Структура биополимеров первичная

Первичная структура и химические свойства углеводов и углеводсодержащих биополимеров [c.446]

В природе синтез белков всегда направлен на формирование определенной первичной структуры и протекает в водных средах при обычных температурах в соответствии с универсальным генетическим кодом под влиянием специфических ферментов. Основная схема этого процесса в настоящее время уже известна. Всю генетическую информацию, обеспечивающую формирование определенной первичной структуры полипептидных цепей и макромолекул белка, несут важнейшие биополимеры, относящиеся к классу сложных полиэфиров, - нуклеиновые кислоты. Эта информация определяется последовательностью соединения друг с другом различных нуклеотидных оснований - звеньев этого полимера. [c.349]

Несомненно, что и биологические функции, и механические свойства полисахаридов и углеводсодержащих биополимеров в большой мере определяются конформацией макромолекулы и распределением в ней реакционноспособных групп. Все эти факторы зависят, в конечном счете, от первичной структуры полимера. Поэтому понимание факторов, определяющих специфичность биологической функции углеводсодержащих соединений и технические свойства полисахаридов, зависит в первую очередь от развития теоретических представлений о связи между строением, конформацией, реакционной способностью и физико-химическими свойствами полисахаридов и смешанных биополимеров, содержащих олиго- и полисахаридные цепи. Установление этих связей является предпосылкой для осуществления направленного синтеза соответствующих физиологически активных веществ и направленной модификации полисахаридов для получения материалов с заранее заданными свойствами. Поэтому исключительно важной задачей является разработка надежных методов установления первичной структуры полисахаридных цепей, требующих минимальной затраты времени и минимального количества материала. Не менее важны эффективные подходы к точной характеристике конформаций полисахаридной цепи в целом и отдельных ее участков, вплоть до моносахаридных звеньев. Очевидна также необходимость изучения реакционной способности полисахаридной цепи, ее отдельных звеньев и различных функциональных групп, что позволит понять механизм взаимодействия углеводсодержащих биополимеров с их партнерами в биологических системах (например, с антителами при иммунологических реакциях), наметить целесообразный путь модификации природного полимера для придания ему нужных свойств и т. д. [c.625]

Фракционирование сложных смесей веществ является одним из основных этапов в решении многочисленных проблем биохимии, биофизики и молекулярной биологии, в связи с тем что биологические системы содержат большое число компонентов, часто близких по ряду химических и физических свойств, а также в связи с развитием методов изучения первичной структуры биополимеров. Выделение отдельных компонентов из таких систем является, как правило, весьма сложной экспериментальной задачей, решение которой ранее осуществлялось путем использования физико-химических методов — осаждения, кристаллизации и сорбции. В настоящее время имеется большой арсенал средств избирательного выделения компонентов или разделения сложных смесей с получением всех веществ в чистом виде. К ним относятся в области изучения биополимеров и их фрагментов прежде всего хроматография и электрофорез. Для аналитических целей при рассмотрении систем, содержащих ограниченное число компонентов, успешно применяется также седиментация, диффузия и ряд других процессов, в которых осуществляется обычно не полное разделение компонентов, а относительное смещение границ зон отдельных веществ. [c.6]

Книга является одной из первых в мировой литературе монографий, посвященных компьютерной генетике - новой дисциплине, сформировавшейся в последние 10 лет на стыке молекулярной биологии и математики. Материал книги основан на современных достижениях компьютерного анализа первичных структур биополимеров и включает основные результаты ведущих советских и зарубежных специалистов. В монографии большое внимание уделено проблем ам поиска гомологичных фрагментов статистическому анализу последовательностей локализации функциональных сигналов и кодирующих областей построению физических карт предсказанию вторичной структуры РНК пакетам программ анализа структуры биополимеров и банкам данных в молекулярной биологии. [c.2]

В настоящей книге читатель познакомится с идеями и представлениями, на которых основаны современные методы анализа первичных структур биополимеров (в основном нуклеиновых кислот). [c.10]

Главный акцент сделан на характеристику структуры белков и нуклеиновых кислот — прежде всего в плане описания их химических свойств и методов химического синтеза. Хотелось бы подчеркнуть, что рассмотрение проводится главным образом на уровне первичной структуры, когда детально, шаг за шагом, ана-лизируется множественная реакционноспособность этих биополимеров, объясняются их свойства на основе химических превращений функциональных группировок и их ансамблей. Что же касается проблемы химического синтеза, то она изложена весьма полно и отражает сложившиеся сейчас подходы к искусственному получению как олигомеров, так и достаточно крупных биополимеров этого типа. [c.6]

ДЕНАТУРАЦИЯ. Макроструктура белка определяется весьма хрупким равновесием между различными силами притяжения и отталкивания, которые действуют между этим биополимером и окружающей его водной средой. Стоит только нарушить это равновесие, как вся структурная организация полипептида, кроме первичной, исчезнет ппыми словами, произойдет денатурация. В зависимости от степени нарушения структуры и от природы белка денатурация может быть либо обратимой, либо необратимой. Классическим примером необратимой денатурации является коагуляция яичиого белка при варке яиц, когда яичный альбумин (белок) претерпевает тепловую денатурацию. [c.412]

Нуклеиновые кислоты относятся к классу биологических полимеров. Поэтому в понятие первичная, структура ДНК и РНК, как и любого другого биополимера, входит строение их мономерных ос- [c.10]

Из рассмотрения характерных особенностей углеводсодержащих полимеров следует, что между их первичной структурой и третичной структурой может существовать более явная и четкая корреляция, чем в других биополимерах. Могут быть сформулированы следующие правила. [c.286]

Второй важнейший вид биополимеров — нуклеиновые кислоты — макромолекулы, ответственные за биосинтез белков, за сборку их первичных структур. [c.36]

Ограниченность аналогии макромолекулярной цепи со стохастической марковской цепью во времени проявляется и в самих основах статистики макромолекул. Ее принципиальные особенности были рассмотрены Лифшицем [49]. Макромолекула характеризуется наличием линейной памяти — звенья связаны г, единую цепь и расположены в ней последовательно. Поэтому звенья (частицы статистического ансамбля) принципиально различимы, каждое из них имеет свой номер в цепи и перестановка звеньев требует разрыва химических связей. Линейная память наличествует как в однородной, гомополимерной, цепи, так и в информационной цепи биополимера. Во втором случае память выражается наличием первичной структуры (см. стр. 73). [c.143]

Способность узнавать определенных партнеров приводит в результате к образованию специфического комплекса. Однако в наибольшем числе случаев за узнаванием следует определенный ответ системы, т.е. определенное действие. В отсутствие каких-либо химических изменений таким ответом может быть только изменение его пространственной структуры, т.е. конформации. Это означает, что первичное узнавание лиганда биополимером побуждает белок направленно изменить свою конформацию и перейти в новую структуру, резко отличающуюся от исходной. Такое изменение конформации называют направленным конформационным переходом. Способность к таким переходам может рассматриваться как второе широко распространенное свойство белков, необходимое для выполнения их биологических функций. [c.16]

Первым уровнем в иерархии структур, формирующих живые организмы, являются сами биополимеры. Они уже представляют собой уровень организации материи более высокий, чем низкомолекулярные органические соединения и полимеры, построенные из одинаковых мономерных звеньев. Уникальная первичная структура, т. е. определенный порядок, в котором для каждого биополимера располагаются вдоль цепи составляющие его разнотипные мономеры, закладывает основу для формирования уникальной пространственной структуры, вторичной и третичной, или нескольких таких структур, между которыми возможны направленные конформационные переходы. Об этом много говорилось в предыдущих главах, поэтому здесь этот вопрос не рассматривается. [c.431]

Анализ первичной структуры углеводных биополимеров — гораздо более сложная задача, чем структурный анализ белков и нуклеиновых кислот. Несмотря на значительные успехи, достигнутые в последние годы, универсальная схема исследования структуры олиго- и полисахаридов отсутствует. Как следствие, автоматизация определения первичной структуры таких биополимеров на сегодня невозможна. [c.476]

Он установил различие вязкоэластических свойств монослоев этих двух полимеров, которое, очевидно, обусловлено различием структур, образующихся на поверхности, вследствие особенностей первичной структуры этих биополимеров. [c.162]

На рис. 2.10 изображена правая а-спираль полипептида. Такую, конформацию называют вторичной структурой белка (под первичной структурой понимают последовательное чередование в макромолекуле белка различных аминокислот (с.м. стр. 24). Спирали биополимеров очень устойчивы даже в растворах, так как они стабилизированы внутримолекулярными водородны.ми связями. [c.62]

Белки и пептиды — биополимеры а-аминокислот. Синтез а-аминокислот. О- и -Ряды а-аминокислот, их роль в построении молекулы белка. Химические свойства аминокислот. Отношение аминокислот к нагреванию. Медные соли а-аминокислот как хелатные соединения. Бетаины. Пептидный синтез. Первичная, вторичная и третичная структуры белка. [c.191]

Более сложной задачей при установлении полной первичной структуры биополимера является определение последовательности мономерных звеньев. Эта задача была бы практически неразрешимой при современном состоянии химии углеводов, если бы полисахариды имели хаотический набор всех возможных типов межмономерных связей. К счастью, каждый тип природных полисахаридов построен по определенному плану, зависящему от путей биосинтеза, с использованием ограниченного числа типов связей между составляющими моносахаридами. Более того, можна считать доказанным, что некоторые полисахариды построены из повторяющихся блоков —так называемых элементарных звеньев . Для таких регулярных полисахаридов задача установления первичной структуры складывается из выяснения строения отдельного звена и доказательства самого факта регулярности строения молекулы. В более общем случае. [c.632]

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]

Рост объема баз данных первичных структур биополимеров немедленно вовлек в сферу изучения генетических текстов традиционные для генетиков методы теории вероятностей и математической статистики. Статистический анализ генетических последовательностей выявил большое количество аномальных характеристик (например, обога-щенность геномов различными повторами, блоками), которые еще предстоит объяснить на функциональном уровне. Это наблюдение показало, что необходимы специальные усилия для того, чтобы корректно описать генетические тексты с помощью математических моделей, в частности с помощью аппарата теории марковских цепей. Такие модели необходимы для оценки статистической значимости гомологий, вычисления компактных информационных характеристик текстов (энтропии, избыточности и т.д.), предсказания частот встречаемости нуклеотидных "слов". В свою очередь, изучение наиболее (или наименее) распространенных слов, выявление участков генома различающихся по частоте использования некоторых "стандартных" комбинаций нуклеотидов, позволяет выдвигать новые гипотезы о функциональной роли фрагментов генетического текста и их эволюционной истории. Перечисленным вопросам посвящена гл. 2 (Бородовский М.Ю. и Певзнер П.А.). [c.6]

Для систем, обладающих Щ1линдрич. симметрией (напр., полимеры, жидкие кристаллы), картина рассеяния представляет собой совокупность более или менее размытых кольцевых областей-диффузных пятен, по к-рой удается сделать ряд заключений о структуре объекта. При изучении стекол, разл. порошков, сплавов, р-ров макромолекул анализ рассеяния вблизи первичного пучка (т. наз. малоугловое рассеяние) позволяет определять такие характеристики дисперсной фазы, как средние размеры пор, кластеров, их распределение по размерам. При исследовании разбавленных р-ров идентичных частиц, напр, в случае биополимеров, интенсивность малоуглового рассеяния пропорциональна усредненной по всем ориентациям интенсивности рассеяния одной частицей, что позволяет определять геом. параметры и массы исследуемых часгиц. [c.100]

Первичная структура синтетич. М. предопределяет (вместе с молекулярно-массовым распределением, т. к. реальные синтетич. полимеры состоят из М. разной длины) способность полимеров кристаллизоваться, быть каучуками, волокнами, стеклами и т. п., проявлять ионо- или электронообменные св-ва, быть хемомех. системами (т.е. обладать способностью перерабатывать хим. энергию в механическую и наоборот). С первичной структурой связана также способность М. к образованию вторичных структур (см ниже). В биополимерах, состоящих из строго идентичных М., этм структуры достигают высокой степени совершенства и специфичности, предопределяя способность, напр., белков быть ферментами, переносчиками кислорода и т.п. [c.636]

Т. е. для биополимеров, не имеющих регулярной структуры, необходимо установление общего плана построения молекул сюда относятся как сведения об архитектонике молекулы (число и относительное расположение разветвлений, природа и размеры внутренних и внешних цепей), так и данные о последовательности моносахаридов на каждом конкретном участке молекулы полимера. Нельзя не отметить, что задача установления общего плана построения полимерной молекулы при выяснении первичной структуры белков и нуклеиновых кислот (биополимеров с единственным типом межмономерной связи) не ставится и является характерной для полисахаридов, приобретая особое значение в случае смешанных углеводсодержащих биополимеров. В настоящее время для решения этой задачи применяют фрагментацию полисахаридной цепи на олигомеры посредством частичного расщепления гликозидных связей. Методы установления строения низших олигосахаридов, получаемых при такой фрагментации, в настоящее время разработаны достаточно хорошо и применимы к небольшим количествам вещества, но они весьма трудоемки. Поэтому требует внимания разработка прямых физико-химических методов идентификации и установления строения олигосахаридов. [c.633]

Очень интересные возможности установления первичной структуры углеводсодержащих биополимеров открывает принцип индуцирования зкзоферментов, который был предложен в работах Стейси и Баркера. Если этот принцип окажется достаточно универсальным, а его аналитическое оформление будет хорошо разработано, он может оказаться очень полезным для анализа концевых последовательностей в полисахаридных цепях. [c.634]

Очевидно, что наиболее точным методом Определения молекулярной массы индивидуального белка или нуклеиновой кислоты является установление их первичной структуры, после чего молекулярную массу получают простым суммированием ее значений для отдельных мономерных звеньев. Поскольку на сегодняшнем уровне биохимии установление первичной структуры практачески всегда является одной из основных целей исчерпывающего изучения биополимера, остальные методы определения молекулярной массы применяются в основном на промежуточных этапах исследования, а также в тех случаях, когда биополимер не удается получить в виде индивидуального, пригодного для детальных структурных исследований вещества. В этом параграфе речь будет идти именно о таких приближенных методах, используемых на первой фазе изучения биополимера. [c.265]

Собственно секвенирование на его сегодняшнем уровне позволяет определить последовательность аминокислот в полипептидах, состоящих не более чем из нескольких десятков аминокислотных остатков, и определить в один прием последовательность для полинуклеотида, длина которого не превышает нескольких сотен мономеров. Существенно, что названные полимерные фрагменты значительно короче, чем те природные биополимерные молекулы, структура которых подлежит определению. Поэтому перед собственно прйцедурой секвенирования приходится. разрезать исследуемый полимер на фрагменты определенной длины, достаточно короткие, чтобы их можно было подвергнуть секвенированию. Обычно речь идет о разрезании на значительное число фрагментов, которые должны быть разделены и очищены до индивидуального состояния. После того как каждый из них подвергнут секвенированию, следует восстановить структуру исходного биополимера, т.е. определить, в каком порядке набор фрагментов с уже установленной первичной структурой располагался в исходном биополимере. [c.269]

В отличие от химии белков и нуклеиновых кислот, где определение первичной структуры сводится к установлению последовательности аминокислот или нуклеиновых оснований в линейной цепи биополимера, в случае углеводных биополимеров задача существенно усложняется. Для выяснения строения олигосахарида необходимо определить его моносахаридный состав, последовательность моносахаридных остатков и места разветвления олигосаха-ридной цепи, места присоединения моносахаридных остатков друг к другу, размеры циклов моносахаридных звеньев, конфигурацию гликозидных связей. [c.463]

После первичных драматических нарушений структуры клеточной оболочки (стенка и ЦПМ) процесс гидролитического растворения биополимеров и надмолекулярных комплексов клетки приобре- [c.81]

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (полинуклеотиды), биополимеры, мономерными звеньями к-рых являются нуклеотиды. В зависимости от природы нуклеотида различают дезоксирибонуклеиновые к-ты (ДНК) и рибонуклеиновые к-ты (РНК). Разница между ними состоит в том, что в первых отсутствуют гидроксилы в положении 2 в пентоэном цикле (дезоксирибоза вместо рибозы). Первичная структура [c.393]

Сформулированный здесь принцип самонастройки, вероятно, важен для всей проблемы синтетических функциональных аналогов биополимеров. Суть идеи заключается в том, что матричный синтез, ведущий к созданию запрограммированных уникальных последовательностей звеньев в макромолекулах, в не слишком сложных вариантах можно обойти путем самонастройки макромолекул заданного состава с переменной первичной структурой. В этом случае благодаря существованию обратной связи между третичной и первичной структурами макромолекулы могут приобрести необходимую организацию, использур фактически метод проб и ошибок. [c.296]