаторы [c.189]

Молекулярная биология занимает -особое место в развитии науки второй половины XX в. Именно ее рождение и последующий бурный рост выдвинули биологию в целом в ряды самых передовых и популярных наук, а XX в. стали иногда называть веком биологии . Возникнув как отрасль биохимии, молекулярная биология получила мощное развитие благодаря внедрению в нее вдей и методов генетики и физики. Открытый и сформулированный в 1953 г. принцип комплементарности в нуклеиновых кислотах, объяснив особенности структуры этих макромолекуляр-ных соединений и обладая предсказательной силой в отношении их функций, лег в основу нового направления науки. Огромное научное и методологическое значение молекулярной биологии состояло в том, что наиболее фундаментальное и таинственное свойство живой материи — воспроизведение себе подобного — оказалось возможным объяснить на молекулярном уровне. Молекулярная структура вещества, в котором записана (закодирована) генетическая информация, механизмы воспроизведения генетической информации в поколениях клеток и организмов и механизмы реализации генетической информации через биосинтез белков —вот три направления, по которым развивалась эта наука и где были сделаны решающие успехи. Кроме того, структура и механизмы функционирования белков стали также предметом молекулярной биологии. [c.3]

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]

Анализ последовательностей РНК важен с различных позиций. К настоящему моменту уже определены последовательности более 100 видов тРНК [34], Выяснение последовательности дрожжевой тРНК в сочетании с данными рентгеноструктурного анализа было важным как для определения пространственной структуры этой молекулы (см. рис. 22.1,6 и 22.1,7 в гл. 22.1), так и для подтверждения правильности определения структуры белков. Однако, возникающая возможность изучения взаимосвязи между структурой нуклеиновых кислот и их биологической функцией является даже более важной перспективой. Детальное знание механизмов транскрипции и трансляции во многом зависит от наличия информации о последовательностях разных видов РНК. Простым примером является получение молекул тРНК из их предшественников [c.194]

Предыдущее обсуждение структуры и синтеза нуклеозидов, нуклеотидов и нуклеиновых кислот можно было осуществить с тех позиций, что они сами являются ведущей частью химии природных соединений. Их более глубокое значение и внутренние связи между их отдельными частями могут быть оценены только при полном рассмотрении связи между структурой и функцией нуклеиновых кислот. Несмотря на претензии этой главы (в общем материале издания, посвященном природным продуктам) быть исчерпывающей, она должна быть, несомненно, выборочной, что по крайней мере проявляется в ее сконцентрированности на структурных аспектах рассматриваемых молекул. [c.197]

Классическая биохимия изучала главным образом жизненно важные процессы в организмах растений и животных с участием органических соединений — белков, углеводов, жиров, нуклеиновых кислот, витаминов, гормонов и др. Она практически не касалась вопросов о воздействии на эти молекулы (и на их биологические функции) многообразных неорганических соединений, поступающих в организм с питательными веществами или другим путем. Сегодня стало очевидным, что в живых организмах присутствуют соединения всех элементов периодической системы, которые в ничтожных, некоторые — минигомеопатических количествах, изначально присутствовали в живых организмах с момента зарождения жизни на Земле, так как попадали тем или иным путем в водоемы, воздух и на луга, а оттуда в организмы животных и растений. В настоящее время, когда техническая деятельность человека и разрущение земных покровов приняло порой неразумные и даже катастрофические размеры, в окружающую среду попадают уже не гомеопатические, а макрогомеопатические количества соединений всех элементов периодической системы, которые, безусловно, оказывают сильнейшее воздействие на жизнь. Поскольку остановить все более стремительное развитие техники и разрушение данной от природы структуры Земли, водных покровов и воздушного океана невозможно в силу того, что это есть следствие развития естественных потребностей человека, крайне необходимо изучать и знать, как состав окружающей среды взаимодействует с биологическими структурами человека, животных и растений и какие непредсказуемые последствия может вызвать. [c.182]

Дальнейшее развитие биологии и медицины почти невозможно без применения методологических принципов современной биологической химии. Установление способов хранения и передачи генетической информации и принципов структурной организации белков и нуклеиновых кислот, расшифровка механизмов биосинтеза этих полимерных молекул, а также молекулярных механизмов трансформации энергии в живых системах, установление роли биомембран и субклеточных структур, несомненно, способствуют более глубокому проникновению в сокровенные тайны жизни и выяснению связи между структурой индивидуальных химических компонентов живой материи и их биологическими функциями. Овладение этими закономерностями и основополагающими принципами биологической химии не только способствует формированию у будущего врача диалектикоматериалистического понимания процессов жизни, но и дает ему новые, ранее недоступные возможности активного вмешательства в патологические процессы. Этими обстоятельствами диктуется необходимость изучения биологической химии студентами медицинских институтов. [c.9]

В учебнике нашли отражение современные представления о структуре и функциях молекул белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов. Разделы по химии биополимеров, как и ферментов, витаминов и гормонов, объединены по просьбе большинства рецензентов в первой части учебника. В главах, посвященных витаминам, гормонам и ферментам, представлены новые сведения о биологической роли и механизме действия этих соединений. Опущены данные о первичной структуре ряда пептидных и белковых гормонов, зато приведены новейшие результаты по биогенезу простаглан-динов и родственных соединений простациклинов, тромбоксанов и лейко-триенов. В главе Ферменты подробно рассмотрены проблемы медицинской энзимологии, включая некоторые вопросы инженерной энзимологии. [c.11]

Принимая во внимание все возрастающий объем биохимической информации, многие разделы пришлось заново написать или существенно переработать например, о структуре и функциях белков и нуклеиновых кислот, регуляции экспрессии генов, молекулярных механизмов биогенеза ДНК и РНК, биосинтеза белка, механизмах регуляции метаболизма и роли гормонрецепторной системы и вторичных внутриклеточных мессенджеров в передаче нервного и гуморального сигналов, механизмах ферментативного катализа, особенностях обмена веществ в нервной ткани (нейрохимия), печени, мышечной и соединительной тканях и др. [c.12]

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]

Нуклеиновые кислоты составляют существенную небелковую часть сложного класса органических веществ, получивших название нуклеопротеинов (см. главу 2) последние являются основой наследственного аппарата клетки хромосом. Белковые компоненты нуклеопротеинов подвергаются многообразным превращениям, аналогичным метаболизму белков и продуктов их распада—аминокислот, подробно рассмотренному в главе 12. О нуклеиновых кислотах, их структуре и функциях в живых организмах в последнее время накоплен огромный фактический материал, подробно рассмотренный в ряде специальных руководств и монографий. Помимо уникальной роли нуклеиновых кислот в хранении и реализации наследственной информации, промежуточные продукты их обмена, в частности MOHO-, ди- и трифосфатнуклеозиды, выполняют важные регуляторные функции, контролируя биоэнергетику клетки и скорость метаболических процессов. В то же время нуклеиновые кислоты не являются незаменимыми пищевыми факторами и не играют существенной роли в качестве энергетического материала. Далее детально рассматриваются (помимо краткого изложения вопросов переваривания) проблемы метаболизма нуклеиновых кислот и их производных, в частности пути биосинтеза и распада пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, современные представления о биогенезе ДНК и РНК и их роли в синтезе белка. [c.469]

Однако биологические молекулы не могли бы функциониро вать и жизнь в известных нам формах не существовала бы, если бы помимо сильных взаимодействий внутри биологических молекул и между ними не действовали бы невалентные, нехимические, слабые силы. Клетки п их органоиды — гетерогенные системы, существование и функционирование которых определяются межмолекулярными взаимодействиями невалентного характера. Исполнители почти всех молекулярных функций в клетках — белки — взаимодействуют с липидами и углеводами, с нуклеиновыми кислотами и с малыми молекулами. Взаимодействия эти преимущественно слабые, так как сильные взаимодействия создавали бы слишком жесткие и устойчивые структуры, лишенные молекулярной подвижности, необходимой для выполнения <5пологическими молекулами их разнообразных задач, включающих тонкую регуляцию химических реакции, компартментацию, установление градиентов концентрации. Перечислим виды сла-<5ых взаимодействий в биологических системах и охарактеризуем их. [c.55]

Построение молекулярной биологии ознаменовалось крупнейшими открытиями, сделанными за сравнительно короткое время. В 1953 г. Уотсон, Крик и Уилкинз установили методом рентгенографии вторичную структуру ДНК (см. стр. 489). История этого открытия ярко описана Уотсоном [19]. Структура ДНК — двойная спираль — непосредственно объясняет способность ДНК к конвариантной редупликации. Общее понимание биосинтетической функции ДНК позволило сформулировать физическую проблему генетического кода (Гамов, 1954, см. гл. 9). В дальнейшем были выяснены детали процесса биосинтеза и характер участия в нем других нуклеиновых кислот — матричной и транспортной РНК—и нуклеопротеидов — рибосом. Эти успехи моле- [c.485]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология