Специфичность, в образовании связи Спираль

Нуклеиновые кислоты содержатся в каждой живой клетке. ДНК служит носителем генетической информации. Это обусловлено тесной связью между двумя витками спиралей нуклеиновых кислот, которая основана на очень специфических водородных связях между адениновым (А) остатком одного витка и тиминовым (Т) остатком другого витка, который расположен строго напротив первого, а также между цитозиновым (Ц) остатком одного витка и гуаниновым (Г) остатком другого. Такое образование пар абсолютно специфично аденин не может образовывать мультивалентные водородные связи с гуанином или цитозином, а цитозин не может образовывать связи с тимином или аденином. Изумительно, что вся наследственность и эволюция зависят от двух групп водородных связей Генетический код для синтеза определенной аминокислоты обус- [c.578]

В предыдущей главе мы изложили теорию конформационных переходов (типа спираль—клубок) в полипептидных цепях, происходящих при изменении температуры. Между тем, как показывает опыт, такие переходы могут происходить также и при изменении какой-либо другой характеристики окружающей среды, от которой зависит константа равновесия для образования внутримолекулярной водородной связи. Так, если молекула помещена в двухкомпонентный растворитель, одна из компонент которого способна к образованию водородных связей с аминокислотными остатками, то такое межмолекулярное связывание будет специфично, т. е. оно может иметь место лишь для мономерных единиц, не связанных внутримолекулярными водородными связями. Естественно, что наличие специфического межмолекулярного связывания будет влиять на переход спираль—клубок. Теория этого влияния может быть построена путем обобщения изложенного в предыдущей главе метода построения статистической суммы макромолекулы. [c.329]

Полимерные цени, к которым относятся указанные выше замечания, могут принимать множество форм беспорядочных клубков , ни одна из которых не обладает какими-нибудь преимуществами перед другими. Однако ограниченный класс линейных цепных молекул способен принимать в растворе строго определенные конформации, соответствующие свернутым в спираль стержневидным структурам. Такое поведение типично для некоторых белков, нуклеиновых кислот и их синтетических аналогов. Переход формы цепи из беспорядочного клубка в спиральную конформацию можно рассматривать как одномерный аналог кристаллизации, и, таким образом, значение принципов, лежащих в основе такого явления, выходит за рамки профессиональных интересов химика, имеющего дело с полимерами. Кроме того, очевидно, что только большие молекулы с такими точно определенными пространственными соотношениями, какие, например, следуют из упорядоченных конформаций белков и нуклеиновых кислот, могут проявлять высокую специфичность молекулярных взаимодействий, являющихся неотъемлемой частью жизненных процессов. Это соображение, несомненно, послужило причиной огромных усилий, затраченных в последние годы на детальное выяснение условий, способствующих стабилизации упорядоченных образований в растворах полипептидов и полинуклеотидов. Возникающая в связи с этим проблема опреде-.ления сил, ответственных за складывание полипептидных цепей, состоящих из спиральных и неспиральных участков, в своеобразную третичную структуру нативных белков (см. раздел В-5) остается предметом будущих исследований. [c.86]

Синтез (репликация) ДНК должен происходить таким образом, чтобы образовались две новые цепи двухтяжевой ДНК с той же самой последовательностью оснований, т. е. той же генетической информацией, что и родительская. Благодаря такому процессу из данной родительской клетки возникают две дочерние. Репликация становится возможной потому, что двухтяжевая родительская ДНК разделяется на отдельные нити, из которых каждая служит матрицей для синтеза новой спирали. Если бы две цепи были ковалентно связаны, энергия, необходимая для разделения цепей, была бы весьма значительной. Сохранение последовательности оснований в процессе репликации происходит благодаря высокой специфичности при образовании водородных связей между пуриновыми и пиримидиновыми основаниями. Так что, например, аденин на одной цепи двойной спирали всегда будет находиться напротив и образовывать водородные связи с тимином во второй цепи. При разделении цепей аденин из одной цепи всегда будет взаимодействовать с тимином в процессе синтеза новой комплементарной цепи. Аналогичным образом тимин, который находился напротив аденина в родительской двойной спирали, после разделения цепей будет взаимодействовать в процессе синтеза новой комплементарной цепи с аденином. Следовательно, на каждой из разделенных цепей родительской двойной спирали, как на матрице, синтезируются две новые цепи двухспиральмой ДНК, обладающие совершенно одинаковой последовательностью оснований с родительской молекулой. Такой механизм синтеза ДНК называется полуконсервативным механизмом репликации, поскольку исходная двойная спираль наполовину сохраняется (рис. 3.9), т, е, каждая из двух образовавшихся двойных спиралей содержит одну цепь из родительской молекулы. [c.148]

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]

Полная структура ДНК была установлена Д. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 г. на основании определения химического состава и данных рентгеноструктурного анализа. Оказалось, что молекула ДНК состоит из двух спиралей, имеющих одну и ту же ось и противоположные направления. Сахарофосфатный остов располагается по периферии двойной спирали, а азотистые основания находятся внутри. Остов содержит ковалентные фосфодиэфир-ные связи, а обе спирали между основаниями соединены водородными связями и гидрофобными взаимодействиями. Водородные связи между основаниями строго специфичны, и этот факт имеет очень большое значение как для структуры ДНК, так и для ее биологической функции. Эти связи были открыты и изучены Э. Чарга( зфом в 1945 г. и получили название принципа комплементарности, а особенности образования водородных связей между основаниями называются правилами Чаргаффа. [c.45]

Миозин представляет собой белок необычного сзроения, состоящий из длинной нитевидной части (хвост) и двух глобулярных головок. Общая длина одной молекулы составляет порядка 1600 нм, из которых на долю головок приходится около 200 нм. Миозин обычно выделяется в виде гексамера, образованного двумя одинаковыми полипептидными цепями с молекулярной массой 200 ООО каждая (так называемые тяжелые цепи) и четырьмя легкими цепями с молекулярной массой около 20 ООО. Тяжелые цепи закручены спиралью одна вокруг другой, образуя хвост, и несут на одном конце глобулярные головки, ассоциированные с легкими цепями. На головках миозина находятся два важных функциональных центра — каталитический центр, способный в определенных условиях осуществлять гидролитическое расщепление /3-7-пирофосфатной связи АТФ, и центр, обеспечивающий способность специфично связываться с другим мышечным белком — актином. [c.435]

Две цепи ДНК, по Уотсону и Крику, образуют совместную спираль (рис. 95), в которой основания расположены внутри спирали, а остатки фосфорной кислоты — снаружи. Расположение обеих цепей в спирали взаимно строго обусловлено условиями упаковки и образования водородных связей между аденином и тиминоми между гуанином и цитозином,— они всегда располагаются друг против друга, но внутри каждой цепи чередование нуклеотидов своеобразной специфично у каждого вида организмов. Интересно, что шаг спирали на одно нуклеотидное звено (3,4 А) практически совпадает с периодом повторяемости на один аминокислотный остаток в вытянутой полипептидной цепи. Взаимоотношение между спиралями ДНК и глобулярных белков (ферментов) представляет исключительный биологический интерес и в настоящее время подробно исследуется. [c.214]

Наконец, третья особенность этой конформации состоит в том, что боковые радикалы аминокислот обращены наружу. Не принимая непосредственного участия в построении углеродного скелета а-спирали, эти радикалы могут способствовать созданию напряжений, несовместимых со спиральной конфигурацией, и разрыву водородных связей, т. е. образованию аморфных участков. Поэтому структура а-спирали позволяет получить максимальную изменяемость белковой структуры и, следовательно, обеспечить исключительное разнообразие химической специфичности белков. Расположение боковых радикалов аминокислот весьма существенно и с другой точки зрения. Если мы представим себе а-спи-раль, построенную из природных -аминокислот (рис. 19), то при 1шправлении вращения слева направо (правая спираль) все боковые цепи будут располагаться вдоль оси от С-конца к Ы-коп-цу, т. е. в направлении, обратном направлению полипептидной цепи. Если же спираль левая, то боковые радикалы будут направлены вдоль оси по направлению полипептидной цепи. Так как на каждый виток спирали приходится 3,6 таких радикалов, то их упаковка и взаимодействие для каждого типа спирали будут совершенно различны. При этом необходимо учесть, что именно это взаимодействие и определяет выбор направления вращения спирали. К сожалению, теория Полинга и Крика не. может ничего сказать о том, каково должно быть это направление, поскольку для построения модели оно совершенно безразлично. Для большинства исследованных полипептидов оказалось, что природные аминокислоты образуют правые спирали они же были обнаружены и в ряде белков. [c.98]

Расположение обеих цепей в спирали взаимно строго обусловлено условиями упаковки и образования водродных связей между аденином и тимипом и между гуанином и цитозином, которые всегда должны располагаться друг против друга, но внутри каждой цепи чередование нуклеотидов является своеобразным и специфичным у каждого вида организмов. Интересно, что шаг спирали на одно нуклеотидное звено (3,4 А) практически совпадает с периодом вытянутой полипептид-ной цепи на один аминокислотный остаток. Взаимоотношение между спиралями ДНК и глобулярных белков (ферментов) представляет исключительный биологический интерес и подробно исследуется. [c.275]

Пиримидиновые и пуриновые основания располагаются на внутренней стороне спирали, а фосфатные группы — на внешней. Нуклеотиды следуют с интервалом в 3,4 А в направлении длинной оси, и спираль повторяется через каж-дые десять нуклеотидов (т. е, через каждые 34 А). В этой структурной форме две спиральные цепи удерживаются вместе, вследствие наличия пуриновых и пиримидиновых оснований, лежащих в плоскости, перпендикулярной длинной оси молекулы, и соединенных друг с другом водородными связями. На рис. 181 легко увидеть, что образование этих водородных связей весьма специфично, и только определенные пары оснований могут связываться и формировать тем самым спиральную структуру. Такими [c.365]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология