Структура, свойства и биологическая роль ДНК

Еще раз отметим, что основу и предмет исследований составляют фурановые субстраты, которые с одной стороны, являются строительным блоком в органическом синтезе со свойствами ароматических и 1,4-дикарбонильных соединений, а также диена, позволяющего синтезировать практически ценные соединения, а с другой стороны, благодаря своей лабильности, фуран играет важную роль в структуре многих биологически активных веществ. [c.30]

За последние два десятилетия -теоретико-графовые и топологические представления приобретают все возрастающую по своей важности роль в разнообразных областях химических и биомедицинских исследований. Топологические методы нашли применение if химической документации [1], при различении изомеров и описании разветвленности молекул [2, 3], перечислении изомеров, соответствующих определенной эмпирической формуле [4], определении структурного сходства и различия однотипных соединений [5], при описании перегруппировок в полиэдрических координационных соединениях [6, 7], расчете квантовохимических параметров [8], при исследовании корреляций структура — свойство [8] и химическая структура — биологическая активность [9, 10]. Молекулярные структуры фактически являются графами, в которых атомы [c.206]

Мы уже говорили о том, что химические исследования в химии углеводов направлены в конечном счете преимущественно на решение проблемы структура — свойство , структура — функция . Один подход к решению — это выделение индивидуальных природных углеводов, установление их структуры и сопоставление полученных сведений с наблюдаемыми свойствами природных углеводов и их биологическими функциями. На этой основе можно сделать те или иные выводы и обобщения о роли структурных факторов в проявлении тех или иных свойств природных соединений. Однако для того, чтобы подтвердить такие заключения, а также для того, чтобы их уточнить и детализировать, очень важно иметь возможность варьировать структуру изучаемых соединений, варьировать целенаправленно, плавно изменяя в них какой-то определенный структурный параметр. И здесь незаменимым оказывается точный синтез как источник модельных объектов исследования с заданной структурой. [c.116]

Четкие результаты для большого числа белков, играющих жизненно важную биологическую роль, связанную с их нерастворимостью и механическими свойствами, были получены с помощью дифракции рентгеновских лучей, и эти результаты являются примером раннего использования техники, которая в последующее время была усовершенствована настолько, что с ее помощью были установлены полные структуры ряда кристаллических глобулярных белков. Растянутая или р-форма кератина демонстрирует пример р-слоев как с параллельным, так и с антипараллельным расположением пептидных цепей (см. рис. 23.7.4). Так, в фиброине щелка найдено только параллельное расположение этих цепей с близким к планарному расположением слоев, тогда как в кератине имеет место складчатая структура. Нерастянутая или а-форма кератина является примером а-спирали в ее наиболее компактной форме, в которой пять оборотов правой спирали включают 18 остатков аминокислот — следовательно, система может быть описана как спиральная конформация с шагом в 3,6 остатка. Из рассмотрения молекулярных моделей видно, что предпочтительна правая спиральность, поскольку по сравнению с положением в левой спирали полипептида, образованного из остатков -аминокислот, боковые радикалы в правой спирали располагаются наружу от оси спирали, так что дестабилизирующие отталкивания, затрагивающие, в частности, карбонильные группы, сводятся к минимуму (см. рис. 23.7.3). [c.428]

Биоорганическая химия тесно связана с биохимией, изучающей состав организмов, структуру, свойства и локализацию обнаруженных в них соединений, пути и закономерности их образования, последовательность и механизмы превращений, а также их биологическую и физиологическую роли. [c.504]

Но прежде чем перейти к рассмотрению биологической роли нуклеиновых кислот, необходимо остановиться на их составе и структуре. Это особо важно, так как биологические свойства нуклеиновых кислот вытекают в первую очередь из их химического состава и структуры. [c.40]

Молекулярный уровень организации организма представлен многочисленными химическими соединениями, специфическими для отдельных клеток и тканей. Эти соединения имеют разный химический состав, сложную структуру и свойства, а также выполняют конкретную биологическую роль в функционировании организма в целом. Только молекулы живого вещества способны к самовоспроизведению, преобразованию энергии, могут осуществлять процесс движения и многие другие функции в организме. [c.8]

Особенности структуры цАМФ придают ему специфические свойства и определяют уникальную биологическую роль универсального внутриклеточного передатчика действия гормонов. [c.215]

Структура, свойства и биологическая роль ДНК [c.216]

Биологическая роль ДНК. Все признаки организма проявляются через свойства синтезирующихся в нем белков. Состав и структура каждого белка закодированы в отдельных участках молекулы ДНК, которые называются генами. Таким образом, основная функция ДНК — хранение и передача наследственной или генетической информации. [c.218]

Косвенным подтверждением особой биологической роли геомагнитного поля являются его высокая проникающая способность и влияние на различные внутриклеточные структуры, в первую очередь на те, которые обладают ферромагнитными свойствами. Так, предполагается, что птицы, дельфины, тунцы определяют направление магнитного поля Земли с помощью расположенных в мышцах частиц магнетита. Их незначительное смещение может восприниматься высокочувствительными к давлению и растяжению мышечными волокнами и корригировать направление движения. Вероятно, функционируя как магниторецептор, ферромагнитные зерна каким-то образом связаны с нервными волокнами и составляют с ними единый детектор. [c.7]

По биологической роли мембранные белки разделяют на три группы обладающие ферментативными свойствами, специфически связывающие те или иные вещества (т. е. рецепторные) и структурные белки. Выражение структурный белок следует понимать не только как образующий структуру мембраны, но и как агент, структурирующий полиферментный комплекс, что было установлено, например, на мутантах Е. соИ. [c.29]

Очевидно, эта аминокислота не проявляет особенно интересных химических свойств, а ее биологическое значение сводится к роли структурного элемента в тех случаях, когда важно располол<ить структуру в небольшом объеме (компактно). Структурные белки (коллаген, шелк, шерсть) содержат значительные количества глицина. [c.28]

Значение мицеллярных растворов ПАВ для биологических систем и практики определяется главным образом способностью мицелл солюбилизировать различные вещества. Кроме того, в настоящее время мицеллы рассматривают как модели биологических мембран благодаря сходству некоторых свойств структуры мембран и мицелл. Мицеллы солей желчных кислот играют важную роль в транспорте и адсорбции липидов, являются солюбилизаторами холестерина, обеспечивают вывод лекарств из организма. Примеры практического применения мицелл ПАВ многообразны. Мицеллярные системы обладают сильным моющим действием. При сухой химической чистке происходит солюбилизация обратными мицеллами полярных загрязнений с тканей прямыми мицеллами солюбилизируются жирные углеводородные загрязнения, на чем основано моющее действие ПАВ. [c.445]

Сегодня известны первичные структуры более 2000 белков, причем все возрастающая информация поступает из анализа нуклеотидной последовательности генов. Для тех, кто старается более глубоко понять язык аминокисютных последовательностей, доступен уже огромный материал — обширный текст, который в целом представляет собой существенные фрагменты книги жизни . Что может дать более глубокий его анализ Бесспорно, он совершенно необходим в изучении связи между строением и функцией отдельных представителей пептидно-белковой природы. Но, может быть, он приведет нас к открытию более общего белкового кода , позволит нам в будущем в той нли иной мере пр сказывать свойства белков по их первичной структуре. Это уже можно делать достаточно успешно в отношении пространственной структуры. А биологическая роль Вряд ли природа придумала аминокислотный алфавит из 20 букв случайно. Есть над чем подумать, и все возрастающий поток новых данных по аминокислотным последовательностям отнюдь не делает каждый новый шаг в этом направлении более скучным,— напротив, он воодушевляет нас, рождает новые пути и концепции и вновь и вновь обращает нас к вопросу о тайне химической азбуки живого. [c.81]

