Основания, комплементарное спаривание образование пар

При желании узнать, как же все-таки действует ДНК, нам, пожалуй, будет недостаточно увеличить картину до молекулярного уровня, где вырисовывается ныне изображаемая в школьных учебниках магическая лесенка, образованная комплементарным спариванием оснований. В учебниках, стремясь к упрощению, изображают основу наследования — репликацию (самовоспроизведение молекул ДНК) — неизбежным следствием синтеза определенного фермента вдоль линии, протянувшейся наподобие железнодорожной (аналогичную роль стимулятора транскрипции отводят [c.14]

Каким должно быть постулированное Уотсоном и Криком комплементарное спаривание пуриновых и пиримидиновых оснований двух полинуклеотидных цепей двойной спирали, чтобы молекула ДНК могла реплицироваться, непосредственно используя каждую цепь в качестве матрицы для образования своей собственной комплементарной цепи В таком акте репликации, как они полагали, две цепи двойной спирали разделяются и каждое пуриновое и пиримидиновое основание притягивает к себе комплементарный свободный нуклеотид и удерживает его nai месте с помощью специфичных водородных связей (показанных на фиг. 80). Как только свободные нуклеотиды закрепятся на родительской матричной цепи, они сшиваются вместе в результате образования фосфодиэфирных связей, которые связывают соседние остатки дезоксирибозы, образуя новую полинуклеотидную молекулу с предопределенной последовательностью оснований (фиг. 88). В результате после роста комплементарных цепей, который происходит по всей длине обеих родительских полинуклеотидных цепей, образуются две молекулы ДНК, имеющие идентичные последовательности четырех оснований и, следовательно, то же информационное содержание, что и родительская двуспиральная ДНК. На этой стадии аутокаталитическая функция завершается. При наступлении следующего цикла репликации в двух дочерних клетках, которые получили две дочерние молекулы ДНК, образованные в первом цикле, вновь происходит разделение четырех полинуклеотидных цепей обеих дочерних молекул ДНК. Каждая цепь затем действует как матрица для роста новой полинуклеотидной цепи. В результате появляются четыре двухцепочечные молекулы ДНК, каждая из которых идентична по последовательности оснований исходной двойной спирали. Эти четыре молекулы обеспечивают генетической информацией четыре внучатые>> клетки. [c.190]

ИЗ двух антипараллельных полинуклеотидных цепей. Наиболее важной особенностью предложенной структуры было спаривание оснований противоположных цепочек путем образования между ними водородных связей. Водородные связи (на рис. 2-21 они указаны пунктирными стрелками) могут образоваться лишь в том случае, если всюду вдоль структуры ДНК аденин образует пару с тимином (две водородные связи), а цитозин — с гуанином (три связи). Таким образом, последовательность нуклеотидов в одной цепи оказывается комплементарной, но не идентичной последовательности в другой цепи. Далее почти сразу же стало очевидно, что последовательность оснований в цепи ДНК содержит в себе закодированную генетическую информацию. Комплементарность двух цепей приводит к очень простому механизму репликации генов на протяжении всех клеточных делений. По этому механизму две цепи ДНК разделяются и вдоль каждой из них синтезируется новая комплементарная цепь, что дает в результате две молекулы ДНК, по одной на каждую из двух дочерних клеток. Принципиальную правильность этой схемы сейчас уже можно считать доказанной. [c.131]

Поскольку межмолекулярные взаимодействия слабы, молекулы способны достаточно прочно связываться друг с другом, только если есть соответствие между их поверхностями, а во взаимодействии участвует большое число атомов. Для образования прочного комплекса соответствие должно быть достаточно точным, т. е. поверхности молекул должны быть комплементарными. Так, если на поверхности одной молекулы имеется выступ (например, группа —СНз), то на комплементарной ей поверхности другой молекулы должно быть углубление напротив положительного заряда должен быть расположен отрицательный. Группа, способная отдавать протон, может образовать водородную связь только в том случае, если есть комплементарная группа, содержащая неподеленные электроны. Для образования гидрофобных связей неполярные (гидрофобные) группы должны располагаться одна против другой. Один из наиболее важных принципов биохимии гласит две молекулы, поверхности которых комплементарны, стремятся взаимодействовать и соединяться друг с другом, тогда как молекулы, не содержащие комплементарных поверхностей, не взаимодействуют. Уотсон назвал это принципом избирательной слипаемости молекул [1]. Он лежит в основе самосборки нитей, трубочек, мембран и полиэдрических структур из взаимно комплементарных биологических макромолекул. Принцип комплементарности ответствен также за специфическое спаривание оснований в процессе репликации ДНК. [c.242]

ПЦР-продукты каждой реакции денатурируют, быстро охлаждают и разделяют с помощью электрофореза. Благодаря внутрицепочечному спариванию комплементарных оснований и образованию других связей денатурированная одноцепочечная молекула ДНК принимает определенную трехмерную конформацию, зависящую от ее нуклеотидной последовательности. Вследствие комплементарности две цепи одной молекулы ДНК имеют разную нуклеотидную после- [c.467]

Второй не менее важный процесс — синтез РНК по ДНК —наз. транскрипцией. Этот процесс осуществляется с помощью фермента РНК-полимеразы. Образование водородных связей между нитью ДНК и нитью РНК происходит так же, как между двумя комплементарными нитями ДНК. Тот факт, что одно из пиримидиновых оснований, тимин, заменено на урацил, никак не сказывается на способе спаривания, т. к. метильная группа, отличающая тимин от урацила, находится в положении 5 и не участвует в образовании водородных связей. [c.192]

Рис. 15.13. Выявление транспозонов путем электронно-микроскопического исследования гетеродуплексов. Для того чтобы сделать транспозон видимым, нагревают ДНК из бактерии дикого типа (В) и бактерия, несущей транспозон (А), и в результате цепи двойных спиралей расходятся ( плавление ). При последующем медленном охлаждении смеси происходит спаривание комплементарных оснований отдельных цепей ДНК А и В, что ведет к образованию гетеродуплексов ДНК. Если на концах транспозона имеются противоположно ориентированные комплементарные IS-элементы, то эти области тоже спариваются и образуют стебелек, на котором средняя часть транспозона выступает вбок в виде петли из одиночной цепи.

Денатурация. Денатурацией называют процесс разрушения двухцепочечной вторичной структуры ДНК. В прошлом было не вполне ясно, обязательно ли при этом происходит разделение цепей. Можно легко представить себе разрушение двухцепочечной структуры ДНК и без разделения цепей. После того как денатурация произошла, целый ряд факторов мешает спонтанному восстановлению структуры, т. е. спариванию комплементарных оснований и образованию спирали, характеризующейся теми же параметрами, что и исходная. Денатурирующие агенты часто вызывают и более глубокие изменения, например нагревание приводит к уменьшению числа пуриновых оснований в полинуклеотидных цепочках. [c.319]

Из экспериментов со смешанными спиралями сополимера АУ и полимеров поли-У и поли-А получены новые данные, касающиеся спаривания оснований. Одноцепочечный сополимер АУ представляет собой цепочку, составленную из аденина и урацила, соединенных в случайной последовательности. Были получены образцы сополимера АУ с различными отношениями А У. Во всех случаях при образовании смешанной спирали с поли-А или поли-У минимум поглощения в ультрафиолетовой области спектра наблюдался при одинаковом числе комплементарных оснований в сополимере и гомополимере, но не при равном количестве молекул того и другого компонентов. Таким образом, имеет место соотношение 1 1 между комплементарными основаниями двух полимеров, а не между их молярными содержаниями. Аналогичные результаты были получены для трехцепочечной спирали (АУ-ЬУ-ЬУ). В этом случае число остатков урацила в гомополимере в 2 раза больше числа остатков аденина в сополимере. Очевидно, остающиеся без пары основания (например, урацил в сополимере АУ в последнем примере) должны образовывать петли, выходящие из структуры двух- или трехцепочечной опирали. Анализ модели показывает, что выходящая из спирали петля может быть образована даже всего лишь одним основанием. Считают, что такие петли играют важную роль в структуре РНК. Благодаря им может также сохраняться двойная спиральная структура ДНК при выпадении или включении оснований в одной из цепей. [c.348]

Другие исследования образования двойных спиралей из гомополимеров и сополимеров адениловой и уридиловой кислот показали, что благодаря наличию некомплементарных оснований в спиральных структурах образуются выступающие наружу петли, так как оптимальное спаривание происходит только тогда, когда число комплементарных остатков в гомополимере и сополимере одинаково [357]. Как и следовало ожидать, двойная спираль с петлями менее устойчива, чем идеальная комплементарная структура, во-первых, вследствие уменьшения длины нормально спаренных участков молекулы, во-вторых, вследствие [c.626]

До сих пор не ясно, каким образом узнают друг друга гомологичные двухцепочечные последовательности ДНК, однако механизм узнавания комплементарности отдельных цепей хорошо известен-это спаривание оснований. Он используется для образования рекомбинационных промежуточных структур. Одна из нескольких существующих моделей этой реакции представлена на рис. 35.2. [c.445]

Действительно, для каждого гетероциклического основания можно подобрать такой химический реагент, который избирательно взаимодействует только с атомами или группами, участвующими в образовании водородных связей при комплементарном спаривании нуклеотидных остатков. Так, например, кетоксаль избирательно взаимодействует с N1 и 2-NHj-rpynnoft гуанина, диметилсульфат (в определенных условиях)—с N1 аденина и N3 цитозина, карбо-диимид — с N3 урацила. Следовательно, если тог или иной.нуклео- [c.38]

Каким образом клеткам удается достичь столь высокой степени точности в выборе нуж ного основания в процессах репликации и транскрипции, а также при спаривании кодона с антикодоном в процессе синтеза белка В ранних работах исследователи часто высказывали мнение, что специфичность спаривания оснований определяется исключительно образованием двух (или соответственно трех) водородных связей и стабилизацией за счет взаимодействия соседних участков спирали. Оказалось, однако, что свободная энергия образования пар оснований мала (гл. 2, разд. Г, 6), а дополнительная свободная энергия, обусловленная связыванием основания с концом уже существующей цепи, не в состоянии обеспечить специфичность спаривания. Исходя из современных энзимологических данных, можно предположить, что важную роль в обеспечении правильности спаривания играет сам фермент. РНК- и ДНК-полимеразы — достаточно крупные молекулы. Следовательно, связывающее место фермента может полностью окружить двойную спираль. Если это так, то нетрудно представить себе, что лроцесс выбора основания может протекать так, как это показано на рис. 15-5. На приведенном рисунке изображено гуаниновое основание матричной цепи молекулы ДНК, расположенное в месте наращивания комплементарной цепи (ДНК или РНК) с З -конца. Для образования правильной пары оснований соответствующий нуклеозидтрифосфат должен быть пристроен до того, как произойдет реакция замещения, в результате которой нуклеотид присоединится к растущей цепи. Предположим, что у фермента есть связывающие места для дезоксирибозного компонента матричного нуклеотида и для сахарного компонента включающегося нуклеозидтрифосфата, причем эти места расположены на строго оцределенном расстоянии друг от друга. Как показано на рис. 15-5, в каждом связывающем [c.212]

Г. Е. Фрадкин. После обработки фаговой популяции гидроксиламино.м последний при помощи диализа удалялся из вирусной суспензии. Следовательно, во время облучения гидроксиламин в среде отсутствовал. Предварительная модификация цитозиновых остатков в ДНК фага лямбда, вызываемая гидроксиламином (предположительно образование 4—5-дигидро-4-гидро-ксиламиноцитозина), действительно повышает радиочувствительность фаговой популяции в условиях преобладания непрямого эффекта излучения. Мы полагаем, что механизм повышения радиочувствительности сводится к нарушению специфического процесса комплементарного спаривания азотистых оснований во время репликации фаговой ДНК внутри клетки. В последних рабо тах Брауна, Филипса с соавторами химическими методами установлено, что цитозин, предварительно обработанный гидроксиламином, спаривается не с гуанином, а с аденином. Вследствие этого во вновь образованной ДНК происходят единичные замены гуанина на аденин. До тех пор, пока эти замены не выходят за пределы связанных серий однозначных кодонов, они не сказываются на информационных свойствах ДНК фага. Однако эти единичные замены понижают эффективность механизма, исправляющего ошибки включения, за счет уменьшения резерва однозначны кодонов или, иными словами, за счет уменьшения степени вырожденности структурного кода. Мы не видим большой сложности в этом объяснении, к которому мы сознательно прибегли для освещения возмол<ных молекулярных механизмов, лежащих в основе скрытых повреждений, связанных с тонкими сдвигами в величинах водородных сил в химически модифицированных азотистых основаниях. Как известно, сенсибилизация может обусловливаться уменьшением степени прочности первичной структуры ДНК вследствие лабилизации эфирно-фосфатных связей. Однако при использовании в качестве модифицирующего агента гидроксиламина этот второй механизм отсутствует, так как химическими исслг- [c.173]

Экспрессия всех генов начинается с транскрипции их нуклеотидной последовательности, т.е. перевода ее на язык РНК. При этом определенный участок одной из двух цепей ДНК используется как матрица для синтеза РНК путем комплементарного спаривания оснований. В результате транскрипции генов, в которых закодирована структурная информация о белках, образуются молекулы мРНК другие гены кодируют молекулы РНК, являющиеся частью аппарата, необходимого для трансляции мРНК с образованием белков. У прокариот, например Е. соИ, ДНК транскрибируется с помощью одного фермента —Д И К-зависимой РНК-нолимеразы, который участвует в синтезе всех типов РНК. В отличие от прокариот эукариоты имеют три разные ДНК-зависимые РНК-полимеразы, каждая из которых ответственна за транскрипцию генов, кодирующих разные типы клеточных РНК (гл. 8). Несмотря на то что механизмы синтеза РНК и матричного копирования для всех РНК-полимераз идентичны, [c.115]

Репликаза фага Q способна in vitro синтезировать цепи, полностью комплементарные как плюс-, так и минус-молекулам вирусной РНК. Система, однако, специфична для вирусной РНК и не может копировать никаких других полинуклеотидов. Возможно, что для инициации процесса репликации нужно, чтобы на З -конце имелись определенные последовательности. В пробирке репликация протекает с ошибками, такими, в частности, как преждевременная терминация цепи и неправильное спаривание оснований. В результате происходит образование мутантных форм РНК, что дает возможность получать молекулы РНК, размеры которой будут значительно меньше, чем у вирусной РНК, и которые будут при этом легко реплицироваться репликазной системой фага Q . Была установлена нуклеотидная последовательность одного из таких фрагментов, включающего всего лишь 114 нуклеотидов . [c.245]

Детальный анализ всевозможных вариантов образования водородных связей между основаниями показал, что в биспиральной молекуле ДНК основания уложены парами пурин из одной цепи и пиримидин из другой в соответствии с правилами Чаргаффа. Поскольку ориентация оснований на плоскости не является, очевидно, произвольной, и основания в полинуклеотидах представлены в лактамной форме, наиболее вероятными были признаны пары аденин-тимин и гуанин-цитозин. Этот способ спаривания получил в дальнейшем экспериментальное подтверждение. Избирательность взаимодействия пар А-Т и Г-Ц принято выражать термином комплементарность , а соответствующие азотистые основания называют комплементарными. Стабильность А-Т оснований обеспечивается двумя водородными связями, а пар Г-Ц - тремя, что в свою очередь определяется особенностями расположения функциональных групп азотистых оснований. Длина водородных связей между основаниями составляет около 0,3 нм. Таким образом, комплементарными оказываются не только отдельные основания, но и дезоксирибонуклеотидные цепи ДНК [c.108]

Для удаления ошибок репликации, неизбежных в процессе матричного синтеза таких огромных биополимеров, какими являются ДНК, существует специальная система ферментов репарации. Например, сопутствующие репликации одноцепочечные разрывы восстанавливаются при помощи ДНК-поли-меразы I и ДНК-лигазы. ДНК-полимераза I, будучи 3 -5 -экзонуклеазой, проверяет правильность присоединения нуклеотидов вновь образованной нити ДНК к нуклеотидам матрицы и гидролизует концевой нуклеотид, если его основание не комплементарно основанию матричной цепи. ДНК-полимераза Ш, также обладающая нуклеазной активностью, будет добавлять нуклеотиды только в том случае, если предыдущее основание дочерней цепи комплементарно связано с соответствующим основанием матричной цепи. Таким образом, осуществляется репарация неправильного спаривания нуклеотидов и контролируется корректность синтеза ДНК. Наиболее полно изучены повреждения, возникающие в клетках под действием ультрафиолетового облучения. Оно вызывает, в частности, взаимодействие двух соседних пиримидиновых оснований, чаще всего тиминов. При этом образуется тиминовый димер, блокирующий действие ДНК-полимеразы ПГ. [c.453]

КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ, структурное соответствие. двух цепей нуклеиновых к-т, при к-ром аденину и гуанину в одной цепи соответствуют тимин (или урацил.) и-цитозин в другой (см. рис. 3 в сг. Нуклеиновые кислоты). Эти основания взаимод. друг с другом посредством- водородных связей между кето- и аминогруппами, так что образующчеся пары геометрически одинаковы. Специфич. спаривание оснований приводит к двухцепочечной структуре.ауклёиновой к-ты с антилараллельными цепями (двойная. спираЛь). Комплементарные участки могут встречаться- в составе одной цепи нуклеиновой к-ты, что может приводить к образованию внутримол. дуплексных структур. В более широком смысле К.— структурное соответствие любых молекул или участков молекул, обусловливающее образование специфич. комплексов, напр, фермент — субстрат, антиген — антитело. [c.270]

Для полного восстановления исходной степени упорядоченности должны полностью восстановиться все комплементарные пары оснований. Это условие легко выполняется в случае гомополимеров, т. е. при образовании пар дГ дЦ, рУ рА или дАТ дАТ. Что же касается природных полинуклеотидов, то для них весьма высока вероятность беспорядочного и некомплементарного спаривания, в результате чего должны возникать структуры, содержащие лишь очень короткие комплементарные участки, а также участки с несовершенным спариванием (тип III на фиг. 56). Для того чтобы произошло полное восстановление структуры, такие участки с несовершен- [c.152]

Гибридизация ДНК - ДНК и ДНК - РНК. Если дуплексы ДНК, выделенные из клеток человека и мыши, денатурировать нагреванием по отдельности, а затем смешать и выдержать в течение многих часов при температуре ниже температуры плавления, то большая часть цепей мышиной ДНК отжигается с комплементарными цепями мышиной ДНК с образованием исходного дуплекса. Аналогичным образом большинство цепей ДНК человека воссоединяется с комплементарными цепями ДНК человека. Наряду с этим некоторое число одиночных цепей ДНК мыши будет связываться с одиночными цепями ДНК человека, в результате чего появляются гибридные дуплексы, в которых отдельные участки цепей ДНК мыши образуют двухцепочечные области с участками цепей ДНК человека (при наличии комплементарных пар оснований). Гибридные дуплексы возникают только при условии, что между ДНК двух разных видов существует комплементарное сходство в нуклеотидных последовательностях. Чем ближе родство двух видов, тем в большей степени их ДНК будут образовывать гибриды. Например, ДНК человека гораздо лучше образует гибриды с ДНК мыши, чем с ДНК дрожжей. При наличии комплементарных пар оснований возможно образование гибридных дуплексов ДНК — РНК. Например, в ходе транскрипции новосинтезируемая цепь РНК временно образует короткие отрезки гибридной двойной спирали ДНК — РНК (за счет спаривания ее оснований с основаниями матричной цепй ДНК). Гибридизационные тесты используют в биохимической генетике для определения того, насколько близки два вида для установления связи данной ДНК с какой-либо РНК для выделения и очистки генов и РНК и определения их нуклеотидных последовательностей. [c.300]

Соединение фрагментов по одноименным лнпкнм концам. Некоторые рестриктазы, например E oR I, вносят в цепи ДНК симметричные, расположенные с образованием ступеньки разрывы на равных расстояниях от центра сайта узнавания. Эти комплементарные друг другу участки имеют тенденцию к ассоциации за счет спаривания оснований и поэтому их называют комплементарными, или липкими концами (рис. 1.4). [c.33]

В молекуле ДНК азотистые основания связаны максимальным числом возможных водородных связей (рис. 51). Спаривание аденина с тимином осуш ествляется между атомами пуринового и пиримидинового оснований, а также между кислородом при Се пиримидинового ядра и азотом при Се пуриновою основания. Аналошчно гуанин с цитозином соединены путем образования водородных связей между атомами азота Кх пуринового и пиримидинового оснований и между кислородом при Се пуринового ядра и азотом КНа-группы при Сд пиримидинового кольца. В этом случае возможно, кроме того, образование третьей водородной связи между азотом при Са 1уанина и кислородом при Са цитозина. Таким образом, в молекуле ДНК существует упорядоченная жесткая система связей между полинуклеотидными цепями и последовательность оснований в одной цепи однозначно определяет последовательность оснований в другой цепи т. е. полинуклеотидные цепи комплементарны одна относительно другой. [c.418]

Пример расчета свободной энергии показан на рис. 2.13. В отличие от ДНК, которая имеет совершенную двуспиральную структуру, двуспиральные участки РНК образуются обычно из двух отдельных цепей, не имеющих полной комплементарности. Это означает, что по ходу двойной спирали встречаются помехи, нарушающие спаривание. Неспаренный участок образует петлю шпильки, если он расположен между соседними комплементарными последовательностями, находящимися в противоположных направлениях. Внутренние петли образуются, если в потенциально комплементарных последовательностях встречаются некомплементирующие вставки. Даже одно лишнее неподходящее основание в потенциально комплементарных цепях вызывает дефект в двойной спирали. Поскольку неспаренные области мешают образованию двойной спирали, все такие помехи учитывают при подсчете и включают в общую сумму, [c.34]

Комплементарные основания, поддерживающие структуру тРНК, как правило, консервативны. Двигаясь по часовой стрелке вдоль структуры клеверного листа, всегда можно обнаружить 7 комплементарных пар оснований в акцепторном стебле, 5-в Т /С-ветви, 5-в антикодоновой ветви и обычно 3 (иногда 4) в О-ветви. В пределах данной тРНК большинство комплементарных пар образуются в результате взаимодействия А—и и О—С, но иногда встречаются пары С—и, С—или А— /. Дополнительные типы спаривания менее стабильны, чем обычные пары, но и они способствуют образованию двуспиральной структуры в РНК. [c.86]

Белок Re A стимулирует спаривание оснований между отдельной цепью ДНК и комплементарной ей цепью в суперспиральной кольцевой молекуле. Одна цепь атакует кольцо, вытесняет исходную и спаривается с комплементарной цепью, в результате чего образуется D-петля. (рис. 35.7, верхний ряд). Эта реакция получила название поглощения или ассимиляции одной цепи. Процесс ассимиляции одной цепи родствен образованию гетеродуплекса, модель которого представлена на рис. 35.2. Разница состоит в том, что рекомбинационная модель предполагает два вторжения. В каждом случае одна цепь реципрокно вытесняет своего гомолога в двухцепочечной молекуле-партнере. [c.449]

Смотреть страницы где упоминается термин Основания, комплементарное спаривание образование пар: [c.23] [c.174] [c.59] [c.137] [c.287] [c.137] [c.281] [c.287] [c.302] [c.442] [c.236] [c.236] [c.12] [c.12] [c.420] [c.849] [c.950] [c.134] [c.418] [c.580] [c.515] [c.173] [c.420] [c.348]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология