Определение первичной структуры нуклеиновых кислот

Так как при денатурации нуклеиновых кислот их первичная структура сохраняется, то данный процесс может иметь обратимый характер. На способности нуклеиновых кислот восстанавливать свою нативную конформацию после денатурации (ренативация) основан чрезвычайно важный метод определения степени гомологичности, или родственности, нуклеиновых кислот. Этот метод называют молекулярной гибридизацией. Сущность этого метода (рис. 8.15) сводится к следующему сначала смешиваются растворы ДНК, вьщеленных из организмов разного вида (например, лягушки и кролика) затем эти растворы нагревают (для денатурации ДНК), а потом охлаждают. При этом возникают двухспиральные структуры разного состава наряду с двухспиральными молекулами, идентичными исходным ДНК, могут образовываться гибридные ДНК, содер- [c.283]

В природе синтез белков всегда направлен на формирование определенной первичной структуры и протекает в водных средах при обычных температурах в соответствии с универсальным генетическим кодом под влиянием специфических ферментов. Основная схема этого процесса в настоящее время уже известна. Всю генетическую информацию, обеспечивающую формирование определенной первичной структуры полипептидных цепей и макромолекул белка, несут важнейшие биополимеры, относящиеся к классу сложных полиэфиров, - нуклеиновые кислоты. Эта информация определяется последовательностью соединения друг с другом различных нуклеотидных оснований - звеньев этого полимера. [c.349]

В соответствии с терминологией, предложенной Линдер-стрём-Лангом [ ], можно сказать, что молекулы обычных полимеров в растворе не обладают вторичной структурой, тогда как молекулы биологически активных полимеров и их синтетических аналогов могут ее иметь. При этом первичной структурой макромолекулы называется число и расположение химических связей в молекуле, а вторичной — регулярная пространственная спиральная структура с определенной периодичностью, стабилизуемая водородными связями. Исследованию вторичных структур биологически активных макромолекул посвящено громадное количество работ, в которых были определены параметры спиральных конформаций для большого числа синтетических полипептидов и полинуклеотидов, а также для природных нуклеиновых кислот и белков. В последнем случае, наряду с вторичной структурой, большую роль играет также третичная структура молекул, т. е. взаимное расположение спиральных и неспиральных участков, обусловленное взаимодействием боковых групп цепи, в частности, связями 5—8. Наиболее известные примеры вторичных сгруктур представляют собой а-спираль Полинга — Кори [2> ] для полипептидов и двойная спираль Крика — Уотсона [ ] для дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Эти структуры [c.291]

Разработаны прекрасные методы определения первичной структуры, т. е. последовательности нуклеотидов в ДНК и РНК. Эти методы охарактеризованы в 7.8. С их помощью прочитаны тексты многих генов, а также транспортных и других видов РНК. Установление первичной структуры нуклеиновой кислоты является сейчас более простой задачей, чем установление последовательности аминокислотных остатков в белке. Ряд генов уже синтезирован — впервые такой синтез провел Корана в 1970 г. [c.40]

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРВИЧНОЙ СТРУКТУРЫ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ [c.275]

Определение первичной структуры нуклеиновой кислоты представляет несравненно большие трудности, чем определение первичной структуры белка. Первичная структура нуклеиновой кислоты состоит в последовательности азотистых оснований. До сих пор не расшифрованы последовательности нуклеотидов в ДНК. Напротив, достигнуты крупные успехи в расшифровке первичной структуры сравнительно коротких цепей транспорт-РНК (см. ниже ГЛ- 9). [c.88]

Определение строения. олигонуклеотидов. Во всех совр>еменных способах определения первичной структуры нуклеиновых кислот первостепенную роль играют методы введения радиоактивных меток а 5 - и З -концевые звенья. Чаще всего роль концевой метки играет фосфатная группа, содержащая но иногда в качестве метки используют также тритий ( Н) или нод ( 1). [c.316]

Если располагать методом определения первичной структуры нуклеиновых кислот длиной до 200 нуклеотидов, го в отношении высокомолекулярных РНК проблема состоит в том, чтобы уметь направленно расщеплять их на фрагменты соответствующе го размера. Этот аспект обсуждается в гл.8. [c.97]

Для изучения первичной структуры нуклеиновых кислот возможны три химических подхода а) последовательное отщепление и определение концевых звеньев б) специфическое расщепление полинуклеотидной цепи по определенным типам звеньев в) специфическая модификация нуклеозидных звеньев полинуклеотида и пря- [c.16]

Весьма перспективно использование химических методов для изучения высших структур нуклеиновых кислот и нуклеопротеидов (фермент-субстратных комплексов, вирусов, рибосом и т. д.) в функционально активном состоянии. В этом направлении сделаны пока еще первые шаги, но полученные результаты дают все основания для оптимизма. Следует отметить, что при изучении первичной и высших структур нуклеиновых кислот добиваются, как правило, максимальной (в пределе — количественной) степени модификации определенного типа звеньев или изучают кинетику основной реакции. При этом механизм реакции, кинетика промежуточных стадий и строение промежуточных продуктов (а при изучении [c.18]

Как видно из материала предыдущего раздела, задача установления первичной структуры нуклеиновых кислот является весьма сложной и разрешена пока лишь в некоторых простейших случаях. В связи с этим большое значение для исследований связи структуры и реакционной способности, а также биологической активности приобретают модельные олиго- и полинуклеотиды определенного строения. Некоторые полинуклеотиды такого типа (см. стр. 64) получены из природных объектов, однако систематическое использование модельных полинуклеотидов для решения физико-химических и биологических проблем стало возможным только после разработки методов препаративного получения подобных соединений с помощью химического или ферментативного синтеза. Химические методы синтеза имеют значение для получения олигонуклеотидных соединений для получения же полинуклеотидов применяются ферментативные и химико-ферментативные методы. [c.83]

Секвенирование — общее название физико-химических методов определения первичной структуры белков и нуклеиновых кислот. [c.555]

Первичную структуру нуклеиновых кислот можно определять любым известным биохимическим, химическим или физическим методом. Удача в выборе метода в большой степени зависит от поставленной задачи подлежит определению полная или частичная последовательность, исследуется низко- или высокомолекулярная нуклеиновая кислота. Каждый метод имеет свои особенности, которые в той или иной мере соответствуют данной цели. [c.40]

Анализ первичной структуры углеводных биополимеров — гораздо более сложная задача, чем структурный анализ белков и нуклеиновых кислот. Несмотря на значительные успехи, достигнутые в последние годы, универсальная схема исследования структуры олиго- и полисахаридов отсутствует. Как следствие, автоматизация определения первичной структуры таких биополимеров на сегодня невозможна. [c.476]

Достижения в области изучения первичной структуры нуклеиновых кислот непосредственно связаны с развитием методов фракционирования олигонуклеотидов. Ускорению этих исследований способствовало наличие очищенных препаратов РНК и рибонуклеаз, специфически расщепляющих одноцепочечную молекулу РНК. К настоящему времени установлена полная нуклеотидная последовательность многих РНК, в том числе многочисленных тРНК, 5S- и 5,8S-PHK, информационных и рибосомальных РНК. Работы по определению первичной структуры ДНК начались несколько позднее, однако благодаря использованию электрофоретических методов, позволяющих быстро анализировать смеси, они вскоре достигли того же уровня, что и исследования РНК. Стратегия установления первичной структуры нуклеиновых кислот описана во многих превосходных обзорах [5, 121—123]. В настоящем разделе особое внимание уделено методам электрофореза на бумаге и в геле, используемым для разделения рибонуклеотидов и дезоксирибонуклеотидов. [c.188]

Синтетические макромолекулы отличаются от белков и нуклеиновых кислот не только отсутствием первичной структуры. Синтетические полимеры гетерогенны, они состоят из неоднородных макромолекул. Приведенные формулы полимерных цепей идеализированы в том смысле, что реальные цепи зачастую содержат и другие группы, например, некоторые из атомов И в полиэтилене могут быть замещены на метильную группу СНз и т. п. Цепи могут быть разветвлены случайным образом. Любой образец синтетического полимера содержит смесь макромолекул различной длины. Соответственно молекулярный вес полимера является средним значением по всем полимер-гомологам. Напротив, все молекулы данного белка одинаковы, они имеют вполне определенный молекулярный вес, состав и первичную структуру. [c.118]

Однако, прежде чем говорить о распространении или о структурных и функциональных особенностях отдельных полисахаридов, следует, вероятно, сказать несколько слов об общем состоянии структурных исследований в этой области. В последние годы здесь достигнуты большие успехи. Ежегодно удается выделить 10—20 новых полисахаридов. Определение последовательности моносахаридов в полисахаридах в некоторых отношениях легче, а в некоторых — труднее, чем определение последовательности мономеров в полипептидах или нуклеиновых кислотах. Легче оно главным образом потому, что полисахариды обычно построены из относительно небольшого числа повторяющихся единиц и каждый мономер повторяется на протяжении всей молекулы регулярным образом. В противоположность этому индивидуальные аминокислоты или нуклеотиды, по-видимому, распределены беспорядочно или почти беспорядочно в молекулах соответствующих полимерных соединений. Если полисахарид строго регулярен, то определения структуры повторяющейся единицы и молекулярного веса полимера достаточно для установления его полной первичной структуры. Однако в большинстве случаев встречаются некоторые особенности (например, наличие в молекуле точек разветвления), которые в значительной степени усложняют задачу. Главным осложняющим фактором в химии полисахаридов является наличие нескольких типов связей между остатками моносахаридов. В отличие от белков, в которых все аминокислотные остатки связаны пептидными связями, и от нуклеиновых кислот, в которых нуклеотиды всегда соединены между собой 3, 5 -фосфодиэфирными связями, молекулы полисахаридов могут содержать различные связи а-(1 2), р-(1 3), а-(1 4) и т. д. Что касается числа типов мономерных единиц в отдельных полисахаридах, то в этом последние более сходны с нуклеиновыми кислотами, чем с белками в пределах одной молекулы полисахарида редко встречается более четырех типов мономеров. Стоит отметить как общее правило, что установить последовательность мономеров в полимере, содержащем малое число типов мономерных звеньев,. гораздо труднее при большом числе типов эта задача решается проще. [c.265]

Быстрые методы определения последовательности не решают всех задач, стоящих перед исследователем первичной структуры нуклеиновых кислот, поскольку они не дают информации о Положении и природе минорных компонентов нуклеиновых кислот- Такие задачи встречаются при изучении структуры тРНК. В этих случаях сохраняют свое значение старые методы определения последовательности, заключающиеся в исчерпывающем нли частичном гидролизе рибонуклеазами, выделении индивидуальных олигонуклеотидов, определении их клеотидного состава и идентификации минорных компонентов [c.329]

Нуклеиновые кислоты, как и белки, обладают первичной структурой (т. е. определенной последовательностью нуклеотидных остатков в полинуклеотидной цепи) и трехмерной (пространственной) структ ой. [c.720]

Помимо приведенных далее методов следует сослаты я (разд. 2.3.1.1. и 3.8.4,5) на возможность установления аминокислотной последовательности анализом соответствующей белку мРНК. Этот путь приобрел значение благодаря достижениям в определении первичной структуры нуклеиновых кислот (Фредерик Сенгер, Нобелевская премия за 1980 г.). [c.367]

За разработку этого метода Ф. Сэнджер удостоен Нобелевской премии (1958). В 1980 г. он был удостоен второй раз Нобелевской премии вместе с У. Гилбертом и Н. Бергом за разработку метода определения первичной структуры нуклеиновых кислот. [c.53]

Книга содержит сжатое, но многостороннее изложение методов определения первичной структуры нуклеиновых кислот, включая способы выделения и очистки, методы ферментативной и химической деградации, физические методы исследования. Большое внимание в книге уделено изложению практических аспектов описываемых методов, так что она может служить не только основой для теоретического изучения проблемы, но и справочником и даже (в известных пределах) прямым руководством для экспериментальной работы. Книга предназначена для широкого круга лиц, работающих в области биоор-ганической химии, биохимии и молекулярной биологии, - научных сотрудников, аспирантов, студентов старших курсов, а также для физиков, химиков и биологов, интересующихся нуклеиновыми кислотами. [c.4]

В отличие от химии белков и нуклеиновых кислот, где определение первичной структуры сводится к установлению последовательности аминокислот или нуклеиновых оснований в линейной цепи биополимера, в случае углеводных биополимеров задача существенно усложняется. Для выяснения строения олигосахарида необходимо определить его моносахаридный состав, последовательность моносахаридных остатков и места разветвления олигосаха-ридной цепи, места присоединения моносахаридных остатков друг к другу, размеры циклов моносахаридных звеньев, конфигурацию гликозидных связей. [c.463]

Мультиэнзимный механизм биосинтеза пептидов. Разработка мультиэнзимного пути биосинтеза пептидов осуществлена Ф. Липманом и сотр. (1968). В настоящее время доказано, что по меньшей мере 5 антибиотиков пептидной природы грамицидин, тироцидин, бацитрацин, циклоспорин и микобацил-лин—синтезируются без всякого участия нуклеиновых кислот, в том числе и тРНК, но при этом обеспечивается безошибочная сборка полипептидных цепей, характеризующихся определенной первичной структурой. [c.294]

В Советском Союзе молекулярная биология имела свою предысторию с серьезными научными заделами и традициями. Первые конкретные идеи о матричном механизме воспроизведения макромолекулярных хромосомных структур как носителей наследственности были высказаны еще в 1928 г. Н. К. Кольцовым. В 1934 г. в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова на кафедре биохимии растений под руководством А. Р. Кизеля были начаты исследования нуклеиновых кислот. Эти работы затем возглавил его ученик А. Н Белозерский, трудами которого была доказана универсальность распространения ДНК в живом мире и связь количественного содержания нуклеиновых кислот в клетках с интенсивностью роста и размножения. К моменту официального рождения молекулярной биологии в 1953 г., когда Дж. Уотсоном и Ф. Криком был сформулирован принцип структуры и воспроизведения ДНК, у нас в стране существовала собственная школа специалистов по нуклеиновым кислотам, готовая воспринять тенденции развития этой новой науки. Поэтому уже в ранний период становления молекулярной биологии, несмотря на определенные трудности и недостаток кадров, советскими учеными был сделан ряд принципиальных научных вкладов, среди которых обнаружение специальной фракции РНК. в последующем названной информационной РНК (мРНК), открытие временной регуляции синтеза информационных РНК на ДНК, тонерские исследования информационных РНК эукариотических клеток, расшифровка полной первичной структуры одной из тРНК, демонстрация возможности самосборки рибосом и т. д. [c.4]

Очевидно, что наиболее точным методом Определения молекулярной массы индивидуального белка или нуклеиновой кислоты является установление их первичной структуры, после чего молекулярную массу получают простым суммированием ее значений для отдельных мономерных звеньев. Поскольку на сегодняшнем уровне биохимии установление первичной структуры практачески всегда является одной из основных целей исчерпывающего изучения биополимера, остальные методы определения молекулярной массы применяются в основном на промежуточных этапах исследования, а также в тех случаях, когда биополимер не удается получить в виде индивидуального, пригодного для детальных структурных исследований вещества. В этом параграфе речь будет идти именно о таких приближенных методах, используемых на первой фазе изучения биополимера. [c.265]

Весьма перспективны такие ферменты микроорганизмов, как холестеринок-сидаза, для определения холестерина в крови, алкогольоксидаза для обнаружения спирта и др. Ферменты используют также для изучения первичной структуры высокомолекулярных соединений нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов. [c.63]

Строение нуклеиновых кислот. Участие их в синтезе клеточных белков. Синтез белков лежит в основе построения новых клеточных структур. Организмы синтезируют свои собственные гбелки, отличающиеся от белков других видов характером чередования аминокислот. Первичная структура белков определяет многие их биохимические особенности. Изменение чередования аминокислот в молекулах ферментов в некоторых случаях приводит к потере свойств катализатора. Чем же определяется последовательность расположения аминокислот при синтезе белков Для ответа на этот вопрос была выдвинута теория матриц. Согласно этой теории, в клетках имеется нечто подобное типографским матрицам или штампам, каждый из которых штампует белок определенного вида или точнее белок со строго определенным порядком расположения аминокислот в его полипептидной цепи. Роль матриц выполняют нуклеиновые кислоты. Нуклеиновые кислоты имеются во всех без исключения клетках. Различают две группы нуклеиновых кислот—дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты (РНК). ДНК содержится главным образом в клеточном ядре, РНК — Э ядре и цитоплазме. [c.122]

Для вирусов характерны субмикроскопические размеры, способность жить и размножаться только в живых клетках и невозможность культивирования их на искусственных питательных средах. Вирусы серологически не родственны своим хозяевам и ин-фекционны они вызывают патологические изменения в определенных тканях и умерщвляют своего хозяина. Вирусы могут долго существовать в латентной, покоящейся стадии. Они не имеют клеточной структуры, а также отчетливо выраженного обмена веществ. У вирусов сложная морфология, первичные их частицы включают молекулы протеина и нуклеиновых кислот. Имеются также определенные всегда последовательно повторяющиеся формы. Вирусы обладают способностью размножаться в логарифмической пропорции за счет клетки хозяина и способны к мутациям. [c.64]

Применяемые для определения нуклеотидной последовательности РНК методы сводятся к контролируемому раацеплению нуклеиновых кислот различными ферментами и последующему разделению продуктов гидролиза. Комбинируя подходящие наборы ферментов и изучая олигонуклеотиды, полученные на различных стадиях гидролиза, можно определить нуклеотидный состав каждого из нвх, восстановить последовательность нуклеотидов в исходной цепи, что помогает окончательно расшифровать нуклеотидную последовательность всей РНК. Таким образом была установлена первичная структура многих транспортных РНК и некоторых 5S-PHK. [c.38]

РНК, нуклеотидная последовательность — порядок, в котором нуклеотидные звенья расположены в полинуклеотидной цепи. От этого порядка зависит ее первичное строение. Определение нуклеотидной последовательности — один из важных вопросов химии нуклеиновых кислот. В последнее время расшифрована первичная структура тРНК нескольких 58-РНК. [c.79]

Можно считать, что для определения последовательности при помощи электронной микроскопии имеются все необходимые инструменты и методы. Каковы же перспективы такого исследования Одним из очевидных подходов является приложение этого метода к нуклеиновой кислоте с известной первичной структурой, желательно однонитчатой и лишенной элементов вторичной структуры. Подход5пцими объектами для этой цели могут быть различные тРНК и 5 S РНК. В растворе с низкой ионной силой длина вытянутой цепи тРНК должна быть 500 Я, а длина 5S РНК -800 R. Локализация ряда точек с заведомо известным расположением в пределах этих расстояний должна быть вполне разрешимой задачей. Удобными объектами для электронномикроскопических исследований могут явиться также сегменты РНК известной структуры, реплицированные так, как описано в гл. 8. Эксперименты такого рода не только явятся независимой проверкой других методов по определению структуры, но и источником необходимого опыта и свидетельством надежности результатов, получаемых при помоши электронной микроскопии. [c.206]

При отборе статей для перевода мы были очень ограпичепы объемом и поэтому необходимо было выбрать какую-то вполне определенную часть, которая имела бы некоторую законченность и представляла бы достаточно полный п разносторонний набор методических приемов, необходимых при изучении именно данного направления в области нуклеиновых кислот. Мы выбрали в основном все те методы, которые касаются анализа первичной структуры и макромолекулярной организации нуклоииовых кислот. Нам казалось, что в настоящее время это наиравление особенно важно и интересно, тем более что по другим аспектам изучеиия этой группы соединений в отечественной литературе имеется достаточно материала. Насколько в этом отношении мы оказались правы — предоставляем судить читателям. [c.5]

Быстрое распространение хроматографических и электрофоретических методов в области исследования нуклеиновых кислот, которому в значительной степени способствовало становление технологии рекомбинантных ДНК, продолжается и по сей день, особенно в таких направлениях, как разделение мРНК, фрагментов ДНК и нуклеопротеидов. Уже установлена первичная структура обширных участков генома многих животных, и непрерывное совершенствование метода гель-электрофореза, обладающего высоким разрешением, в сочетании с использованием компьютерной техники для определения полных нуклеотидных последовательностей позволит добиться еще более значительных успехов. На ранних этапах развития этой области исследований одна из задач экспериментатора заключалась в том, чтобы приспособить используемые в других областях науки хроматографические и электрофоретические методы для разделения моно- и олигонуклеотидов. Теперь же, по прошествии тридцати лет, биохимия нуклеиновых кислот сама стала тем источником новых представлений о разделении макромолекул, который стимулирует развитие хроматографии и электрофореза. [c.196]

Разработка методов клонирования и определения последовательности оснований (секвенирования) нуклеиновых кислот положило начало новому этану развития молекулярной биологии. Знание первичной структуры участков генома, выполняющих определенные функции, дало возможность эффективно применить для их исследования целый арсенал новых методов генной инжонер11и. Зти методы (направленный мутагенез, рекомбинация in vitro и др.) позволяют модифицировать участки нуклеотидных последовательностей и исследовать их функции на молекулярном уровне. С их помощью комбинируются участки генетического материала и создаются геномы с совершенно новыми функциями. С другой стороны, эпоха массового секвенирования нуклеотидных последовательностей по-новому ставит две кардинальные проблемы биологии проблему структура-функция и проблему молекулярной эволюции. [c.4]