На основе рентгеноструктурного анализа с высоким разрешением проведено сравнение стереохимических свойств трех типов взаимодействий металл—белок. Для установления структурных и электронных факторов, ответственных за регуляцию активности иона металла, рассмотрены координационные центры металл — лиганд в белках и прослежена связь между молекулярной структурой, стереохимией и электронной структурой и биологической ролью функции иона металла. Гидро( бное взаимодействие порфиринового кольца гемоглобина и миоглобина рассмотрено по данным измерений магнитной восприимчивости, спектроскопии парамагнитного резонанса и исследования поляризационных спектров поглощения монокристаллов. С точки зрения электронной конфигурации (1-орбиталей и геометрии координации обсуждается взаимодействие замещенных ионов металлов в карбоксипептидазе А с карбонильной группой субстратов при гидролизе пептидов. Предполагается, что спектральные изменения, зависящие от pH и наблюдаемые в спектре электронного поглощения, замещенного иона Со(П), каталитически активного в карбоангидразе, обусловлены образованием упорядоченной структуры растворителя вблизи иона Со(И), Корреляция между молекулярной структурой, определенной методами рентгеноструктурного анализа, и электронной структурой координационного центра металл — лиганды, оцененной из спектроскопических данных, указывает на происхождение структурной регуляции реакционной способности иона металла в белках и ферментах. [c.123]

Естественно, что здесь нельзя изложить подробности, отно-сящ,иеся к структуре и свойствам громадного числа природных и физиологически активных соединений. Биологическая роль многих из них весьма сущ,ественна. Витамины, гормоны, кофакторы можно объединить общим термином биорегуляторы. Эти вещества регулируют биохимические процессы в клетке и в организме. Подробные сведения о биорегуляторах приведены в современных курсах биохимии, например в [33]. [c.102]

По химическому строению хитин аналогичен целлюлозе. Эти два полисахарида сходны и по физико-химическим свойствам, и по биологической роли. Хитин не растворяется в воде, разбавленных растворах кислот и щелочей и органических растворителях его можно растворить без заметного расщепления только в концентрированных растворах некоторых нейтральных солей (тиоцианатов лития, кальция) при нагревании . Обработка хитина щелочами при нагревании вызывает частичную деструкцию и отщепление N-aцeтильныx групп, причем образуются так называемые хитозаны Нерастворимость хитина в значительной мере препятствует получению обычных производных полисахарида. Так, например, для исследования его структуры не удалось применить метод метилирования . [c.541]

Структура и действие биологических мембран стали ключевым вопросом биофизики с тех пор, как стало ясно, что эти мембраны играют очень важную роль в функционировании биологических систем. Характерное свойство биологических мембран — их проницаемость для отдельных ионов. Почти все вещества, которые действуют как избирательные переносчики ионов в биологических системах, являются антибиотиками со структурой тетроли-дов или циклических депсипептидов они известмы как ионофоры. В их число входят, в частности, валиномицин и нонактин, описанные в разд. 1.3. [c.266]

Можно назвать еще следующие направления, по которым развивается современная ферментология изучение роли и действия отдельных факторов, влияющих на процесс,—температуры, pH среды, ее окислительно-восстановительного потенциала, концентрации субстрата и фермента изучение кинетики ферментативных реакций исследование специфичности ферментов — важнейшего свойства, определяющего их биологическую роль и возможности практического использования химического строения и действия ингибиторов ферментов, обратимого и необратимого, специфического и неспецифического торможения ими реакций изучение строения и функций различных кофакторов, в первую очередь специфических коферментов, их роли в каталитическом процессе, в обмене веществ исследование особенностей ферментных белков — состава, числа цепей, гидродинамических и электрохимических свойств, химической структуры далее — строения активных центров, их числа, их низкомолекулярных аналогов изучение механизма действия ферментов действия полифермент-ных систем и, наконец, образования ферментных белков, в том числе их биосинтез и образование из предшественников префер-ментов). [c.46]

Простетической группой гемоглобина и других подобных белков является гем, представляющий собой комплекс порфирина с железом. Интенсивное и тщательное изучение гемоглобина было обусловлено, с одной стороны, его биологической ролью в качестве переносчика кислорода, с другой — тем, что он очень легко может быть получен в кристаллическом виде и имеет интенсивную окраску, дающую возможность проводить колориметрические определения. Очень важное значение имеет и то обстоятельство, что изменения в нативном состоянии гемоглобина могут быть легко уловлены по изменению его окраски и спектра поглощения. В нашу задачу не входит рассмотрение структуры гема и различных порфиринов дальнейшее изложение будет посвящено поэтому только тем вопросам, которые касаются структуры и свойств белка, входящего в состав гемоглобина. [c.242]

После этих первых открытий взаимодействие металлов с аминокислотами и пептидами стало привлекать внимание как явление, связанное с координацией, как модель реакций металлов с белками и как модель биологических систем, в которых свойства белка модифицированы присоединенными к нему атомами металлов. Первый обзор литературы по этому вопросу был сделан Гурдом и Уилкоксом в 1956 г. [3], а исчерпывающее описание основных химических свойств вплоть до 1957 г. дано Гринштейном и Виницем [4]. Интересные примеры комплексов металлов с аминокислотами и пептидами как лигандами встречаются повсеместно в книгах Мартелла и Калвина [5] и Накамото и МакКарти Спектроскопия и структура хелатных соединений металлов [6]. В последующих обзорах особое внимание уделено таким вопросам, как стереоселективность и реакционная способность [7], спектроскопическое поведение меди в комплексах с пептидами и белками [8], анализ кристаллической структуры [9] и роль модельных соединений для понимания активности ферментов [10]. Исчерпывающий обзор новейшей литературы вплоть до конца 1968 г. дан Гиллардом и Лаури [И] в первой периодической серии специальных сообщений. [c.152]

Определив функцию сидерохромов как переносчиков железа, целесообразно рассмотреть в свете их признанной биологической роли химическую структуру и свойства наиболее типичных соединений— фенолята железа(П1) [железо(III)энтеробактин (1а)] и гидроксамата железа(III) [феррихром (Va)]. [c.214]

Гликолипидами назьгвают соединения, молекулы которых содержат липидный и углеводный фрагменты, соединенные ковалентной связью. Гликолипиды охватывают разнообразные по структуре соединения и представлены в различных организмах животного, растительного и бактериального происхождения. В последнее время значительно возрос интерес к данному классу соединений, что обусловлено их важной биологической ролью. Полагают, что гликолипиды выполняют как метаболические, так и структурные функции. Они входят в состав клеточных и внутриклеточных мембран, обладают антигенными свойствами [ИО]. [c.259]

Псевдоповторяющаяся последовательность отдельных цепей тропоколлагена создает проблему для формирования тройной спирали. Три цепи могут быть сдвинуты друг относительно друга на три остатка или на любое число остатков, кратное трем, и вместо палочкообразной коллаген будет иметь структуру с разлохмаченными концами, что приведет к беспорядочному межмолекулярному агрегированию. Между тем биологическая роль коллагена состоит в образовании строго ориентированных волокон. Эти жесткие, очень длинные волокна придают механическую прочность соединительной ткани. В волокне молекулы тропоколлагена организованы в регулярные четвертичные структуры (рис. 2.27). Разлохмаченные концы препятствовали бы правильной укладке. Поэтому для обеспечения правильного расположения цепей тропоколлагена друг относительно друга синтезируется предшественник — проколлаген. Молекулярная масса каждой цепи проколлагена равна 120 (ХЮ. Небольшие дополнительные участки молекулы, расположенные на одном ее конце, имеют свойства, более характерные для обычных глобулярных белков. Они сворачиваются, сшиваются дисульфидными связями и образуют структурное [c.93]

Является ли образование такой структуры просто следствием концевых эффектов в коротких олигонуклеотидах или оно связано с некоторыми необычными свойствами последовательности АТАТ — пока неясно. Как бы то ни было, это наблюдение подчеркивает тот важный факт, что при исследовании природных ДНК большинством методов регистрируется результат довольно грубого усреднения локальных свойств. Эти методы могут не чувствовать локальные изменения структуры, которые, возможно, играют крайне важную биологическую роль. [c.283]

Л. Д. Кисловский привлек внимание к возможной роли больших ионов — водных структур, образованных одиночными ионами, связанными особым образом с достаточно большим числом молекул воды. Оп основывается на представлениях Л. Полинга (1959 г.) о наличии в воде клатратных структур, играющих основную роль при образовании газгидратов. Такие структуры могут существовать в воде тем дольше, чем лучше соответствуют размерам полостей сидящие в них молекулярные образования. Рассмотрев ряд возможных заполнителей , Л. Д. Кисловский остановился на ионе кальция, обосновав при втом вероятность образования так называемых гексааквакомплексов кальция, в центре которых находится ион кальция (рис. 37, слева). Диаметр этого комплекса, равный 5,16 ангстрем, хорошо соответствует диаметру одной из полостей клатратной структуры (5,2 ангстрем). Это приводит к образованию больших метастабильных ионов (рис. 37, справа), которые могут значительно изменять структуру и свойства воды. Такие ионы могут стать участниками процессов, рассматриваемых ионными гипотезами. Заметим, что не только ионы кальция могут быть заполнителями клатратных пустот, выше мы говорили о возможности появления и других заполнителей. Л. Д. Кисловский приводит ряд интересных соображений относительно роли таких больших ионов в различных биологических процессах 191. [c.104]

В качестве моделей ферментов, как правило, используют синтетические органические молекулы, обладающие характерными особенностями ферментативных систем. Они меньше ферментов по размеру и проще по структуре. Следовательно, моделирование ферментов — это попытка воспроизвести на гораздо более простом уровне некий ключевой параметр ферментативной функции. Выявление определенного фактора, ответственного за каталитическую активность фермента в биологической системе, является трудоемкой задачей, требующей ясного представления о роли каждого компонента в катализе. Но, располагая подходящими моделями, мы можем оценить относительную важность каждого каталитического параметра в отсутствие других, не рассматриваемых в данный момент. Главное преимущество использования искусственных структур для моделирования ферментативных реакций состоит в том, что вещества можно создавать именно для изучения определенного конкретного свойства. Структура модели в дальнейшем может быть усовершенствована путем сочетания таких особенностей, которые дают наибольший вклад в катализ, и создания таких моделей, которые по своей эффективности действительно приближаются к ферментам. Таким образом, с помощью методов синтетической химии становится возможным создание миниатюрного фермента , который лишен макромоле-кулярного пептидного остова, но содержит активные химические группы, правильно ориентированные в соответствии с геометрией активного центра фермента. Этот подход называют биомимети-ческим химическим подходом к изучению биологических систем . Биомиметическая химия — это та область химии, где делается попытка имитировать такие характерные для катализируемых ферментами реакций особенности, как огромная скорость и селективность [350, 351]. Хочется надеяться, что такой подход в конце концов позволит установить связь между сложными структурами биоорганических молекул и их функциями в живом [c.263]

Действие го.могенных катализаторов основано на особых свойствах соединений с координационными связями. Давно признано, что большую роль в биологических процессах окисления и восстановления играют порфириновые комплексы металлов, подобные те.м, которые содержатся в гемоглобине и хлорофилле. Комплексные структуры обладают точно сбалансированными окислительио- во сстановительными потенциалами, а также Во. многих случаях точно заданными геометрическими параметра.ми. [c.178]