ДНК в РНК раскручивание спирали

Приведенные экспериментальные данные относятся к обычно исследуемой в растворе линейной, незамкнутой ДНК. У вирусов, а также в клетках бактерий на некоторых стадиях их развития обнаруживается кольцевая замкнутая форма ДНК. В такой ДНК, представляющей собой обычную двойную спираль, каждая из комплементарных нитей является непрерывной замкнутой на себя. Поэтому полное число оборотов одной нити относительно другой не может меняться ни при каких изменениях условий, сохраняющих целостность сахаро-фосфатного остова обеих нитей. Проведенные исследования показали, что при комнатной температуре двойная спираль кольцевой ДНК закручена как целое в суперспираль (с плотностью один виток суперспирали на 120—300 пар оснований) противоположного знака, т.е. в левую. При нагревании происходит тепловое расширение кристалла ДНК и уменьшение степени закрученности двойной спирали. Это приводит к уменьшению суперспирализации. При дальнейшем нагревании происходит раскручивание двойной спирали и образование суперспирали того же знака (правой). Иными являются и характеристики плавления кольцевой замкнутой ДНК. Температура плавления такой ДНК приблизительно на 20° выше, чем для линейной молекулы (см. рис. 4.6). Это происходит потому, что расплавленные нити в кольцевой молекуле остаются закрученными относительно друг друга и энтропия расплавленного состояния меньше, чем для линейной молекулы. Кроме того, ширина интервала плавления замкнутой кольцевой ДНК в 2—3 раза больше, чем ширина интервала плавления линейной молекулы. [c.75]

Консервативный (сохраняющий) механизм. Раскручивания спирали не происходит родительская двойная спираль служит матрицей для синтеза двух новых цепей. Дочерняя двойная спираль строится целиком из нового материала, а родительская как таковая сохраняется. [c.36]

По-видимому, жесткие спиральные участки в цепи глобулярного белка необходимы для поддержания нужной формы молекулы. Денатурация приводит к раскручиванию спиралей и разрушению характеристичной формы молекулы белка, в результате чего она утрачивает свою специфическою биологическую активность. [c.1061]

Цепи диметилполисилоксанов [578, U63, U62] благодаря легкости вращения свернуты в спираль. Органические радикалы оказывают экранирующее влияние на взаимодействие цепей друг с другом, так как они занимают пространство между цепями. Поэтому цепи взаимно легко подвижны. Изменение формы цепей (раскручивание спиралей при повышенной температуре), обусловливающее в метилсиликоновых маслах малое изменение вязкости с температурой, у метилсиликоновых эластомеров также проявляется в малом изменении большинства свойств в широком интервале температур. [c.360]

Что касается растворимых глобулярных белков (например, гемоглобина, инсулина, гамма-глобулина, яичного альбумина), то вопрос о характере вторичной структуры еще сложнее. Накапливаются данные, согласно которым и в этом случае а-спираль играет ключевую роль. Подобные длинные пептидные цепи не одинаковы по структуре по всей длине отдельные их участки свернуты в спирали и являются относительно жесткими другие участки образуют петли, скручены случайным образом и довольно подвижны. Установлено, что при денатурации белка спиральные участки раскручиваются и цепь в целом приобретает неупорядоченное строение. (Однако опыт показывает, что в определенных условиях раскручивание и возникновение спирали могут быть обратимыми процессами белок возвращается к исходной вторичной структуре, поскольку это расположение является наиболее стабильным для цепи с данной последовательностью аминокислот.) [c.1061]

Специфическая двуспиральная структура ДНК непосредственно объясняет важные факты — репликацию ДНК при митозе и метаболическую устойчивость ДНК. По мысли Крика и Уотсона, при репликации двойная спираль сначала разделяется вследствие разрыва водородных связей и раскручивания цепей. Каждая из них служит матрицей для сборки новой цепи, комплементарной к матрице. Мономеры новой цепи соединяются с матрицей, об- [c.227]

В некоторых случаях, например, при изготовлении схематизированных моделей обмоток с целью только показать направления витков обмотки, материал проволоки безразличен. Спирали из 3—4 витков медной проволоки позволяют создать крепление для пробирок (рис. 176, А), указатель высоты (рис. 176, В), патроны для низковольтных ламп (12 б и 4 в) (рис. 176, С и О). Такие спирали обладают известной эластичностью, возникающей за счет сопротивления спирали раскручиванию. Так, если несколько развести концы спирали а и Ь, то диаметр ее увеличится, но после всего освобождения спираль плотно охватит вставленную в нее пробирку или стойку. Для более удобного использования спирали рекомендуется ее кончик а сделать отогнутым, как показано на рисунке 176, А ц В. [c.223]

Магний особенно известен как активатор киназ — ферментов, связанных с превращениями фосфатов. Кроме того, кати-оны магния эффективно стабилизируют двойную спираль ДНК. Раскручивание спирали может возникнуть из-за отталкивания [c.301]

С) высокой вязкостью. Если такой раствор нагреть до температуры выше 80-90°С или довести его pH до экстремальных значений, то вязкость раствора резко упадет, что указывает на изменение физического состояния ДНК. Мы уже видели, что высокая температура и экстремальные значения pH приводят к денатурации, или раскручиванию глобулярных белков (разд. 6.12). Точно так же высокие температуры и экстремальные значения pH вызывают денатурацию, или расплетание, двухцепочечных спиралей ДНК, разрушая водородные связи между спаренными основаниями и гидрофобные взаимодействия, с помощью которых удерживались вместе уложенные в стопку основания. В результате двойная спираль расплетается с образованием хаотических, беспорядочных одноцепочечных клубков до тех пор, пока обе цепи, наконец, не разделятся полностью. При денатурации (ее называют также плавлением) ковалентные связи в остове молекулы не разрываются (рис. 27-14). [c.865]

При повышении температуры. многих высокомолекулярных кремнийорганических соединений, имеющих силоксанную структуру и представляющих собой длинные цепи, свернутые в спирали, происходит раскручивание этих спиралей и выпрямление цеп молекулы. [c.91]

В основе клеточного деления лежит репликация ДНК в ядре. Репликация, согласно Уотсону и Крику, начинается с того, что двойная спираль ДНК временно раскручивается. Это происходит в среде, в которой содержатся свободные нуклеотиды (мономерные единицы). Каждая раскрученная цепь притягивает к своим нуклеотидным остаткам и закрепляет водородными связями те нуклеотиды из общего фонда, которые им комплементарны . Естественно, что эти нуклеотиды должны быть идентичны тем, которые были в данном месте до раскручивания двойной спирали. Около каждой раскрученной цепи появляется новая цепь, с которой она соединяется. Закручиваясь, они образуют двойную спираль. Эти новые, дочерние двойные спирали во всех отношениях идентичны родительской двойной спирали. Репликация двойной спирали схематично изображена на фиг. 129. [c.427]

ДНК. Но как располагается двойная спираль в огромных по сравнению с бактериальной хромосомах высших организмов Объединяются ли здесь вместе целые пучки одинаковых двойных молекул, расположены ли они поодиночке или свернуты пачками Если верно последнее предположение (по всей вероятности, так оно и есть), то какими свойствами должны обладать эти винтообразно упакованные структуры, чтобы не мешать раскручиванию двойной спирали ДНК, как не мешают они продольному расщеплению компактных хромосом на две хроматиды [c.104]

Отсюда следует вывод, что при удвоении хромосом вся непрерывная двойная спираль ДНК должна как-то разойтись (механизм застежки-молнии). Это происходит только путем раскручивания, но как же велика должна быть скорость раскручивания целой хромосомы (длина спирали ДНК равна 1 метру), если уже у бактериального генома она достигает примерно 10 ООО оборотов в минуту [c.299]

Денатурация ДНК — полный или частичный разрыв водородных связей между парами азотистых оснований, ведущий к раскручиванию полинуклеотидных цепей ДНК и их последующему разделению. Процесс денатурации обычно осуществляют путем нагревания растворов ДНК или же обработкой химическими реагентами. Жесткая двойная спираль ДНК после полной денатурации дает две значительно более гибкие молекулы, быстро свертывающиеся в беспорядочные клубки. Температуру, при которой отмечается середина структурного перехода спираль — клубок, называют т емпературой плавления. Ее рассматривают как температуру фазового перехода. Этот переход сопровождается изменениями всех основных молекулярных параметров ДНК. [c.49]

Полярность цепей ДНК — особенность молекулярной организации ДНК. Две цепи в молекулах ДНК характеризуются противоположной полярностью межнуклеотидная фосфодиэфир-ная связь в одной цепи имеет направление 3 - 5, а в другой — 5 -> 3. Поскольку обе спирали правые, то они без раскручивания не могут быть разделены. Каждая из двух цепей служит матрицей для синтеза новой цепи. Репликация заканчивается образованием двух идентичных дочерних спиралей. Анализ ближайших соседей подтверждает этот механизм. Например, последовательность ТфТ встречается в ДНК с одинаковой частотой, как и АфА, а частота встречаемости ГфГ совпадает с частотой ЦфЦ. Соответствие частот встречаемости остальных последовательностей зависит от того, обладают ли цепи ДНК одинаковой или противоположной полярностью (см. рис. 16). [c.69]

Двойная спираль ДНК Раскручивание ДНК [c.252]

Синтез ДНК (репликация) интенсивно протекает во время клеточного деления. В процессе репликации в молекуле ДНК (родительская молекула) разрываются водородные связи между азотистыми основаниями обеих ее нитей, что приводит к раскручиванию двойной спирали ДНК и образованию двух свободных нитей. К образовавшимся свободным нитям, как к матрицам, подходят нуклеотиды в трифосфатной форме и своими азотистыми основаниями с соблюдением принципа комплементарности (аденин - тимин и гуанин - цитозин) присоединяются к ним. Благодаря этому принципу создается нужная последовательность расположения нуклеотидов. По мере присоединения к матрице нуклеотиды связываются в полинуклеотидные нити, которые сразу же закручиваются с матрицей в двойную спираль. При этом от каждого нуклеотида отщепляется по два остатка фосфорной кислоты в форме дифосфата. В конечном счете на каждой матрице возникает новая нить, которая по строению точно соответствует второй нити ДНК. В результате репликации синтезируются две новые молекулы ДНК (до- [c.67]

Если двухцепочечную ДНК скрутить вокруг оси двойной спирали, то можно получить супервитки. В качестве аналогии обычно рассматривают полоску резины, скрученную вокруг своей оси и образующую напряженную структуру, в которой резиновая полоска (двойная спираль) местами образует крестообразные структуры. При этом возникают конформации, изображенные на рис. 2.12. В таком скрученном состоянии структура остается только в том случае, если нет свободных концов и раскручивание невозможно. [c.32]

Очевидно, что исследование процесса раскручивания спиралей, построенных из поли мерных цепей, представляет сущестнонный интерес не только в специальном случае ДНК, но и для более широкого круга вопросов, связанных с конфигурационными изменениями полимерпых цепей, возникающих, в частности, при их растяжении. [c.230]

Функцию раскручивания (расплетения) двойной спирали ДНК в репликационной вилке, происходящего за счет энергии гидролиза АТФ, выполняет специфический гер-белок, названный хеликазой (мол. масса 300000). Образовавшиеся на определенное время одноцепочечные участки ДНК служат в качестве матрицы при репликации и стабилизируются при помощи особых белков, связывающихся с одноцепочечной ДНК (ДНК-связывающие белки) и препятствующих обратному комплементарному взаимодействию цепей ДНК (мол. масса 75600). В связи с этим их иногда называют дестабилизирующими двойную спираль белками. Имеются, кроме того, особые ферменты топоизомеразы (у прокариот одна из них названа ДНК-гиразой), которые играют особую роль в сверхспирализации, обеспечивая как репликацию, так и транскрипцию ДНК. Эти ферменты наделены способностью не только создавать супервитки, но и уничтожать суперспирализацию путем сшивания образующихся разрывов или разрезания ДНК. Наконец, открыты специальные ферменты, редактирующие ДНК, т.е. осуществляющие вырезание и удаление ошибочно включенных нуклеотидов или репарирующие повреждения ДНК, вызванные физическими или химическими факторами (рентгеновское излучение, УФ-лучи, химический мутагенез и др.). [c.480]

Хотя спираль нативной молекулы ДНК имеет более 10 витков, расчет показывает, что раскручивание спирали происходит всего лищь за несколько секунд. В опытах с ренатурацией ДНК охлаждение раствора длится час и более, и, следовательно, процесс ренатурации можно считать равновесным во всей области изменения температуры. Для восстановления двойных спиралей при медленном охлаждении требуется, чтобы вновь соединились цепи, комплементарные друг другу. Вероятность этого процесса тем больще, чем выше концентрация ДНК в растворе. В растворе гетерогенной ДНК могут также встретиться и соединиться друг с другом и некомплементарные цепи, но из-за несоответствия их нуклеотидного состава константа равновесия для таких агрегатов будет значительно меньше, чем для двойной спирали, образованной комплементарными цепями. Поэтому преимущественно должно происходить специфическое образование двойных спиралей из комплементарных цепей. Это подтверждают и эксперименты по трансформации. Оптимальная температура для восстановления трансформирующей активности примерно на 25° ниже температуры перехода нативной ДНК бактерий. [c.326]

Ф = 36757,3°—выраженный в радианах угол, на который нужно повернуть конец цепи для освобождения одной пары основантий. Скорость раскручивания, т. е. относительная угловая скорость двух половин спирали ы = Р/Ь, где Ь — коэффициент трения. Для спиралей с м. в. порядка 10 т оказывается порядка секунд. Эта оценка не учитывает необратимости развертывания и переплетания освободившихся цепей. [c.521]

Возможность внутреннего разупорядочения двойной спирали без разделения цепей, по-видимому, действительно существует. В работе [124] наблюдалась денатурация кольцевой двуспиральной ДНК без раскручивания. Время денатурации некольцевой фаговой ДНК (около 25 сек) зависит от молекулярного веса. Для ряда видов фаговых ДНК оно пропорционально Квадратичная зависимость следует непосредственно из того, что г должно быть, пропорционально числу витков, т. е. М, и вязкости среды, т. е. также М. Мэсси и Зимм [125] исследовали денатурацию ДНК релаксационными методами (см. 7.7) и установили, что т зависит от многих факторов — от стадии перехода спираль— клубок, от ионной силы растворителя и его вязкости, от концентрации ДНК и ее молекулярного веса, а также от числа и расположения разрывов в цепи. Итак, [c.523]

Связывание актиномицина и АК идет ступенчато, через ряд промежуточных форм. Комплексообразование меняет конформацию ДНК. Рентгенографическое исследование показало, что ДНК в комплексе с профлавином имеет больший щаг спирали, чем у свободной ДНК и частично раскручивается [139]. Опыты со сверхскрученной (зирегсоИес ) кольцевой ДНК показали, что -В присутствии АК и актиномицина она раскручивается [140,, 141]. В такой ДНК основная правая спираль закручена в правую спираль более высокого порядка. Раскручивание сверхскрученной ДНК при образовании комплекса приводит вследствие топологических особенностей кольцевой структуры самой ДНК к изменениям геометрии всей макромолекулы. Установлено существование критической концентрации лиганда, отвечающей полному раскручиванию сверхспирали дальнейшее добавление красителя вызывает закручивание ДНК в обратном направлении с образованием левой сверхспирали. Эти факты обнаруживаются методом седиментации. [c.528]

Когда материальный поток направлен по схеме к приводу (рис. 5), спираль работает на раскручивание и под нагрузкой несколько увеличивается в диаметре.В этом случае гибкий шнек во избежание самозаклпипванпя спирали [c.193]

Знак суперспирали определяется по взаимодействию ДНК с определенными химическими веществами, способными связываться с ней и раскручивать двойную спираль. Такими веществами являются, например, ннтеркалирующие красители. Наиболее часто для этих целей используется этиднйбромнд степень раскручивания увеличивается с концентрацией красителя [c.341]

Раскручивание двойной спирали и удержание двух цепей на некотором расстоянии друг от друга, чтобы они могли реплицироваться, осуществляется при помощи нескольких специальных белков (рис. 28-13). Ферменты, известные под названием хеликаз (heli ase, от слова helix-спираль), расплетают короткие участки ДНК, находящиеся непосредственно перед репликативной вилкой. Для раскручивания ДНК требуется энергия. На разделение каждой пары оснований расходуется энергия гидролиза двух молекул АТР до ADP и фосфата. Как только небольщой участок ДНК оказывается расплетенным, к каждой из разделившихся цепей прочно присоединяются несколько молекул ДНК-связывающего белка (ДСБ), которые препятствуют [c.906]

Сообщение о денатурации и разделении цепей ДНК при повышенных температурах не вызвало большого удивления после того, как Уотсон и Крик предложили свою модель структуры ДНК. Зато открытие, сделанное в 1960 г. Мармуром, который показал, что двойная спираль может быть реконструирована из отдельных комплементарных полинуклеотидных цепей в растворе, было довольно неожиданным. Результаты одного из экспериментов Мармура приведены на фиг. 85. Слева на этом графике показана кинетика инактивации трансформирующей активности ДНК пневмококка при 100 °С. Как можно видеть, в течение 10 мин трансформирующая активность падает до уровня, составляющего менее 1% начального уровня, что происходит в результате денатурации и раскручивания молекул ДНК. Справа на этой фигуре показана трансформирующая активность образцов денатурированной ДНК, взятых через различные промежутки времени в течение 80-минутного периода, во время которого водяную баню медленно охлаждали от 100 до 60 °С. Видно, что во время охлаждения происходит постепенное восстановление активности, т. е. ренатурация двухцепочечных молекул ДНК, продолжающаяся до тех пор, пока уровень активности не достигнет 15% первоначального. [c.180]

Репликация ДНК. ДНК содержит генетическую информацию клетки. Поэтому удвоение ДНК, всегда предшествующее клеточному делению, должно приводить к образованию двух совершенно идентичных хромосом, На первый взгляд этот процесс-идентичная редупликация, или репликация, ДНК-представляется очень простым двум цепям достаточно только разойтись, чтобы вдоль каждой из одиночных полинуклеотидных цепей против комплементарных оснований начали выстраиваться свободные нуклеотиды, которым после этого останется лишь связаться между собой в цепь. Одна из главных трудностей состоит в том, как представить себе расхождение двух исходных цепей. Согласно данным рентгеноструктурного анализа, ДНК представляет собой плектонемическую, а не паранемическую двойную спираль (рис. 2Л2,А). Для того чтобы выяснить, необходимо ли вообще раскручивание спирали, в качестве эвристических гипотез были рассмотрены три принципиально возможных способа репликации ДНК (рис. 2.13) (Дельбрюк и Стент, 1957) [c.36]

Более того, полиэлектролит, адсорбированный мембраной из концентрированного раствора, может десорбироваться, если мембрану привести в контакт с раствором достаточно низкой ионной силы. Очевидно, более высокий электростатический потенциал полйионов, который свойствен им в разбавленных растворах и который вызывает раскручивание полимерных спиралей, достаточен для того, чтобы предотвратить адсорбцию (сам коллодий всегда имеет небольшой отрицательный заряд). Молшо предполагать, что при высоких значениях Сз молекулы полиэлектролита почти полностью адсорбируются внутренней поверхностью коллодия [37], в то время как при низких значениях происходит внутреннее набухание полиэлектролита, который оказывается пойманным в ловушку , Именно этот случай соответствует рис. 8.1. Такое внутреннее набухание может существенно уменьшить средний радиус пор г, и его следует учитывать при рассмотрении свойств указанных систем [36]. Предположение о жесткой структуре матрицы, которое делается в модели Теорелла — Майера — Сиверса [21], для этих систем, очевидно, пе выполняется. [c.450]

Плектонемическим называется такое закручивание, при котором двойная спираль не может быть разделена па отдельные компоненты без раскручивания. [c.134]

Отсюда следует, что потенциальное уменьшение величины 1 , которое сопровождало бы раскручивание спирали, равно 156 ООО кал1моль, а поскольку раскручивания не происходит, то свободная энергия, стабилизирующая спираль, должна иметь величину того же порядка. Так как спираль удерживается при помощи 280 водородных связей С=0---Н—Ы, каждая такая связь должна давать вклад, приблизительно равный 500 тл. Разрыв такой водородной связи, по-видимому, сопровождается образованием новых водородных связей с водой, поэтому реакцию можно схематически изобразить следующим образом [c.580]

Проблема раскручивания усложняется в связи с еще одним обстоятельством, о котором мы до сих пор совсем не упоминали. Взгляните снова на рис. 31. Форма структуры, которую мы видим на этой фотографии, на самом деле отличается от истинной формы нити ДНК в бактериальной клетке. Это всего-навсего развернутая спираль. Измерение ее длины (с учетом степени увеличения) дает величину около 1 миллиметра [c.95]

Спираль Уотсона — Крика представлена здесь в виде непрерывной одинарной. 1ИНИИ. Количество витков суперспирали в исходной мо.текуле а) по мере связывания дик с молекулами красителя (черточки, перпендикулярные нитям) уменьшается (б). Молекулы красителя связываются с ДНК случайным образом. Прн достаточном их количестве происходит компенсация исходной суперсиира-лизации обратным раскручиванием за счет красителя (в). Дальнейшее раскручивание красителем спирали Уотсона - Крнка приводит вновь к образованию суперспирали, теперь уже противоположного направления (г, д). [c.213]

На основании рентгеноструктурных исследований было установлено (Д. Уотсон и Ф. Крик, 1953), что цепи нитевидных макромолекул ДНК обычно соединены по две и закручены в двойную спираль, соединение осуществляется водородными связями типа =0- -Н—/N—H --Nазотистыми основаниями из одной и из другой цепи. В клетках в процессах синтеза белка при участии ДНК происходит раскручивание и разъединение двойных спиралей, синтез новых ДНК и воссоздание двойных спиралей. [c.477]

Инициация. Белки гер, или ферменты хеликазы (лат. helix — спираль), расплетают короткие участки ДНК. На разделение каждой пары оснований расходуется энергия гидролиза двух молекул АТФ до АДФ и неорганического фосфата. К каждой из разделившихся цепей прочно присоединяются несколько молекул ДНК-связывающе-го белка, которые препятствуют образованию комплементарных пар и обратному воссоединению цепей. Благодаря этому нуклеотидные последовательности цепей ДНК оказываются доступными для репликативной системы. Быстрое раскручивание цепей родительской ДНК в процессе репликации (4500 об/мин) компенсируется биологическим шарниром — ферментом гиразой (семейство топоизо-мераз), который обеспечивает кратковременный разрыв одной из цепей ДНК, быстро восстанавливаемый с высокой точностью после [c.302]

Обе цепи закручены относительно общей оси в спираль — двойная спираль, или дуплекс (рис. 8.6). При этом цепи могут быть разделены только путем раскручивания такие спирали называют плектонемическими (от лат. plexus — сплетение). Азотистые основания обращены внутрь спирали их плоскости перпендикулярны оси спирали и параллельны друг другу, образуя внутри спирали стопку оснований. Между основаниями в этой стопке возникают гидрофобные или с/иэ/смяг-взаимодействия, которые наряду с водородными связями способствуют стабилизации структуры двойной спирали в пространстве. Азотистые основания упакованы очень плотно и не контактируют с окружающим водным раствором. [c.274]

Крайним случаем раскручивания правосторонней двойной спирали является ее превращение в левостороннюю спираль. Именно это происходит при переходе В-формы ДНК в Z-форму. Действительно, отрицательно суперспирализованная ДНК более предрасположена к переходу в Z-форму, чем релаксированная ДНК. В кольцевой молекуле ДНК, содержащей блоки повторов G, их переход в Z-форму при физиологических концентрациях соли происходит лишь в том случае, если плотность отрицательной суперспирализации достигает критического значения. Когда С-остатки метилированы, для такого перехода требуется меньшее число отрицательных супервитков. [c.33]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология