Нуклеиновые кислоты геометрия

В химии высокомолекулярных соединений форма макромолекулы приобретает очень важное значение. Так, макромолекула линейного полимера в зависимости от геометрии элементарных звеньев и порядка их чередования (если они различаются по химическому составу и стереометрии) может по своей форме приближаться к жесткой палочке (полифенилены, полиацетилены), свертываться в спираль (амилоза, нуклеиновые кислоты, пептиды) или в клубок — глобулу (глобулярные белки). В зависимости от формы макромолекулы линейные полимеры могут значительно различаться по свойствам. Но в то же время они имеют ряд общих свойств, характерных именно для линейных полимеров, которые отличают их от полимеров с иной геометрической формой молекул. [c.47]

Поддержание постоянных соотношений между различными компонентами клетки в стационарном состоянии достаточно легко можно осуществить в гомогенной реакционной системе. В клетке, однако, этой тенденции противодействует другой фактор. Клетка имеет определенную геометрию, ибо она окружена стенкой и имеет пространственно разграниченные области ферментативной активности, особую локализацию нуклеиновых кислот и т. д. Когда общее количество вещества растет, поддержание постоянной геометрии становится совершенно несовместимым с сохранением постоянного химического состава, если клетка периодически не делится. Лучше всего это иллюстрирует простой пример. [c.527]

Не случайно природу наследственности определяют именно гетероциклические компоненты нуклеиновых кислот. Их функциональные группы и геометрия таковы, что азотистые основания могут образовывать пары, соединяясь возникающими между ними водородными связями. Анализ ДНК, например, показывает, что аденин и тимин присутствуют в ней в соотношении 1 1. Это дает основание полагать, что они каким-то образом спарены в ДНК. [c.422]

Если молекула не стереорегулярна, как, например, глобулярный белок, то конформационный анализ помогает найти полезные закономерности во взаимодействии соседних мономерных единиц. Далее, молекулы нуклеиновых кислот — ДНК и РНК, а также фибриллярных белков, хотя, строго говоря, и не являются стереорегулярными, представляют собой последовательности весьма близких по геометрии мономерных звеньев и потому в первом приближении могут рассматриваться как стереорегулярные макромолекулы. [c.316]

Важность этих задач очевидна с биологической точки зрения, поскольку в процессе функционирования ДНК может менять свою конформацию вследствие взаимодействия с другими компонентами клетки, прежде всего с белками. Двойная спираль нуклеиновой кислоты, обладая обш ей жесткостью по длине спирали, представляет собой вместе с тем своего рода шарнирное устройство с ограниченным числом враш ательных степеней свободы вокруг единичных химических связей (рис. IX. 17, IX. 18). Обш ая геометрия спиральной молекулы описывается пятью параметрами (рис. IX. 19), из которых наиболее важные спиральное враш ение т—угол поворота между соседними парами и D — расстояние пары от оси спирали. Отличие А- и В-форм состоит в различии значений углов X и ст (на 60°) и большими положительными значениями D и меньшими значениями т у Л-формы. [c.220]

Информация, заключенная в клеточной ДНК, выполняет в клетке две важные функции. Во-первых, она обеспечивает непрерывность ДНК от клетки в клетке, поскольку ДНК играет роль матрицы также и при своем собственном воспроизведении. Во-вторых, эта информация используется для синтеза специфичных клеточных белков при участии промежуточных продуктов— разных типов рибонуклеиновых кислот (РНК). РНК отличается от ДНК тем, что входящий в ее состав сахар (рибоза) содержит на один атом кислорода больше, чем дезоксирибоза ДНК. Однако это на первый взгляд незначительное различие приводит к весьма существенным различиям в конфигурации и геометрии молекул этих двух нуклеиновых кислот. [c.37]

Можно ли предсказать структуру Дать утвердительный ответ на этот вопрос было одной из главных целей биофизической химии в течение многих лет. Рассмотрим прежде всего вторичную структуру. Говоря о предсказании, необходимо рассмотреть два аспекта. Можно ли предсказать или количественно объяснить, исходя из заданной химической структуры основной цепи полимера, наиболее устойчивую геометрию, используя для этого известные сведения о ковалентных и нековалентных взаимодействиях Как будет показано в гл. 5 и 6, ответ на этот вопрос в основном положительный. Отдельный вопрос заключается в том, можно ли предсказать характеристики вторичной структуры, которая сформируется при заданных внешних условиях, исходя из данной первичной структуры и из определенного набора вторичных структур. Этот вопрос сводится для белка к вопросу о том, какие остатки окажутся в спиралях или слоях, а для нуклеиновой кислоты — какие остатки окажутся в двойной спирали. Для таких предсказаний необходимо знать, как каж- [c.25]

При поиске решения структурной проблемы белка особенно вдохновляющими примерами явились результаты теоретических исследований Л. Полинга и Р. Кори регулярных структур полипептидов [53] и Дж. Уотсона и Ф. Крика двойной спирали ДНК [54]. В этих работах с помощью простейшего варианта конформационного анализа - проволочных моделей, получивших позднее название моделей Кендрью-Уотсона, а также ряда экспериментальных данных, прежде всего результатов рентгеноструктурного анализа волокон (в случае ДНК еще и специфических соотношений оснований Э. Чаргаффа), удалось предсказать наиболее выгодные пространственные структуры полимеров. Собственно, предсказана была как в случае пептидов, так и нуклеиновых кислот, геометрия лишь одного звена, которое в силу регулярности обоих полимеров явилось трансляционным элементом. Белок же - гетерогенная аминокислотная последовательность, и поэтому таким путем предсказать его трехмерную структуру нельзя. Но то обстоятельство, что простейший, почти качественный, конформационный анализ привел к количественно правильным геометрическим параметрам низкоэнергетических форм звеньев, повторяющихся в гомополипептидах и ДНК, указывало на большие потенциальные возможности классического подхода и его механической модели в описании пространственного строения молекул. [c.108]

Интересно поставить вопрос — является ли перекрывание оснований в молекулах ДНК и РНК оптимальным и определяет ли оно геометрию двойных спиралей Клаври [55], первым детально исследовавший этот вопрос, рассматривал взаимодействия валентно не связанных атомов двух уотсон-криковских пар оснований, используя модифицированные потенциалы Китайгородского и учитывая электростатическую энергию в монопольном приблил<ении. При этом взаимное положение оснований описывалось лишь двумя параметрами а — расстоянием между параллельными парами ос-]юваний их — углом поворота их друг относительно друга. Как показали расчеты, минимум энергии взаимодействия двух расположенных друг над другом пар оснований соответствует й 3,4А, однако т 30—40" (угол спирального вращения, характерный для нуклеиновых кислот) не всегда находится в области минимума. [c.419]

В работе В. Г. Дашевского и А. Э. Кистера [56, с. 91] потенциальная функция взаимодействия оснований минимизировалась по пяти параметрам — В , 0,, О, с1 и т. Значения этих пяти параметров в кристаллических полинуклеотидах для большинства пар оснований не соответствуют минимуму энергии. Что же касается координат минимумов, то они в значительной степени определяются предположениями, сделанными относительно электростатических взаимодействий и, в частности, зарядов на ато.мах. Помимо этого, D (см. рис. 9.8) в области В-формы очень слабо зависит от взаимодействия оснований и определяется ограничениями на геометрию двойной спирали, накладываемыми рибозо-фосфатным остовом. Впрочем, о роли остова свидетельствует и тот факт, что персистентная длина полинуклеотидов, которая может быть найдена как вторая производная потенциальной энергии по величине, обратной радиусу кривизны (в равновесном положении), получается заниженной на порядок, если учитывать только взаимодействия оснований. Следовательно, за геометрию и свойства нуклеиновых кислот ответственны не только основания, т. е. не только стэкинг-взаимодействия, но и конформационные возможности рибозофосфатного скелета, и потому для предсказания структуры нуклеиновых кислот имеет смысл искать минимум энергии взаимодействия всех атомов полинуклеотидной цепи по всем важнейшим геометрическим параметрам и в первую очередь по ф, 0, 6, (О и X. [c.419]

Приведенные в этом разделе данные показывают, что в настоящее время уже имеется богатый экспериментальный материал, необходимый для теоретического конформационного анализа син- тетических полинуклеотидов и нуклеиновых кислот. Наиболее интересными представляются следующие вопросы, которые могут быть решены методом атом-атом потенциалов 1. Соответствуют ли локальные или абсолютные минимумы энергии динуклеозидфосфатов и однотяжевых полинуклеотидов геометрии, характерной для двойных спиралей нуклеиновых кислот 2. Каковы относительные энергии форм А и В двойных спиралей и какие расчетные параметры дают минимумы энергии, ссответетвующие этим формам 3. По какому пути осуществляется кснформационный переход форма В -> форма А, необходимо ли при этом преодоление [c.421]

Интересные результаты были получены при исследовании связывания катионов со стереорегулярной полиметакриловой кислотой. Катион Си + был прочнее связан с изотактическим полиионом [869], а ионы магния образовывали более устойчивый комплекс с синдиотактическим полимером [870]. Эти результаты позволяют предположить, что в образовании хелатов участвуют карбоксильные группы, которые удерживаются на строго определенном расстоянии друг от друга за счет предпочтительной конформации цепи главных валентностей. Тогда относительная устойчивость комплекса должна зависеть от геометрии хелата, характерного для данного катиона. Значение предпочтительной конформации цепи главных валентностей было убедительно нродемонстрировано в случаях, когда полимер может подвергаться переходам спираль — клубок. Связыванию катионов щелочноземельных металлов с поли-а-Ь-глутаминовой кислотой, несомненно, благоприятствует спиральная конформация полимерной кислоты [871]. Наоборот, Mg + связан более слабо с нативной спиральной формой ДНК, хотя эта форма связывает Na+ гораздо сильнее, чем денатурированная нуклеиновая кислота [872]. Другая интересная проблема возникает, если связанным компонентом является органическая молекула, имеющая две катионные группы. В этом случае вполне возможно, что расположение катионов в малых молекулах будет совпадать с расположением анионных групп в полимере, и такое соответствие должно приводить к исключительно прочному взаимодействию. По-видимому, такой эффект наблюдался для хон-дроитинсульфата-А [873] и гиалуроновой кислоты [874], которые образуют прочные комплексы с кураре [c.316]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология