Дифракционная картина ее спирали

Когда впервые была высказана гипотеза об а-спирали, соответствие теоретически рассчитанной для нее рентгенограммы с наблюдаемыми рентгеновскими дифракционными картинами для а-формы белков к-т-е- -группы и полипептидов было неполным. Прежде всего модель а-спирали предсказывала сильный меридиональный рефлекс, отвечающий периодичности 1,5 А, который в то время не удавалось обнаружить в экспериментах. Однако вскоре 1,5 А-мерндиональный рефлекс был обнаружен на рентгенограммах различных естественных и синтетических волокон а-формы при особом наклоне оси этих волокон по отношению к рентгеновскому лучу. Этот интенсивный рефлекс неоднократно наблюдался впоследствии на рентгенограммах структур подобного типа, а также на рентгенограммах гемоглобина. Из всех предложенных спиральных моделей белков только а-спираль предсказывает сильный 1,5 А-рефлекс. [c.248]

РНК исследовались методом рентгеноструктурного анализа с целью установления того, имеют ли их полинуклеотидные цепи спиралевидную форму, аналогичную ДНК, но до настоящего времени определенных выводов сделать не удалось из-за отсутствия однородных образцов кристаллической РНК. Однако дрожжевую транспортную РНК удалось очистить и получить в кристаллическом состоянии. Получены хорошие рентгенограммы этого вещества, и они оказались чрезвычайно сходными с теми, которые дает ДНК таким образом, эти две структуры должны быть близкими. В соответствии с этим вероятное строение дрожжевой транспортной РНК должно быть таким, при котором каждая полинуклеотидная цепочка сложена вдвое по всей длине и скручена таким образом, что образует двойную спираль. Две половины цепи РНК соответствуют, следовательно, комплементарным цепям ДНК. Не вызывает сомнения, что спиральная структура поддерживается за счет водородных связей между парами оснований аденин — урацил и гуанин — цитозин (партнеры, образующие такую пару, находятся в разных половинах цепи). В месте перегиба цепи имеется несколько неспаренных оснований, и небольшой хвост неспаренных оснований имеется на одном из концов цепи. В этом состоит главное отличие спиральной конфигурации дрожжевой транспортной РНК от спиральной конфигурации ДНК. Дифракционная картина, полученная при рентгеноструктурном исследовании РНК из других источников, сходна с дифракционной картиной, полученной при исследовании дрожжевой транспортной РНК следовательно, спиральная конфигурация присуща, по-видимому, многим формам РНК. [c.142]

Наше рассмотрение можно распространить на многоцепочечные спирали и на сверхспирали (спирали из спиралей). Здесь мы этого не делаем, отсылая заинтересованного читателя к более специальным источникам. Общий вид картины дифракции остается качественно похожим. На рис. 14.9, Б показана как один из примеров дифракционная картина, полученная для двойной спирали В-формы ДНК. Она имеет классическую крестообразную форму, более близкую к предсказываемой для непрерывной спирали, чем в случае а-спиральной дифракции. Отношение расстояний в обратном пространстве от начала координат до первой слоевой линии и до сильного меридионального рефлекса (с периодом 3,4 А) равняется 1 10. Это означает, что у данной спирали на виток приходится 10 остатков. [c.420]

Нужно указать еще на одну особенность рентгенограмм спиральных структур с помощью дифракционной картины можно обнаружить только то, что похожие атомы регулярно располагаются так, как это показано, например, на рис. 15,а. Рентгенограмма совсем не обязательно указывает на принадлежность этих атомов к одной и той же молекулярной цепи. Другими словами, основой для образования спирали может служить не единичная молекулярная цепь, а две или более сплетенных цепей. Например, на рис. 15,6 показано, каким образом атомы, находящиеся точно в тех же положениях, что и атомы на рис. 15,а, могут принимать участие в образовании тройной спирали, составленной из трех отдельных сплетенных цепей. Для того чтобы среди возможных структур выбрать правильную, следует воспользоваться тем фактом, что межатомные расстояния в макромолекуле должны оставаться такими же, что и в соответствующих малых молекулах. Расстояния р и Р, характеризующие спиральную структуру, должны согласовываться с межатомными расстояниями и углами между связями, которые не могут заметно отличаться от установленных для них величин. Обычно для числа макромолекул, входящих в спираль, возможен единственный выбор. [Иногда можно также определить диаметр спирали й (рис. 15,а), по крайней мере, приблизительно. Однако следует отметить, что различные атомы макромолекулы могут находиться на спиралях, имеющих одни и те же параметры Р и р, но на различных расстояниях от оси, так что какое-либо единое значение й может и не существовать]. [c.65]

Волокнистые полисахариды, например хитин и целлюлоза, имеют очень жесткую вторичную структуру. Стерические препятствия, возникающие при взаимодействии громоздких сахарных групп, сильно ограничивают число допустимых конформаций. Волокна в достаточной степени упорядочены, что позволяет получить детальную рентгеновскую дифракционную картину, но лишь некоторые из рентгенограмм удалось расшифровать и построить однозначные структурные модели. Некоторые полисахаридные волокна составлены из лент, содержащих две цепи, которые стабилизированы водородными связями между остатками. Другой тип вторичной структуры полисахаридов представляют спирали. Например, в клеточных стенках некоторых морских водорослей вместо целлюлозы или хитина содержится ксилан ( 8-1,3-полимер ксилозы). Он образует трехцепочечную спираль, у которой все три цепи параллельны (рис. 4.3, А). На один виток спирали приходится шесть остатков, структура стабилизирована центральным ядром межцепочечных водородных связей между гидроксильными группами сахаров (рис. 4.3, . Таким образом, в общих чертах организация ксилана такая же, как у коллагена. [c.198]

На основе химических данных Чаргаффа и дифракционной картины ДНК, полученной Уилкинсом и Франклин при ее облучении лучами Рентгена, Уотсон и Крик предположили, что ДНК представляет собой молекулу, содержащую две полинуклеотидные цепи. Эти цени закручены вокруг общей оси в двойную спираль, витки которой, если смотреть вдоль оси спирали, идут по часовой стрелке. Такая конфигурация ДНК называется правозакрученной и обозначается как В-форма [126]. В живой клетке большинство молекул В-ДНК претерпевает дополнительную спирализацию, облегчающую процессы ее репликации и рекомбинации. [c.78]

Пионерская работа Уилкинса и Франклин показала, что молекулы ДНК могут давать различную дифракционную картину в рентгеновских лучах в зависимости от содержания воды и солей. Модель, предложенная Уотсоном и Криком, соответствовала значениям параметров структуры, полученным на основе рентгенограммы так называемой В-формы ДНК, изображенной на рис. 4.9. Модель В-формы ДНК, представленная на рис. 4.12, характеризуется плоскопараллельным расположением пар нуклеотидных оснований внутри двойной спирали. Плоскости оснований почти перпендикулярны оси спирали и отстоят друг от друга на 3,4 А. Этой повторяющейся единице соответствуют яркие меридиональные дуги в верхней и нижней частях рентгенограммы, изображенной на рис. 4.9. Диаметр спирали почти в точности равен 20 А, а соседние пары нуклеотидных оснований повернуты друг относительно друга на 36°. В результате на один виток спирали приходится десять пар оснований. На рисунке изображена спираль с правым направлением вращения. Рентгенограмма ДНК, однако, не дает информации, достаточной для того, чтобы судить, является спираль правой или левой. При построении своей модели Уотсон и Крик выбрали направление вращения произвольно. [c.113]

Дж. Бернал в конце 1930-х годов предложил два подхода к решению проблемы фаз в рентгеноструктурном анализе белков [180]. Оба они включали функцию Паттерсона и основывались на изменении интенсивностей отраженных рентгеновских лучей, которое обнаруживалось даже при небольших модификациях кристаллов. Первый из них, так называемый метод набухания и усадки, пытался в течение ряда лет использовать Перутц для определения фаз в дифракционной картине гемоглобина [181-187]. Заметного успеха в решении проблемы добиться не удалось. Тем не менее в этих работах Перутца были получены интересные данные, касающиеся внутреннего устройства гемоглобина. В частности, результатом наблюдения изменения интенсивностей дифракционных рефлексов, происходящего из-за диффузии солей в жидкость при кристаллизации белка, явилось правильное определение внешнего очертания полипептидной цепи макромолекулы. Полученное представление подтверждено изучением дифракционных картин кристаллических форм с разной упаковкой молекул. У. Брэггом и М. Перутцем обнаружено соответствие между рентгеновской дифракцией а-кератина и паттерсоновским синтезом гемоглобина [188, 189]. Пространственная векторная карта свидетельствовала о присутствии в структуре стержней протяженностью не менее 10,0 A, разделенных между собой фрагментами в 5,0 A. Был сделан вывод о том, что форма этих стержней соответствует структуре полипептидной цепи а-кератина. Подобные стержни вскоре были найдены Кендрью в миоглобине [190, 191]. После открытия Полингом радиальной усредненной векторной плотности пат1ерсоновского синтеза было высказано предположение, что гемоглобин представляет собой ансамбль а-спиралей. [c.43]

Модель Уотсона — Крика. На фиг. 54 была изображена химическая структура ДНК. Более слабые вторичные взаимодействия определяют периодические изгибы цепочки, т. е. ее вторичную структуру. Существуют различные кристаллические формы ДНК, но наибольший интерес представляет В-форма, в которой ДНК существует при высокой влажности, поскольку именно она встречается in vivo. Изменение влажности приводит к обратимому переходу из В-формы в А-форму, устойчивую при меньшей влажности и имеющую более упорядоченную структуру. Соли ДНК, полученной из различных источников, образуют волокна с достаточно регулярной структурой и дают характерные для спиралей дифракционные рентгеновские картины. Кристаллографический период в направлении оси волокна в В-форме равен 34 А. Сильный меридиональный рефлекс соответствует межплоскостному расстоянию 3,4 А. Анализ сильных рефлексов с учетом размеров элементарной ячейки и величины плотности приводит к заключению, что в В-форме на каждые 3,4 А приходится по два нуклеотидных остатка. [c.313]

Все возможное разнообразие структур двухцепочечных молекул ДНК стало ясным относительно недавно в результате экспериментов по кристаллизации гомогенных двухцепочечных олигомеров ДНК, получаемых посредством химического синтеза. Дифракционные рентгеновские картины, полученные на таких кристаллах ДНК, более четки, чем получаемые на природной ДНК, и позволяют определить с больщой точностью положения отдельных атомов. Эти исследования обнаружили, что как право-, так и левозакрученная двухцепочечная спираль ДНК может существовать в нескольких модификациях, характеризуемых различными значениями параметров (табл. 4.2). Тип спирали определяется свойствами растворителя и последовательностью нуклеотидов. [c.113]

Для спиралей или других псевдоцилиндрических объектов наиболее обычна гексагональная упаковка. Из рис. 14.8 видно, что в случае плотно упакованных цилиндров радиуса а двумя основными межплоскостными расстояниями являются trib и а. Эти периоды вызовут появление дифракционных пятен на расстояниях /сг/3, 2/сг13 и т.д. и на расстояниях /а, 1/а и т.д. от оси Z в обратном пространстве. В картине дифракции от а-спирального образца, показанной на рис. 14.6, соответствующие расстояния для пятен на нулевой слоевой линии есть 1/7,40 A 1/4,28 A и 1/3,70 A Методом проб и ошибок находим, что отношение этих расстояний для первых двух пятен равно (1/V3 ) 1, для первого и третьего — (1/2) 1. Таким образом, если а = 4,28 A, то данным пятнам отвечают расстояния I/0V3, 1/д и 2/oV3 соответственно. Этот подсчет подтверждает, что происхождение пятен обусловлено гексагональной упаковкой, и позволяет приписать радиусу спирали значение а. [c.419]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология