Свойства нуклеозидов и нуклеотидов

Исследования действия ультрафиолетового облучения на нуклеиновые кислоты и их компоненты интенсивно развиваются в последнее время (обзоры — см.в трех основных направлениях 1) влияние УФ-облучения на функциональные свойства нуклеиновых кислот (см., например, 2) органическая фотохимия компонентов нуклеиновых кислот 3) физика возбужденных состояний нуклеиновых кислот и их компонентов. В данной главе рассмотрена собственно органическая фотохимия пуриновых и пиримидиновых оснований, нуклеозидов, нуклеотидов и полинуклеотидов. Особое внимание обращено на изменение химических свойств компонентов нуклеиновых кислот при переходе их в возбужденное состояние. [c.615]

Свойства нуклеозидов и нуклеотидов [c.148]

Пурины — интереснейший класс гетероциклических азотсодержащих соединений, многие производные которых встречаются в продуктах биологического происхождения. Рассмотрение химии этих соединений в данном обзоре будет ограничено вопросами получения и свойств простейших производных. Более глубоко ознакомиться с химией пуриновых нуклеотидов и нуклеозидов читателю помогут обзоры [1—22]. [c.130]

В настоящ ее время расширяется область практического использования нуклеотидов в различных сферах народного хозяйства, растет интерес к созданию и разработке лекарственных форм производных нуклеозидов и нуклеотидов, которые становятся эффективными средствами метаболической терапии, в медицине широко используются производные аденозина, АТФ, а также синтетические аналоги нуклеозидов. Перспективно используются некоторые пуриновые нуклеотиды в пищевой промышленности, они способны улучшать вкусовые свойства продуктов питания. Остановимся более подробно на строении, синтезе и метаболизме нуклеотидов и нуклеозидов. [c.417]

От способности оснований, нуклеозидов и нуклеотидов к ионизации зависят многочисленные физические и химические свойства этих соединений, в частности их реакционная способность, а также такие важные показатели, как спектральные, хроматографические или электрофоретические характеристики. Во всех этих случаях обычно бывает необходимо знать относительное содержание ионизованной формы в растворе соединения, которое при каждом данном значении pH может быть определено по формулам [c.195]

При теоретическом обсуждении реакционной способности мы будем оперировать с нейтральными формами оснований, допуская, что относительное распределение электронной плотности молекулы хотя и меняется при ионизации, но качественно остается близким к распределению к нейтральной молекуле. Такое допущение также экспериментально подтверждается при участии в реакции заряженных молекул направление реакции правильно предсказывается на основании рассмотрения нейтральных молекул. Существует ряд подходов, позволяющих оценивать относительную реакционную способность различных атомов (групп) в одной молекуле или одинаковых атомов (групп) в различных молекулах. Часть этих подходов основана на квантовохимических расчетах другая часть — на эмпирически найденных закономерностях и корреляциях. В химии нуклеиновых кислот пока больше используются подходы первого типа. Это удобно с той точки зрения, что можно делать предсказания без предварительных экспериментов, связанных с данными соединениями или с их ближайшими аналогами, используя часто закономерности, полученные для совершенно других классов соединений. Подход с использованием корреляционных уравнений требует исследования ближайших аналогов данного соединения для предсказания какого-то интересующего экспериментатора свойства. Однако аналоги оснований, нуклеозидов и нуклеотидов довольно трудно доступны, и этот метод, очень широко распростра- [c.196]

По своему химическому поведению аминогруппа в компонентах нуклеиновых кислот наиболее близка, по-видимому, к аминогруппе ароматических аминов, содержащих сильные электроноакцепторные заместители, например к аминогруппе п-нитроанилина. Дополнительное осложнение состоит здесь, однако, в том, что даже простейшие производные данного ряда (нуклеозиды) содержат также и другие функциональные группы, способные вступать в реакцию с электрофильными реагентами. Это атомы азота пиридинового типа в гетероциклическом ядре, гидроксильные группы остатка моносахарида. При переходе от нуклеозида к нуклеотиду проведение реакции осложняется еще больше за счет появления в молекуле функциональной группы с сильными нуклеофильными свойствами — остатка фосфорной кислоты — создается возможность новых побочных реакций. При реакциях с олиго- и полинуклеотидами вследствие таких побочных реакций могут возникать три-замещенные производные фосфорной кислоты, в которых крайне облегчена атака нуклеофильных агентов на атом фосфора, что может приводить к расщеплению полимерной цепи. Поэтому подбор оптимальных условий проведения реакции по экзоциклическим заместителям ядер на полинуклеотиде является обычно достаточно трудной задачей. [c.402]

Термолабильные биохимические препараты требуют особенно тщательного обращения и специальных условий хранения. Ферменты и коферменты, нуклеозиды и нуклеотиды и многие другие представители этого класса соединений быстро портятся при хранении в комнатных условиях. Для сохранения их свойств и активности большинство биохимических препаратов хранят в холодильниках при температуре от -1-4 до —20 °С. Однако даже при соблюдении всех условий хранения наблюдается постепенное снижение активности препаратов. [c.156]

Его открытие связано с изучением особенностей щелочного гидролиза РНК и исследованием свойств компонентов гидролиза. Щелочной гидролиз РНК завершается образованием двух изомерных форм каждого из нуклеотидов нуклеозид-2 - и нукле-озид-З -фосфатов. При переводе любого из изомеров в кислую среду неизбежно возникают две изомерные формы. В щелочной же среде каждый из изомеров стабилен и друг в друга не превращается. Взаимное превращение изомеров в кислой среде происходит через образование циклического промежуточного соединения нуклеозид-2 -3 -фосфата. Гидролиз последнего ведет к появлению нуклеозид-2 - и нуклеозид-3 -фосфатов. [c.34]

В области разделения веществ с очень малой летучестью (сахара, аминокислоты, нуклеозиды, нуклеотиды, полимеры) без использования производных многого можно ожидать от метода, в котором подвижной фазой является газ, находящийся при температуре и давлении выше критических (при давлениях порядка 2000 атм большинство газов- напоминают жидкости и имеют свойства, аналогичные свойствам жидкостей, и их можно использовать в качестве растворителей) [170]. Следующим шагом в развитии ГЖХ являются последние достижения в области жидкостной хроматографии, такие, как высокоскоростные [171, 172] и высокоэффективные [171, 173] системы, а также новые неподвижные фазы и носители (например, щетки Халаша [174] и носители с контролируемой пористостью [172]). Все зто делает жидкостную хроматографию весьма привлекательной для исследователей, работающих со сложными смесями нелетучих веществ . Специалист по газовой хроматографии не должен предубеждать себя против этих новых методов они наверняка окажутся полезными и интересными. [c.326]

Одним из важнейших моментов в установлении структуры т-РНК является определение редких компонентов, содержание которых в т-РНК достигает 4—7% от общего количества нуклеотидов. Группой Т. В. Венкстерн (Институт молекулярной биологии АН СССР) была проделана большая работа по изучению минорных нуклеотидов и исследованы их физико-химические свойства. Результатом этих работ явился атлас Спектры поглощения минорных оснований, их нуклеозидов, нуклеотидов и некоторых олигорибонуклеотидов (1965 г.). [c.521]

Определение конформации нуклеозидов, нуклеотидов и их различных полифункционал ьных соединений имеет важное значение, так как пространственное расположение молекул обусловливает их вполне определенные химические и биохимические свойства. [c.365]

ПУРИНОВЫЕ ОСНОВАНИЯ - бесцветные кристаллические вещества с высокой температурой плавления, малорастворимы в воде. П. о.— органические природные соединения, производные пурина, входят в состав нуклеиновых кислот, нуклеотидов, нуклеозидов и некоторых коферментов. Свободные П. о. найдены во многих растениях, в печени, крови, молоке, камнях мочевого пузыря, в рыбьей чешуе и др. Наиболее распространены аденин, гуанин, гипоксаптин. Конечным продуктом пуринового обмена у большинства животных является мочевая кислота. Химические свойства П. о. определяются, главным образом, заместителями в пуриновом ядре. П. о. получают из нуклеиновых кислот, нуклеотидов, нуклеозидов, а также синтетически. [c.206]

Нуклеотидом называется нуклеозид, который имеет фосфатную группу —0Р(0)(0Н)а, связанную с пентозой. Эта группа присоединена обычно к атомам СЗ или С5 нентозного остатка . Поскольку группы —0Р(0)(0Н)а обладают кислотными свойствами, нуклеотиды можно рассматривать и называть либо как фосфаты, либо как кислоты (табл. 27-2). [c.474]

Пуриновые и пиримидиновые циклические соединения, входящие в состав нуклеиновых кислот, называют попросту основаниями, хотя у некоторых из них основные свойства практически отсутствуют. Ы-гликози-ды (или Ы-гликозильные производные) оснований, содержащие рибозу или дезоксирибозу, называются нуклеозидами, а фосфатные эфиры нук-леозидов—нуклеотидами. Подобным образом называются и родственные биохимические соединения, которые не входят в состав ДНК или РНК. [c.123]

Нуклеозиды сочетают все свойства углеводов и азотистых оснований. Они хорошо растворшйы в воде и способны кристаллизоваться, как и углеводы. Вступая в реакщпо этерификации с ортофосфорной, пирофосфорной и фифосфорной кислотой, нуклеозиды превращаются в нуклеотиды. Этерификация происходит на первичном гидроксиле и проходит в присутствии ферментов фосфатаз (эстераз). [c.729]

Помимо сокращенных названий и обозначений нуклеозидов и нуклеотидов (см. табл. 3.3), приняты буквенные обозначения нуклеозидов (и нуклеотидов) в частности, для аденозина (и АМФ) это А, для гуанозина (и ГМФ)-Г, для цитидина (и ЦМФ)-Ц, для уридина (и УМФ)-У, для тимидина (и ТМФ)-Т. Пользуясь этими символами, приведенный выше дирибонуклеозидмонофосфат можно обозначить как Г-Т. Заметим, что как по структуре, так и по свойствам Г—Т и Т—Г будут сильно отличаться друг от друга (как и в случае дипептидов). [c.105]

Большое распространение в последнее время получила хроматография на полиамиде (е-поликапролактаме). Было показано, что полиамиды в зависимости от способа получения обладают различной разделительной способностью [154]. В качестве связующего для полиамидных слоев хорошо зарекомендовала себя целлюлоза [43, 154]. Полиамид применяли также и для приготовления незакрепленных слоев [154]. Помимо целлюлозы в качестве связующего можно использовать крахмал. Слои с пре-красны.ми механическими свойствами мол<но получить из смеси полиамида, силикагеля и крахмала [94]. Полиамид пригоден для разделения фенолов. В этом случае при использовании водных систем растворителей характер разделения аналогичен получаемому при применении хроматографии с обращенными фазами, т. е, в системе с гидрофильной неподвижной фазой (см. разд. 3.2.1.3) [154]. Необходимо помнить, что элюотропный ряд растворителей в случае полиамида совершенно иной, чем применительно к другим сорбентам. Это объясняется разным характером взаимодействия между хроматографируемым веществом и сорбентом. Помимо фенолов в тонком слое полиамида хроматографировали антипиретики [54], тиаминовые производные [60], антибиотики [77], консервирующие вещества [57, 90], аминокислоты и их производные, нуклеозиды и нуклеотиды [163, 164] и другие соединения. Хроматографируемые вещества хорошо вымываются из полиамидного слоя, поэтому пластинки с полиамидом можно использовать для повторных разделений [163]. [c.41]

Дисперсия оптического вращения АФА и ЦФЦ при 25° С значительно отличается от ДОВ составляющих компонентов. В случае УФУ и УФЦ не наблюдается зтого эффекта. Есть два возможных объяснения или, как считают Варшау и Тиноко [82, 85], в этом случае основания не так близко расположены друг к другу и, следовательно, не обладают столь сильным осевым взаимодействием, как АФА, или просто оптические свойства полностью упорядоченной структуры УФУ и УФЦ примерно таковы, как и для составляющих их нуклеозидов и нуклеотидов [97]. [c.190]

Области применения полиакриламидных гелей те же, что и сефадексов (см. разд. 28). Для обессоливания наиболее пригодны гели марок от Р-2 до Р-10. Гель Р-2 успешно применяют для обессоливания пептидов и нуклеотидов. Сорбционные свойства полиакриламидов используют при разделении основных белков, нуклеотидов, нуклеозидов и нуклеиновых оснований методом адсорбцион ной хроматографии (В о п i 11 аС. А., Anal. Bio hem., 1969, v. 32, No. 3, p. 522— 529). [c.63]

С помощью химического и ферментативного гидролиза было показано, что синтетические полинуклеотиды, как и РНК, состоят из нуклеозид-5 -монофосфатных единиц, связанных между собой 3, 5 -фосфодиэфирными связями (стр. 46). Анализ концевых групп показал, что на конце полипептидной цепи находится фосфатная группа, этерифицированная по С-5 концевого нуклеозида. При гидролизе щелочью, фосфодиэстеразой змеиного яда, фосфодиэстеразой из селезенки или панкреатической рибонуклеазой эти полимеры дают точно такие же продукты, как и РНК. Очоа и его сотрудники воспользовались перечисленными свойствами, чтобы выяснить природу межнуклеотидных связей, образуемых с помощью фермента. Они синтезировали (А, Г, У, Ц)-полимер из смеси нуклеотидов, содержавшей АДФ, меченный по фосфору, и затем гидролизовали его фосфодиэстеразой змеиного яда (фиг. 87). Из полученных после гидролиза четырех нуклеозид-5 -фосфатов меченым оказался только АМФ, и его удельная радиоактивность соответствовала удельной радиоактивности первоначально включенного АМФ. Следовательно, во время синтеза фосфоэфирпая связь АМФ не затрагивалась. Если же синтезированный полимер гидролизовали щелочью или фосфодиэстеразой селезенки, то метку включал каждый из четырех пуклеозид-З -монофосфатов. Значит, в ходе синтеза полинуклеотидфосфорилаза формирует связи А—ф—А, Ц—ф—А, У—ф—А и Г—ф—А. Аналогичные результаты были получены с Р -УДФ. [c.253]

Это соединение было объектом обширных исследований, проведенных Левиным и обобщенных в 1934 г. Левин предложил общую структуру этой сложной молекулы. Позднее Тодд н другие исследователи выяснили детали строения. тpyкfypa, предложенная для четырехзвеньевого участка цепи, предполагает одну из возможных последовательностей. Основу цепи составляют рибозные остатки, связанные фосфатными группами З -кислородный атом одного остатка с 5 -кислород-ным атомом другого Т -р-гликозидной связью присоединены либо пурины—аденин и гуанин, либо пиримидины—урацил и цитозин. Возможные таутомерные формы азотистых оснований приведены в следующем разделе, где описаны свойства и строение дезоксирибонуклеиновой кислоты. Так как 5 -гидроксильная группа — первичная, а З -гидроксильная группа — вторичная, то кислотный гидролиз РНК приводит к расщеплению в первую очередь 5 -эфирной связи с образованием четырех глико-зидов рибозид-З -фосфата, известных как нуклеотиды. Нуклеотид, содержащий аденин, называется адениловой кислотой. Щелочной гидролиз в жестких условиях приводит к отщеплению З -фосфатной группы и дает нуклеозид аденозин, точнее 9-р-Л-рибофуранозиладенин. [c.718]

Имеющиеся косвенные доказательства существования водородной связи между карбонильной группой при С-2 пиримидинового кольца и водородом гидроксильной группы при С-2 остатка рибозы можно разбить на две группы. Одна группа — это данные о различии физических свойств или химической реакционной способности для пиримидиновых нуклеозидов и их производных, в которых имеется гидроксильная группа при С-2 (например, уридин, уридин-З -фосфат, уридин-5 -фосфат) и производных, в которых эта гидроксильная группа отсутствует (например, 2 -дезоксиури-дин, уридин-2 -фосфат, алкилурацилы). Помимо уже упоминавшихся данных по УФ-спектрам производных уридина сюда относятся данные о различии констант ионизации для производных цитозина этих двух групп отличия в спектрах ЯМР пиримидиновых нуклеотидов 33, а также различие в скоростях протекания некоторых реакций рибо- и дезоксирибонуклеозидов (например, фотохимической гидратации производных цитидинакаталитического гидрирования и гидроксиламинолиза 9 производных уридина). [c.141]

Ограниченность рассмотренных квантовохимических подходов состоит в том, что они не учитывают многих чрезвычайно важных факторов, зачастую определяющих и направление, и скорость реакции. Таковыми, например, являются влияние растворителя, пространственные эффекты заместителей и др. О пространственных эффектах заместителей мы уже говорили при рассмотрении кислотно-основных свойств оснований. Отметим еще несколько примеров подобного влияния. Из данных по конформации нуклеозидов и нуклеотидов (см. гл. 2) следует, в частности, что для этих соединений в обычных условиях предпочтительной является антиконформация, при которой в пиримидиновых нуклеозидах и нуклеотидах остаток рибозы и карбонильная группа находятся по разные стороны от К-гликозидной связи. Если эта конформация сохраняет свое преимущество и в растворе, то можно ожидать, что остаток сахара будет пространственно затруднять нуклеофильное присоединение по двойной связи, вследствие чего реакции подобного рода с объемистыми реагентами могут стать даже невозможными. Не исключено, например, что такие реагенты, как семи-карбазид или реактив Жирара (см. стр. 350), не присоединяются по двойной связи именно в силу пространственных затруднений. Более трудная фотохимическая гидратация двойной связи в ури-дин-5 -фосфате по сравнению с уридин-З -фосфатом, возможно, также связана с пространственными эффектами (см. гл. 12). Несмотря на эти довольно многочисленные факты, детального исследования пространственного влияния остатка сахара на реакционную способность оснований до сих пор еще нет. [c.203]

Детальное изучение химических особенностей самих основании и их поведения в составе нуклеозидов и нуклеотидов требует определения места этих соединений в ряду ближайших аналогов, отличающихся друг от друга какой-либо монотонно меняющейся характеристикой, например наличием разных заместителей, обладающих различными индуктивными эффектами или различным пространственным эффектом. Так, изучая какую-нибудь определенную реакцию ряда l-N-алкилзамещенных пиримидинов с разнообразными алкильными заместителями, можно было бы лучше оценить роль рибозного (или дезоксирибозного) остатка в определении химических свойств основания в составе нуклеозида или нуклеотида. Подобным подходом широко пользуются в органической химии для изучения механизмов реакций, причем оказывается, что свободная энергия активации многих реакций является линейной функцией некоторой характеристики, меняющейся от одного заместителя к другому, но постоянной для данного заместителя в разных соединениях. Данный принцип достаточно хорошо известен и формулируется как правило линейной зависимости свободных энергий. Хорошо известны частные случаи применения этого правила — уравнения Гамметта или уравнение Тафта. Они связывают реакционную способность ряда родственных соединений по отношению к одному и тому же реагенту с электронными характеристиками заместителей в этих соединениях соотношениями типа [c.205]

Природа продуктов, полученных из полностью этерифицированных ангидридов нуклеотидов описанного типа, является, таким образом, функцией компонентов ангидрида и в особенности ненуклеотидной его части (хотя несомненно имеются различия между нуклеотидами), природы растворителя (по-видимому, диэлектрические свойства среды влияют на распределение электронной плотности в ангидриде) и наличия или отсутствия основного катализа [33]. В некоторых отнощениях химическое регулирование и направление течения реакции напоминают ферментативное регулирование, которое вполне очевидно для ряда биохимических реакций, включающих ангидриды нуклеозид-З -фосфатов. Дальнейшее сходство можно найти в химическом синтезе нуклеотидкоферментов, образующихся в результате нуклеофильного анионного обмена. [c.516]

Хотя другие методы синтеза специфических соединений, возможно, лучше, чем метод с использованием этилполифосфата, многосторонность свойств этого реагента просто замечательна. Помимо синтеза нуклеотидов, нуклеозидов и полинуклеотидов, реагент используется в полипептидном синтезе и для получения линейных полисахаридов, включая поли-Р-(1 —> 4)-0-глюкозу и даже такие неустойчивые полисахариды, как поли-а-(1 — 5)-В-рибоза [42, 43, 48]. При этом присутствие в реакционной смеси небольших количеств воды не мешает полимеризации. Все эти реакции представляют несомненный интерес в связи с вопроса ш о происхождении жизни на Земле. [c.517]

Методы, собранные в этих двух книгах, весьма разнообразны и охватывают почти все стороны исследований этой важнейшей грунны соединений. Здесь можно найти методы выделения и анализа отдельных компонентов нуклеиновых кислот (пуриновых и пиримидиновых оснований, нуклеозидов и нуклеотидов), методы выделения, разделения и анализа олигонуклеотидов, изолирования отдельных клеточных органелл, выделения и фракционирования нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), а также изолирования их суммарной фракции для различного рода исследований, способы идентификации нуклеиновых кислот, методу. модификации их молекул, методы изучения их синтеза как in vivo, так и in vitro, методы изучения нуклеиновых кислот в связи с процессом биосинтеза белка и, наконец, методы изучения биологических свойств нуклеи1говых кислот, в том числе их иммунологических свойств. [c.5]

Ю. А. Овчинников, Е. И. Виноградова). Кроме того, был разработан общий метод синтеза различных типов г.пикопептидов (Н. К. Кочетков, В. А. Деревицкая), а также осуществлен синтез и детально изучены свойства аминоацильных и пептидных производных нуклеотидов и нуклеозидов (М. А. Прокофьев, 3. А. Шабарова). [c.515]

Простые нуклеотиды являются эфирами фосфорной кислоты и пуриновых или пиримидиновых нуклеозидов, и поэтому им присущи амфотерные свойства. Существует несколько изомерных форм нуклеотидов 2 -, 3 - и 5 -нуклеозидмонофосфаты и 2, 3 - и 3, 5 -нуклеозидциклофосфаты [19]. Фосфатная группа нуклеотидов является своего рода анионной рукой молекулы, которая и обеспечивает разделение этих соединений на ионообменных колонках. Последовательность элюирования нуклеотидов определяется как неионными взаимодействиями этих молекул с сорбентом, так и величиной pH раствора. Кон и Волкин [20] осуществили разделение 2 -, 3 - и 5 -рибонуклеотидов на колонке с дауэксом 1 (в НСОО -форме) путем ступенчатого элюирования растворами с возрастающей концентрацией му- [c.164]

При полном жестком кислотном гидролизе (72%-я H IO4, 100 °С или 25%-я НСООН, 75 °С) нуклеиновых кислот образуются пуриновые и пиримидиновые основания гетероциклические азотистые основания), моносахарид пентоза рибоза или дезоксирибоза в фуранозной форме) и фосфорная кислота. Рассмотрим особенности химического строения и физико-химических свойств данных соединений как главных компонентов нуклеиновых кислот и их предшественников — нуклеозидов и нуклеотидов. [c.265]

Константы скоростей реакций пуринов с ОН, измеренные тремя вышеупомянутыми методами и составляющие порядка (2- 4)10 дм /(моль с), обычно меньше сооггветствующих констант для пиримидинов. Присоединение сахара и фосфатной группы не вызывает заметного изменения этих констант [774]. Спектральные и кинетические свойства ОН -аддуктов пуринов и их нуклеозидов II нуклеотидов изучались В ил л сон ом 19181, Филлипсом 1687] и Сколесом 17731- [c.229]