Двуспиральные нуклеиновые кислоты

Спирализация ДНК отчетливо проявляется в ее спектральных свойствах — в эффекте гипохромизма в области собственного поглощения азотистых оснований при 2600 А (см. стр. 288—290). Интенсивность полосы поглощения 2600 А у двуспиральной нуклеиновой кислоты значительно меньше, чем у денатурированной формы. Степени спиральности ДНК и РНК определяются по гипохромному эффекту без труда. [c.498]

Вторичная структура нуклеиновых кислот создается за счет взаимодействия соседних по полинуклеотидной цепи мономерных звеньев, а в случае двуспиральных молекул (нли участков молекул) также взаимодействием нуклеотидных остатков, находящихся напротив друг друга в двойной спирали. Третичная структура нуклеиновых кислот организуется за счет взаимодействия нуклеотидных остатков, принадлежащих различным элементам их вторичной структуры. [c.20]

Вариация структуры нуклеиновых кислот происходит за счет вариации последовательности гетероциклических оснований в их боковой части В состав ДНК входят в основном фрагменты аденина, гуанина, цитозина и тимина, РНК — фрагменты аденина, гуанина, цитозина и урацила Вторичная структура нуклеиновых кислот, представляющая собой двойную спираль переплетающихся двух полимерных цепей ДНК, двуспиральных фрагментов РНК, одноцепочечные участки РНК, обязана своим образованием возникновению водородных связей между пиримидиновыми и пуриновыми основаниями Это крупнейшее открытие XX века, сделанное Дж Уотсоном и Ф Криком в 1953 г (Нобелевская премия 1962 г ), стало возможным благодаря интеграции различных биологических, химических и физических методов исследования [c.928]

В молекулярной биологии широко используется способность денатурированных ДНК ренатурировать с восстановлением исходной двуспиральной структуры. Она лежит в основе метода молекулярной гибридизации нуклеиновых кислот, который позволяет выявлять степень сходства различных ДНК (а также РНК). Для этого денатурированную ДНК (если изучается гибридизация двух различных нуклеиновых кислот, то одна из них несет радиоактивную метку) помещают в условия, оптимальные для образования двойных спиралей (ионная сила раствора — около 0,2 температу за — на 10—20 "С ниже Тт нативной ДНК). В случае полностью комплементарных цепей ДНК со временем они целиком превратятся в двуспиральные молекулы. Если в смеси присутствуют как комплементарные, так и некомплементарные цепи ДНК, то после ренатурации первых тем или иным способом определяют долю двуспиральных молекул. В настоящее время широко распространены методы, когда денатурированные молекулы ДНК одного типа закрепляются на нитроцеллюлозных фильтрах, которые затем помещают в раствор ДНК (или РНК) другого типа. После образования двуспиральных комплексов на фильтрах они легко могут быть отмыты от несвязав-шейся ДНК- Этот же подход используется при выявлении цепей ДНК (или РНК), комплементарных другим ДНК (или РНК), после разделения их электрофорезом в гелях. [c.30]

Денатурация нуклеиновых кислот сводится к разрушению двойной спирали (ДНК) илп двуспиральных участков (РНК). Нагревание раствора нативной ДНК вызывает разделение двойной спиралп па две цени, сворачивающиеся в статистические клубки, Нри этом значительно уменьшаются вязкость и оптическая активность, исчезает гипохромизм, т. е. возрастает интенсивность поглощения в области 260 нлг. Разделение на две цепи непосредственно доказывается центрифугированием ДНК, содержащей N, в градиенте плотности s l (ср. с. 82). Клетки Е. сой, выращенные в среде, содержащей i, переносились в среду с обычным N. При делении клеток образовывались редуплицированные двойные спирали, в которых одна цепь содержала N, другая — N. До денатурации наблюдался один пик плотности 1,717 г/см отвечающий двойным спиралям N — N. После денатурации появляются два пика — 1,740 и 1,724 г/см , отвечающие одноиптчатым клубкам соответственно с и., с 4, Плотность повышается, так как клубки более компактны, чем спираль. М. м. ДНК уменьшается при денатурации вдвое. Образование клубков наблюдается в электронном микроскопе. [c.233]

Нуклеиновые кислоты. Структура антигенных детерминант нуклеиновых кислот остается до сих пор малопонятной. Это обусловлено тем, что сами по себе нуклеиновые кислоты практически не иммуногенны, но в комплексе с белками к ним могут быть получены антитела. Как и в случае белков, важную роль играет жесткость структуры полинуклеотида. В состав антигенной детерминанты входят три- и тетрануклеотиды. Они могут быть образованы как двуспиральными, так и односпиральными участками. Понимание структуры антигенных детерминант имеет важное значение не только в плане иммунохимической диагностики различных [c.14]

Несмотря на то что область температурного перехода для ДНК относительно узкая, она все же шире, чем можно было бы ожидать для длинной идеально уложенной спиральной структуры. Внутри этой области с помощью метода электронной микроскопии удалось обнаружить только полностью денатурированные или совершенно нативные структуры [239]. И вновь внутри этой области понижение вязкости быстро достигает предельного значения, а дальнейшее понижение вязкости происходит только при повышении температуры, что указывает на существование известного распределения специфических температур денатурации. Вполне обоснованное объяснение этого заключается в том, что вклад двух типов пар оснований в стабильность спирали различен. В таком случае тепловая денатурация должна была бы зависеть от относительного состава либо всей двуспиральной структуры, либо ее отдельных больщих участков. Показано, что температуры плавления (т. е. точки перегиба на кривых зависимости оптической плотности от температуры), определенные в стандартных условиях (0,15 М хлористого натрия в 0,015 М цитрата натрия) для большого числа дезоксирибонуклеиновых кислот, различающихся по составу оснований, прямо пропорциональны содержанию гуанина и цитозина в нуклеиновой кислоте (рис. 8-20) [240]. Линейная зависимость температур плавления от содержания гуаиин-цитозиновых иар исключительно точна, и поэтому измерение этих температур может быть использовано для определения нуклеотидного состава данной ДНК [241, [c.574]

А. Нуклеиновые кислоты. Молекулы РНК и ДНК разного размера (от мононуклеотидов до двуспиральных ДНК с молекулярными массами >100 10 ) могут быть фракционированы по размеру с помощью электрофореза в твердых носителях в поперечно-сшитом полиакриламиде [c.377]

Двуспиральные участки нуклеиновых кислот моделируются синтетическими полинуклеотидами. В 0,1 Ai растворе Na l Поли-А образует двойную спираль с Поли-У, причем наибольший гипохромизм, т. е. наибольшая степень спирализации, наблюдается при составе смеси полинуклеотидов 1 1 [45]. В присутствии двухвалентных катионов в 1,2-10-2 М плексм Поли у с растворе Mg b максимальный гипохромизм Поли-АУ. [c.499]

Пространственное строение тРНК исследуется и косвенными методами. Акридиновые красители сорбируются на двуспиральных участках нуклеиновых кислот между соседними ларами А — У (или А — Т в ДНК) попарно. Изучая тушение люминесценции красителей, вызванное миграцией энергии от одной сорбированной молекулы к другой, можно установить относительное расположение двойных пар (А — У)г (см. [73]). [c.577]

Химическая структура нуклеиновых кислот будет описана в 2.3. Здесь же уместно кратко описать основные принципы, заложенные в структуре молекулы ДНК, которые обеспечивают возможность самокопирования ДНК независимо от нуклеотидной последовательности. При делении клетки информацию, заложенную в молекулах ДНК этой клетки в виде определенной последовательности нуклеотидов, необходимо передать двум вновь образованным дочерним клеткам. Поэтому из одной молекулы ДНК перед клеточным делением должно образоваться две с той же нуклеотидной последовательностью. В живых организмах ДНК в период между ее удвоением всегда существует в виде двух связанных друг с другом полинуклеотидных цепей (нитей). Связь эта осуществляется в результате того, что каждый из четырех составляющи. ДНК типов нуклеотидов резко предпочтительно взаимодействует с одним из тре.ч остальных. Поэтому нуклеотидные последовательности этих нитей взаимно однозначно соответствуют друг другу, или, как принято говорить, комплементарны друг другу. Следовательно, каждая цепь содержит информацию о комплементарной нуклеотидной последовательности другой цепи. Будучи разделенными, цепи со.чраняют необходимую информацию для построения из нуклеотидов новы.к комплементарны. цепей и, таким образом, осуществляют воспроизведение информации, заложенной в двуспиральной структуре. Процесс самоудвоения ДНК, т.е. образования двух новых двуни-тиевых молекул ДНК, идентичных первоначальной молекуле, называют репликацией ДНК. Химические события, лежащие в процессе репликации, состоят в последовательном присоединении нуклеотидов друг к другу. Этот процесс в живых организмах осуществляет специальный фермент — ДНК-полимераза. Изучение свойств и механизмов функционирования этого фермента в клетке показало, что он работает только в присутствии материнской двуспиральной ДНК. Цепи материнской ДНК направляют образование новых комплементарных цепей, т.е. на каждой стадии роста новой цепи осуществляют отбор одного из четырех мономеров и присоединения его к растущей цепи. [c.18]

В большом числе случаев для функционирования белков и нуклеиновых кислот необходимо, чтобы несколько полимерных цепей были соединены в единый комплекс. В Случае чисто белковых образований такой комплекс также рассматривается как белок, состоящий из нескольких субъединиц. Субъединичная структура белков часто фигурирует в научной литературе как четвертичная структура, т.е. как уровень организации, следующий за третичной структурой. Нуклеиновые кислоты с комплементарными последовательностями нуклеотидов образуют двуспиральные структуры. При определенных структурных особенностях могут образовываться и структуры, содержащие три цепи,— тре.хспиральные структуры. Наконец, многие функционально значимые образования содержат как белки, так и нуклеиновые кислоты такие образования называют нуклеопротеидами. В основе образования нуклеопротеидов лежат высокоспецифичные взаимодействия между соответствующими полипептидными и полинуклеотидными цепями, т.е. способность молекул биополимеров к взаимному узнаванию. [c.102]

В нуклеиновых кислотах остатки, участвующие в образовании водородных связей с комплементарными гетерощ1клами, имеют, как правило, резко сниженную реакционную способность но сравнению со свободными гетероциклами. Например, реакция (VII.2) остатков аденина и цитозина с галогенацетальдегидами проходит с участием экзоциклической аминогруппы и атома азота гетероцикла, которые являются непосредственными участниками уотсон-криковских взаимодействий (см. рис. 26). Поэтому в этенопроизводные легко превращаются остатки, находящиеся в однонитевых участках, и существенно труднее — остатки, образующие двуспиральную структуру. Реагенты, различающие одно- и двунитевые структуры полинуклеотидов, широко используются для детального изучения вторичной структуры нуклеиновых кислот, в частности для выявления шпилечных структур. В табл. 7.7 приведены некоторые реагенты, широко применяемые для изучения пространственной структуры белков и нуклеиновых кислот методом химической модификации. [c.324]

Одним из вариантов п])именеиия антисмыс-ловых подходов является аффинная модификация нуклеиновых кислот. Поскольку принципы формирования двуспиральных и трехспиральных структур в настоящее время хорошо известны, не представляет труда выбрать в олигонуклеотидах точки, несущественные для образования таких структур. Например, присоединение реакциопноспособных групп по концевому фосфату не должно приводить к нарушению взаимодействий между цепями, поскольку эти взаимодействия обусловлены в основном образованием водородных связей между гетероциклическими фрагментами. Более того, как видно из рис. [c.331]

Ферменты, расщепляющие ДНК и РНК. Известно значительное число ферментов, иеспецифичных к типу углеводного остатка в нуклеиновых кислотах. Так, фосфодиэстеразы. выделяемые из яда змей, гидролизуют олиго- и полинуклеотиды начиная с З -конца. путем последовательного отщепления нуклеозид-5 -фосфатов. Эти ферменты способны катализировать гидролиз одноцепочечных и со значительно меньшей скоростью двуспиральных полинуклеотидов. Напротив, фосфодиэстеразы из селезенки гидролизуют нуклеиновые кислоты начиная с 5 -конца, последовательно удаляя концевые звенья в виде нуклеозид-З -фосфатов. Оба фермента гидролизуют рибо-, дезоксирибо-, олиго- и полинуклеотиды и используются для получения мононуклеотидов. [c.314]

Фотоденатурация нуклеиновых кислот является следствием разрушения кооперативной системы слабых нековалентных связей (водородные, гидрофобные и т. д.) и частичного (локального) или полного нарушения двуспиральной структуры Уотсона — Крика (эффект расплетания ). Наиболее вероятно, что денатурация нуклеиновых кислот представляет собой вторичный темновой процесс, вызванный образованием фотопродуктов, хотя не исключена возможность прямого разрыва слабых связей при тепловой диссипации энергии электронного возбуждения оснований, как это предполагается для белков. Несмотря на то, что спектр действия денатурации ДНК совпадает со спектром поглощения тимидина, причастность тиминовых димеров к образованию денатурированных участков в ДНК остается до сих пор сомнительной. Г. Б. Завильгельским твердо установлено, что локальные нарушения вторичной структуры ДНК при ее облучении коротковолновым светом определяются индукцией сшивок между комплементарными нитями ДНК. Наиболее точно такой вывод подтверждается опытами, в которых миграционным путем с ацетофенона на тимин изменялось количество тиминовых димеров в ДНК. При этом каких-либо различий в кривых плавления, отражающих состояние вторичной структуры, у образцов ДНК, содержащих 0,17 и 30% димеров, обнаружить не удалось. В то же время кинетика образования сшивок и локальных денатурационных участков в ДНК идентична. [c.241]

Наглядный пример о совершенстве этого инструмента дает одно сопоставление. Работающий в США замечательный индийский химик Гобинда Корана недавно осуществил полный химический синтез отрезка двуспиральной ДНК, который является геном маленькой транспортной РНК. Конечно, это был блестящий результат, шедевр синтетического искусства и настойчивости. Но какой ценой этот успех был достигнут Потребовались усилия большого коллектива из нескольких десят-дов человек, свыше пяти лет напряженной работы и средства порядка нескольких миллионов долларов. А что дает для подобных целей ревертаза Обычно довольствовались получением лишь первичного продукта ре-вертазной транскрипции — то есть одной нити ДНК, а это требовало последующей достройки второй половины двойной спирали. Однако недавно в Москве Л. Киселеву удалось обнаружить, что при определенных условиях ревертаза может достроить и всю вторую цепь, то есть обеспечить получение полного гена. Был проведен и синтез полного гена — гена глобина белкового компонента гемо глобика. По размерам он примерно в четыре раза ( ) превышает ген нуклеиновой кислоты у Кораны. А совершен был этот синтез — благодаря применению ревер-тазы — в небольшой лаборатории, при двух-трех работниках, в скромных рамках лабораторного бюджета и за считанные недели работы. Проект Ревертаза оправдывает себя впечатляющими результатами [c.176]

Полимеразная цепная реакция была открыта в 1984 г. К.Б. Мюллисом. Она основана на том, что новосинтезируе-мые цепи нуклеиновых кислот могут служить матрицами в следующих циклах репликации. Реакция осуществляется последовательными циклами. Каждый из них начинается с разделения двуспиральной молекулы ДНК на две одноцепочечные. В таком состоянии каждая цепочка может служить матрицей для репликации. Затем одноцепочечные нити ДНК инкубируют в присутствии ДНК-полимеразы в растворе со смесью всех четырех нуклеотидов и специфической последовательностью ДНК — праймером. Присоединение праймера к одноцепочеч-ной нити ДНК приводит к образованию небольшого двуцепочечного отрезка, который удлиняется с по.мощью ДНК-полимеразы. Процедуры многократно гювторяются, происходит. множественное копирование старых и новых одноцепочечных молекул. Отдельный цикл занимает около 5 мин., клонирование одного фрагмента ДНК происходит всего в течение нескольких часов. [c.71]

Если раствор ДНК, денатурированной нагреванием, охлаждать, то вновь возникают слабые связи, и при определенных условиях могут получиться двуспиральные структуры, идентичные структурам исходного (до денатурации) препарата т. е. произойдет ренативация (отжиг ДНК). На явлениях денатурации и ренативации основс1н метод молекулярной гибридизации, который применяют для изучения строения нуклеиновых кислот, а также для их фракционирования. [c.112]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология