Модель структуры ДНК Уотсона-Крика

Томас объяснил полученные результаты с помощью молекулярной модели ДНК Уотсона—Крика (см. стр. 86). Согласно этой модели, каждая молекула ДНК представляет собой систему, состоящую из двух параллельных спиралей, причем каждое звено одной цепи соединено водородными связями с противолежащим звеном другой. Схематически такая структура показана на рис. 191. При этом оказывается возможным разрыв многих связей в обеих полинуклеотидных цепях без заметного изменения молекулярного веса, так как водородные связи продолжают удерживать фрагменты обеих цепей вместе. [c.697]

Рис. 7.9. Спиральная структура модели ДНК Уотсона-Крика

Что касается вторичной структуры, то наш И сведения относятся в большей степени к ДНК. Две макромолекулы этой кислоты образуют двойную спираль с правым направлением вращения, причем азотистые основания каждой макромолекулы направлены внутрь двойной спирали и связаны друг с другом водородными связями. Такая структура называется по имени первооткрывателей моделью Уотсона — Крика. Оба ученых совместно с Уилкинсом были удостоены за это открытие Нобелевской премии 1963 г. [c.218]

Эта структура была найдена в результате построения молекулярных моделей с привлечением рентгеновских дифракционных данных, полученных Уилкинсом н Франклин при исследовании ориентированных волокон ДНК. За это открытие Уотсон, Крик н Уилкинс в 1962 г. были удостоены Нобелевской премии. [c.131]

Знакомство с обстоятельствами, которые свели вместе Уотсона и Крика в решении проблемы вторичной структуры ДНК, представляет собой увлекательное чтение [28, 29]. Сила их содружества лежит как в разнообразии их научного опыта, так и в искреннем, почти грубом взаимном критицизме, который давал возможность двум партнерам отбрасывать одну за другой модели структур ДНК до тех пор, пока они не создали одну единственную модель, соответствующую всем имевшимся данным. [c.43]

С момента рождения модели Уотсона-Крика структуры ДНК до появления третичной структуры первой молекулы нуклеиновой кислоты прошел 21 год. Будем ли мы столь же долго ждать установления первой полной структуры вируса [c.66]

В форме В, описанной моделью Дж. Уотсона и Ф. Крика, на один виток спирали приходится 10 пар оснований, шаг спирали 3,4 нм, диаметр 1,8 нм, угол наклона к оси 0°. Форма В, по-видимому, благоприятна для процесса репликации. В форме А на один виток приходится 11 пар оснований, шаг спирали 2,8 нм, угол наклона на плоскости оснований к оси составляет 20°. Форма А является предпочтительной для процессов транскрипции. Форма С, выявленная у ряда вирусов и в составе надмолекулярных структур хроматина, имеет 9,3 пары оснований в витке с углом наклона — 5°. [c.181]

Получить ответы на подобные вопросы, число которых бесконечно, очень и очень трудно. Специалисты, будто старатели, добывающие золото, по крупицам накапливают сведения о связи структуры и функции. На этом фоне модель ДНК Уотсона и Крика выглядит как самородок размером с небоскреб. [c.142]

Рис. 27-10. Предложенная Уотсоном и Криком модель структуры ДНК. А. Пространственная проволочная модель. Б. Пространственная модель, в которой отражены объемы атомов.

Уилкинс с сотр. [41, 42] внесли небольшую поправку в отдельные детали предложенной Уотсоном и Криком модели, оставив, однако, основную концепцию без изменений. Схема новой модели структуры В изображена на фиг. 28. [c.71]

Прямые экспериментальные доказательства существования структуры, соответствующей модели Уотсона — Крика, состоят в следующем [c.136]

Модель структуры ДНК, предложенная Уотсоном, Криком и Уилкинсом (см. гл. V), прекрасно объясняет рти и многие другие экспериментальные факты трудно переоценить значение этой модели для создания новых гипотез и постановки новых экспериментов в современной генетике. [c.484]

Таким образом, модель, предложенная Уотсоном и Криком, соответствовала рентгеноструктурным данным и давала структуру ДНК, позволявшую не только объяснить ее физико-химические свойства, но и выдвинуть предположение о способе удвоения ДНК в процессе репликации на основании принципа комплементарности Однако модель нуждалась в экспериментальных подтверждениях. [c.254]

Грубой моделью двухцепочечной спиральной структуры ДНК по Уотсону — Крику может служить почти жесткий цилиндр. Однако данные о светорассеянии, вискозиметрии, седиментации и ряд других данных указывают, что эти крупные молекулы в растворах обладают свойствами жесткого клубка, построенного из длинных прямолинейных сегментов. [c.317]

Что касается трудностей, возникающих в связи с моделью Уотсона — Крика, то следует упомянуть, что нелегко объяснить, как нити двойной спирали могут отделяться друг от друга без разрывов. Кроме того, у некоторых форм вирусов генетические функции, по-видимому, выполняет РНК, но молекула РНК не обладает столь удлиненной и правильной структурой, как молекула ДНК между тем, именно такая структура необходима для точного воспроизведения по схеме Уотсона и Крика. Эти два затруднения, по-видимому, нельзя считать непреодолимыми, однако мы отклонились бы очень далеко от нашей темы, если бы начали обсуждать все высказанные в связи с этим дополнительные соображения. [c.273]

Если интерпретировать экспериментальные данные по ориентации молекул при двойном лучепреломлении в растворах ДНК, моделируя молекулу ДНК жестким сплошным эллипсоидом (как это обычно делалось в ранних работах), то использование формул (7.8) и (7.18) приводит иногда к длинам частиц, превосходящим десятки тысяч ангстрем. При этом моделирующий эллипсоид превращается в тонкий прямой стержень с огромной степенью асимметрии р 500. Устойчивое существование молекул с такой конфигурацией в растворах маловероятно, поскольку даже для двойной спирали Уотсона — Крика трудно представить, что такая форма не будет нарушена тепловым движением частей молекулы и дефектами вторичных структур. Кроме того, такая конформация противоречит оптическим [120, 121] и гидродинамическим [123] свойствам молекул ДНК (подробнее см. в 4 настоящей главы), показывающим, что более адекватной моделью является слабо изогнутая цепь или весьма рыхлый клубок. [c.611]

Модель структуры ДНК в виде двойной спирали, предложенная Уотсоном и Криком, описана в разд. 3.6.3. Одна из самых привлекательных особенностей этой модели состоит в том, что она одновременно показывает, каким способом может происходить репликация ДНК. Уотсон и Крик высказали предположение, что две цепи, образующие спираль, могут раскручиваться и разделяться при этом они служат матрицами, к которым путем спаривания оснований пристраивается комплементарная цепочка нуклеотидов. Таким образом из каждой исходной молекулы ДНК возникают две копии с идентичной структурой. [c.163]

Однако, чем дальше человек углубляется в познание процессов жизнедеятельности, тем более сложные вопросы возникают перед ним. Достаточно вспомнить, что несколько лет назад готово было утвердиться мнение, что строение ДНК установлено (двойная спираль Уотсона — Крика). Теперь же выяснено, что двухспиральная модель далеко не полностью описывает строение ДНК, поскольку полинуклеотиды связаны с белками. Следовательно, предстоит еще очень сложная работа, в которой придется иметь дело с двумя различными типами полимеров. Однако вполне вероятно, что и после выяснения характера нуклеотид-белковых структур проблема снова будет весьма далека от разрешения, так как потребуется установить связь этих веществ с другими компонентами клетки, например с липидами или полисахаридами. [c.5]

Модель структуры ДНК Уотсона-Крика [c.104]

Спаривание оснований осуществляется по следующему механизму аденин образует пары с тимином (в молекуле РНК - с урацилом) за счет двух водородных связей, а гуанин - с цитозином за счет трех водородных связей (модель Уотсона-Крика). Д. Во и А. Рич [90] установили, что при совместной кристаллизации обычных мономерных производных Ade и Ura наблюдается образование пар A-U, однако они никогда не являются уотсон-криковскими. В этих комплексах роль акцептора водородной связи играет азот N(7) имидазольной части аде-нинового кольца. Эта структура известна как хугстеновская, или ими-дазольная. Расчет методом молекулярных орбиталей, выполненный Пульманом и соавторами [91] дает для пары аденин-тимин следующую последовательность структур в порядке убывания их стабильности имидазольная структура, обратная имидазольная структура, уотсон-криковская структура. В случае G- пар имеет место только уотсон- [c.235]

При поиске решения структурной проблемы белка особенно вдохновляющими примерами явились результаты теоретических исследований Л. Полинга и Р. Кори регулярных структур полипептидов [53] и Дж. Уотсона и Ф. Крика двойной спирали ДНК [54]. В этих работах с помощью простейшего варианта конформационного анализа - проволочных моделей, получивших позднее название моделей Кендрью-Уотсона, а также ряда экспериментальных данных, прежде всего результатов рентгеноструктурного анализа волокон (в случае ДНК еще и специфических соотношений оснований Э. Чаргаффа), удалось предсказать наиболее выгодные пространственные структуры полимеров. Собственно, предсказана была как в случае пептидов, так и нуклеиновых кислот, геометрия лишь одного звена, которое в силу регулярности обоих полимеров явилось трансляционным элементом. Белок же - гетерогенная аминокислотная последовательность, и поэтому таким путем предсказать его трехмерную структуру нельзя. Но то обстоятельство, что простейший, почти качественный, конформационный анализ привел к количественно правильным геометрическим параметрам низкоэнергетических форм звеньев, повторяющихся в гомополипептидах и ДНК, указывало на большие потенциальные возможности классического подхода и его механической модели в описании пространственного строения молекул. [c.108]

С ТОЧКИ Зрения фундаментальной структуры и биологической правильности спаривание АсТиОсСне вызывает сомнений. Эта комплиментарность лежит в основе корреляции между структурой и функцией нуклеиновых кислот (см. гл. 22.5). Она является также основной особенностью предложенной недавно альтернативной вторичной структуры ДНК, где сделана попытка решить одну проблему, на которую не дает ответа модель Уотсона-Крика. Это ни что иное как серьезные топологические затруднения, возникающие при разделении цепей полностью заплетенной двойной спирали ДНК в процессе биологической репликации (см. разд. 22.5.1.1). [c.46]

Чаргафф СЬагда 1 Эрвин (р. 1905), американский биохимик. Окончил Венский университет (1926) с 1935 г.— в Колумбийском университете в Нью Йорке. Основные работы — по изуче нию химического состава и структуры нуклеиновых кислот, определил коли чественное соотношение азотистых оснований, входвщих в их состав (правило Чаргаффа). Это открытие было использовано Ф. Криком и Дж. Уотсоном При построении модели структуры ДНК. [c.298]

Реакцию задержки деления следует отличать от полного подавления митоза, наступающего после воздействия больших доз, когда клетка значительное время продолжает жить, но необратимо утрачивает способность к делению. Среди многих проявлений действия излучения на жизнедеятельность клетки подавление способности к делению является наиболее важным. Основной причиной репродуктивной гибели клеток являются структурные повреждения ДНК (одно- и двухнитевые разрывы), возникающие под влиянием облучения. Макромолекулы ДНК состоят из генов и образуют хромосомы, управляющие всей деятельностью клетки. Структура молекулы ДНК в соответствии с моделью Уотсона — Крика представляет собой две длинные цепи нуклеотидов, закрученные относительно друг друга в двойную спираль. Ее можно представить как спиральную лестницу, боковины которой формируются молекулами моносахарида (де-зоксирибозы) и фосфорной кислоты, а перекладины образованы четырьмя парами азотистых оснований аденином (А), цитозином (Ц), гуанином (Г) и тимином (Т) (рис. 4.2). [c.39]

После опытов Уонга создалась, в определенном смысле, парадоксальная ситуация. Стало ясно, что в растворе изолированные молекулы ДНК имеют структуру, в своих основных чертах соответствующую модели Уотсона—Крика. А в волокнах, в условиях возникновения взаимодействия между молекулами Не изменяется ли структура Специалисты, занимающиеся моделированием ДНК и расчетами того, как происходит рассеяние рентгеновских лучей от этих моделей, убеждали, что только В-форма ДНК может дать наблюдаемую картину. Но могли оставаться сомнения, не упустили ли они из виду что-либо. [c.134]

Что же ползгчается, неужели все-таки модель Уотсона— Крика оказалась в конечном счете неверной Ведь первая же структура ДНК, найденная с помощью абсолютно надежных методов рентгеновской кристаллографии, оказалась принципиально отличной от В-формы. [c.136]

Два больших открытия, сделанные в 1953 г., ознаменовали наступление новой эры в биохимии. В этом году Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис Крик в Кембридже (Англия) создали модель структуры ДНК (двойную спираль) и высказали предположение о структурной основе точной репликации ДНК. В этом предположении, по существу (хотя и не в явной форме), была выражена идея о том, что последовательность нуклеотидных звеньев ДНК содержит в себе закодированную генетическую информацию. В том же году Фредерик Сэнгер, работавший в Кембридже в той же лаборатории, расшифровал последовательность аминокислот в полипептидных цепях гормона инсулина. Это достижение само по себе имело большое значение, так как в течение долгого времени считалось, что определение аминокислотной последовательности полипептида представляет собой совершенно безнадежную по трудности задачу. Но, кроме того, результаты, полученные Сэнгером, практически одновременно с появлением гипотезы Уотсона-Крика, тоже наводили на мысль о существовании какой-то связи между нуклеотидной последовательностью ДНК и аминокислотной последовательностью белков. В следующее десятилети Ь эта идея привела к расшифровке всех содержащихся в ДНК и РНК нуклеотидных кодовых слов, которые однозначно определяют аминокислотную последовательность белковых молекул. [c.146]

Полученные результаты дали возможность Уотсону и Крику сформулировать (в 1953 г.) блестящую теорию о структуре ДНК. Согласно модели Уотсона-Крика, полинуклеотидные цепи закручены в двойную спираль вокруг воображаемой оси. Обе цепи скреплены водородными связями, соединяющими основания, которые обращены внутрь спирали (рис. 2,11) При этом если учесть расстояния и условия образования связи, то против каждого аденина должен находиться тимин, а против каждого гуанина-цитозин. На один виток спирали приходится около 10 пар оснований. Последовательность оснований в двух цепях по необходимости комплементарна. Направление цепей противоположно (5 -+ 3 и 3 -+5 ). Длина хромосомы Es heri hia oli составляет примерно 1,4 мм. Один микрометр одноцепочечной ДНК соответствует относительной молекулярной массе около 2-10 , или примерно 3000 пар оснований. Таким образом, хромосома Е. соН имеет молекулярную массу 2,9 10 . [c.34]

Репликация ДНК. У бактерий, так же как и у высших организмов, носителем генетической информации служит ДНК. Рассматривая структуру клетки, мы уже говорили о том, что бактериальная ДНК представляет собой двойную спираль, замкнутую в кольцо. Сразу же возникает вопрос как сохраняется наследственная информация при росте и размножении клеток Перед их делением происходит идентичная редупликация, или репликация, генов. Этот процесс можно удовлетворительно объяснить, исходя из модели структуры ДНК, предложенной Уотсоном и Криком, и из механизма удвоения ДНК, теперь уже известного (см. с. 36). Две цепи двойной спирали ДНК комплементарны друг другу. На каждой цепи из структурных элементов ДНК-дезоксирибонукле-озидтрифосфатов-синтезируется новая цепь при этом с каждым из оснований спаривается комплементарное ему основание, так что каждая из двух новых цепей опять-таки будет комплементарна родительской цепи. Обе новые двойные спирали состоят из одной родительской и одной вновь синтезированной цепи. Эта точная репликация ДНК гарантирует сохранение генетической информации. [c.435]

На основании этих обобщений и рентгеноструктурных данных Уилкинса, а также исходя из химических данных, рассмотренных нами выше, Уотсон и Крик предложили в 1953 г. новую модель структуры ДНК. Эта модель впервые дала возможность объяснить ряд валшых биологических явлений в точных терминах химической структуры. Появление ее послужило отправной точкой для подлинной революции в биологическом мышлении, происшедшей в течение последующего десятилетия. За этот вклад в науку Уотсон, Крик и Уилкинс были удостоены в 1962 г. Нобелевской премии. С 1953 г. модель претерпела некоторые изменения в связи с получением более точных рентгеноструктурных данных. Характерные черты этой структуры показаны на фиг. 49 и 50. [c.133]

Совокупность этих и аналогичных данных позволяет сформулировать три важных вывода 1) в молекулах ДНК встречаются все 16 динуклеотид-ных последовательностей, но частота, с которой они встречаются, существенно зависит от источника ДНК 2) частота, с которой отдельные динуклеотид-ные последовательности встречаются в ДНК-продукте, практически не отличается от соответствующих частот для ДНК-затравки, что служит еще одним доказательством матричной роли затравки в ДНК-полимеразной реакции 3) в результате ДНК-полимеразной реакции образуется продукт, в котором цепи ориентированы противоположно антипараллелъно), что согласуется с моделью структуры ДНК, предлоя енпой Уотсоном и Криком. [c.511]

Смысл правила Чаргаффа для ДНК стал понятным после выдвижения Уотсоном и Криком своей модели структуры ДНК эквивалентно содержание тех пар оснований, которые являются комплементарными при образовании двухцепочечцого комплекса. Состав одноцепочечных ДНК, например ДНК фага ФХ174, не подчиняется правилам Чаргаффа. [c.60]

Из рентгеноструктурных данных, приведенных в табл. 4.2, ВИДНО, что при взаимодействии производных гуанина и цитозина В кристаллах образуется пара в соответствии с предложенной Полингом структурой. Структура образующейся в кристаллах пары аденин урацил (точнее, производных этих оснований) никогда не отвечает структуре Уотсона и Крика и соответствует либо модели Хугстина, либо модели Хашемейера (в зависимости от заместителей в ядрах взаимодействующих оснований). [c.223]

Модель Уотсона — Крика. На фиг. 54 была изображена химическая структура ДНК. Более слабые вторичные взаимодействия определяют периодические изгибы цепочки, т. е. ее вторичную структуру. Существуют различные кристаллические формы ДНК, но наибольший интерес представляет В-форма, в которой ДНК существует при высокой влажности, поскольку именно она встречается in vivo. Изменение влажности приводит к обратимому переходу из В-формы в А-форму, устойчивую при меньшей влажности и имеющую более упорядоченную структуру. Соли ДНК, полученной из различных источников, образуют волокна с достаточно регулярной структурой и дают характерные для спиралей дифракционные рентгеновские картины. Кристаллографический период в направлении оси волокна в В-форме равен 34 А. Сильный меридиональный рефлекс соответствует межплоскостному расстоянию 3,4 А. Анализ сильных рефлексов с учетом размеров элементарной ячейки и величины плотности приводит к заключению, что в В-форме на каждые 3,4 А приходится по два нуклеотидных остатка. [c.313]

Из-за наличия отрицательных зарядов на фосфатных пруп-пах ДНК двойная спираль стабильна лишь при условии экранировки фосфатных групп ионами солей. В работах последних лет предпочитают иопользовать литиевую, а не натриевую соль ДНК, поскольку она дает препараты с большой степенью кристалличности. Модель Уотсона и Крика кажется довольно убедительной, так как она является единственной структурой, согласующейся с данными рентгеноструктурного анализа В-формы. В истории науки можно назвать очень мало гипотез, которые имели бы такое сильное влияние на дальнейшие исследования, как гипотеза о двойной спиральной структуре ДНК. Признанием больших заслуг в раскрытии структуры ДНК явилось присуждение Уотсону, Крику и Уилкинсу в 1962 г. Нобелевской премии. [c.316]

На основании цитируемых здесь работ Уилкинса и сотрудников была не только уточнена модель Уотсона — Крика, но и разработана окончательная трехмерная модель структуры ДНК.— Прим. ред. [c.556]

Три группы исследователей продолжили оставленную в начале 50-х годов Астбюри работу, связанную с рентгеноструктурным анализом ДНК. Первая группа включала Полинга и его коллег, недавний феноменальный успех которых в выяснении вторичной структуры белка поощрил их использовать этот метод и для изучения ДНК. Попытки Полинга не увенчались успехом, и предложенная им в 1953 г. модель структуры ДНК была забракована сразу же после ее опубликования. Вторая группа, работавшая под руководством Уилкинса, достигла важного методического решения им удалось приготовить высокоориентированные нити ДНК, которые позволяли получить рентгенограмму, показывающую множество ранее не проявлявшихся деталей (фиг. 78). На этой превосходной рентгенограмме, использованной в работе Розалинд Франклин, имелись особенности, которые сразу же делали некоторые детали очевидными для тренированного глаза кристаллографа. В часиюсти, с определенностью подтверждается сделанный ранее Астбюри вывод о существовании межнуклеотидпого расстояния в 3,4 А. Зимой 1952—1953 г., когда Уилкинс и его сотрудники все еще пытались обратить свои данные в приемлемую модель структуры ДНК, рентгенограмму Франклин увидели Джеймс Уотсон и Френсис Крик, которые представляли собой третью группу, занимавшуюся в то время выяснением структуры ДНК. Уотсон и Крик к тому времени уже рассмотрели несколько возможных вариантов структуры, однако из-за плохого качества рентгенограмм им не удалось прийти к каким-либо определенным выводам. Рентгенограмма Франклин помогла им узнать необходимое, и в течение нескольких недель вопрос о структуре ДНК был решен. [c.173]

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]

Изучение внутриклеточного размножения фага 0X174 позволило создать следующую картину репликации его генетического материала (фиг. 139) при вхождении в клетку-хозяина одноцепочечная кольцевая молекула ДНК родительского фага, или плюо>-цепь, служит сначала в качестве матрицы для синтеза комплементарной минусу>-цепи, в результате чего образуется двухцепочечная кольцевая РФ-структура. Репликация РФ протекает обычным полуконсервативным способом, в соответствии с моделью Уотсона — Крика, так что число РФ-молекул на зараженную клетку возрастает на ранних стадиях латентного периода. Однако на более поздних стадиях, когда в клетке уже имеется определенный пул субъединиц белка фаговой головки, начинается асимметричный процесс репликации ДНК, когда только минус -цепь РФ-кольца служит в качестве матрицы для синтеза комплементарной плюс -цепи. С ростом новой плюс -цепи старая плюс -цепь вытесняется из РФ н заключается в белковую оболочку, превращаясь, таким образом, в одноцепочечный генетический материал зрелой инфекционной частицы фага 0X174. [c.277]

Вторичная структура ДНК. Расшифровка вторичной структуры ДНК — одно из крупнейших достижений молекулярной биологии и биохимии, благодаря которому был раскрыт механизм передачи наследственной информации в ряду поколений. В 1953 г. американский биохимик Д. Уотсон и английский физик Ф. Крик на основании большого числа экспериментальных данных (картины дифракции рентгеновских лучей на нити ДНК) предложили модель структуры молекулы ДНК, су-ществуюш,ей в водном растворе. В основе модели Уотсона и Крика заложены следующие основные положения. [c.273]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология