Гипохромизм

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

Гипохромизм важен не только сам по себе, как чрезвычайно интересное оптическое явление, но главным образом как феномен, дающий нам в руки простой и удобный метод, который можно использовать в химии нуклеиновых кислот для качественной и количественной оценки процессов ориентации — дезориентации (таких, как денатурация, ренатурация, обратимое образование гомополимерных комплексов или образование гибридных спиралей ДНК — РНК), а также для установления генетической связи между ДНК из различных организмов или из различных клеток одного и того же организма. Все, что требуется для проведения такой оценки,— это спектрофотометр или какой-нибудь другой прибор, с помощью которого можно измерять поглощение света в области 260 ммк. Первый максимум поглощения у всех исследованных видов ДНК располагается в интервале 256—265 ммк вблизи 230 ммк находится минимум, а второй максимум поглощения лежит в далекой ультрафиолетовой области, при 195 ммк. Для обычных двухцепочечных ДНК коэффициент поглощения в расчете на 1 моль фосфора колеблется в пределах 6100—6900, что составляет 18,0—19,0 на 1 мг ДНК (для РНК соответствующая величина близка к 23). [c.144]

Очевидно, что исчезновение гипохромизма при переходе спираль — клубок, при денатурации, может дать количественную меру а-спиральности белка. Ввиду трудностей, с которыми сопряжены спектрофотометрические измерения в дальней ультрафиолетовой области вблизи 2000 А, этот метод в применении к белкам малоупотребителен. Напротив, он весьма прост и эффективен в случае нуклеиновых кислот при определениях степени спаривания цепей. Длинноволновые электронные полосы поглощения нуклеиновых кислот лежат вблизи 2600 А. Эти полосы, обусловливаемые лл -переходами, характеризуются дипольными моментами, лежащими в плоскостях азотистых оснований. В табл. 5.3 приведены характеристики полос поглощения в спектрах азотистых оснований 71]. [c.288]

Наибольший интерес для биофизики представляют эффекты, возникающие вследствие экситонного резонансного взаимодействия, а именно, давыдовское расщепление и гипохромизм. [c.286]

Обзор различных форм теории гипохромизма можно найти в [66] (см. также [67, 71]). Классические или полуклассические модели (ср. стр. 299) дают результаты, эквивалентные полученным при помощи квантовомеханических экситонных моделей. В классической модели рассматриваются колебания осцилляторов, связанных диполь-дипольным взаимодействием, в экси-тонной теории применяется теория возмущений, не зависящих от времени. Можно воспользоваться для расчета гипохромизма и квантовой теорией возмущений, зависящих от времени. [c.288]

Полинуклеотиды, подобно их мономерным единицам, поглощают ультрафиолетовое излучение. Для них характерно явление гипохромизма раствор полинуклеотида имеет меньщую оптическую плотность, чем эквимолярный раствор мономерных единиц. [c.116]

Азотистые основания представляют собой я-электронные системы. Между плоскими я-электропны.ми циклами, расположенными параллельно друг другу, реализуются значительные дисперсионные взаимодействия. Поэтому плоские молекулы красителей, чья цветность определяется сопряжением я-электронных связей, оказываются способными образовывать полимеры в растворе. Эти полимеры, в которых мономеры связаны дисперсионными силами, обладают особыми оптическими свойствами, так л ак в них происходит экситонная передача энергии возбуждения. В двойных спиралях полинуклеотидов параллельная упаковка оснований проявляется, в частности, в эффекте гипохромизма (см. 5.4). [c.232]

Особенно интересны и показательны изменения интенсивности полос, вызываемые экситонными эффектами. Резонансное взаимодействие приводит к перераспределению интенсивностей спектральных полос. В случае двух коллинеарных дипольных моментов перехода полоса с меньшей частотой (большей длиной волны) увеличивает свою интенсивность за счет интенсивности коротковолновой полосы. Возникает гиперхромизм длинноволновой полосы. Напротив, в случае параллельных дипольных моментов понижается интенсивность длинноволновой полосы и увеличивается интенсивность коротковолновой. Возникает гипохромизм длинноволновой полосы. Именно этот эффект наблюдается в спектрах а-спиральных полипептидов н белков, а также нативных нуклеиновых кислот. Если дипольные моменты перпендикулярны друг другу, то перераспределения интенсивности нет. [c.287]

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

Зависимость гипохромного эффекта от длины цепи была изучена в [72], зависимость от ионной силы — в [73]. В табл. 5.2 приведены данные, характеризующие гипохромизм полиаминокислот [51]. [c.288]

Методы исследования пространственного строения белков и пептидов в растворе. Конформационные состояния белков и пептидов в растворе исследуются различными методами, каждый из которых имеет свои достоинстаа и ограничения. Информацию о вторичной структуре можно получить из ультрафиолетовых спектров поглощения в области ISO — 210 нм как показали исследования регулярных полипептидов (например, полилизина), а-спираль имеет меньшее (гипохромизм), а Р-структура большее (гиперхромизм) поглощение, чем неупорядоченный клубок. В течение долгого времени процентное содержание а-спиральных структур оценивали по кривым дисперсии оптического вращения (уравнение Моф-фита, 1956). В настоящее аремя содержание различных типов аторичных структур определяется из спектров кругового дихроизма (КД) на основе сравнения спектров пептидов и белков с кривыми КД канонических вторичных структур, полученных для регулярных полипептидов (Э. Блоут, 1961) (рис. 64) или выведенных на основе анализа кривых КД ряда белков с установленной пространственной структурой в кристалле. [c.111]

Гипохромизм. Качественно охарактеризовать способность нуклеиновой кислоты поглощать свет можно исходя из спектров поглощения входящих в нее нуклеотидов. Важное значение, однако, имеет тот факт, что истинное поглощение нуклеиновой кислоты в ультрафиолетовой области спектра всегда меньше, чем можно было бы ожидать на основе простого суммирования поглощения отдельных нуклеотидных хромофоров. Это явление носит название гипохромизма. Ниже указаны некоторые общие оптические свойства нуклеиновых кислот. [c.144]

Описаны аналогичные исследования сополимеров адениловой кислоты и инозиновой или цитидиловой кислоты [122]. Постепенное введение инозиновых остатков в цепь полиадениловой кислоты приводит к исчезновению характерного структурного перехода при кислых значениях pH, снижению содержания спиральных участков, измеренному по ультрафиолетовому гипохромизму и оптическому вращению, и понижению температуры диссоциации комплекса с полиуридиловой кислотой. Оказалось, что с увеличением доли цитидиловой кислоты количество спиральных участков в сополимерах адениловой и цитидиловой кислот уменьшается в значительно меньшей степени. Оптическое вращение и зависимость гипохромного эффекта от температуры свидетельствует о значительном содержании спиральных участков также и в сополимерах цитидиловой и инозиновой кислот [1231. В противоположность этому оказалось, что сополимер уридиловой и инозиновой кислот по существу аморфен. [c.552]

Спектры амидных групп в полимерной цепи изменяются вследствие электронного взаимодействия этих групп друг с другом. В частности, энергетические уровни для концевых групп цепи отличаются от уровней для внутренних групп. Наибольпгпп интерес для биофизики представляют спектральные эффекты, возникающие вследствие эксптонного резонансного взаимодействия, а именно давыдовское расщепление и гипохромизм. [c.142]

Очевидно, что йсчеяновение гипохромизма при переходе спираль — клубок может дать количественную меру а-спи-ральности белка. Ввиду трудностей, с которыми сопряжены спектрофотометрические измерения в далекой ультрафиолетовой области вблизи 200 нм, этот метод малоупотребителен при изучении белков. Напротив, он прост и эффективен для нуклеиновых кислот, длинноволновые полосы которых лежат вблизи 260 нм. [c.144]

Изучение смесей поли-У и сополнмеров поли-А У различного состава позволило установить нрироду дефектных участков в двойной спирали. Адени и А комплементарен У и связывается с ним, У с У не связывается. Прп взаимодействии поли-У с поли-АУ возможны две структуры, показанные на рис. 7.10. Либо в тех местах, где против У расположен У, нет водородных связей, но спираль остается спиралью (рис. 7.10, а), либо неспареп-ные нуклеотиды вытесняются из спирали и образуют петли (рис. 7.10,6). Эти две структуры различаются соотношением поли-У поли-АУ одинаковой степени полимеризации в системе с максимальным гипохромизмом, т. е. в двойной спирали. Для структуры а это соотношение составляет 10 10, для структуры 6 — 6 10. Опыт однозначно свидетельствует в пользу второй возможности — образуются петли. [c.230]

Теория гипохромизма основывается на учете электростатического диполь-дипольного и поляризационного взаимодействий дипольных моментов перехода в упорядоченной системе биополимера. Можно улучшить расчеты, рассматривая вместо дипольных взаимодействий взаимодействия зарядов (монополей). Расчет дает [59] следующую величину отношения сил осцилляторов в жесткой (нативндй) и разупорядоченной (денатурированной) системах [c.287]

На рис. 5.14 показаны экспериментальные результаты, полученные для полиглутаминовой кислоты (ПГК) [59]. При pH 4,9 полимер имеет вид а-спирали, при pH 8 — клубка. Хорощо наблюдаются две полосы, возникщие в результате давыдовского расщепления, и сильный гипохромизм. Отнощение равно 0,7, что хорощо согласуется с теорией (см. [67]). [c.288]

Плоскости азотистых оснований параллельны друг другу в ДВОЙНОЙ спирали ДНК (см. стр. 489) и почти параллельны (угол 7°) в двуспиральных участках РНК (см. стр. 500). Гипохромизм полосы 2600 А ДНК достигает 407о- [c.290]

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

Теоретические расчеты взаимодействий в двойной спирали проводились в ряде работ, начиная с работы Де-Во и Тиноко [67] (см. также [6]). Важная идея работы [67] состояла в выявлении роли вертикальных взаимодействий между параллельными азотистыми основаниями ( sta king ). Известно, что между плоскими я-электронными циклами, расположенными параллельно друг другу, реализуются значительные дисперсионные взаимодействия (см. стр. 195). Поэтому молекулы красителей оказываются способными образовывать полимеры в растворе (так называемые полимеры Шайбе), обладающие своеобразными оптическими свойствами. Эти свойства связаны с экситон-ным механизмом передачи энергии возбуждения. В ДНК и в упорядоченных двуспиральных полинуклеотидах достаточно плотная параллельная упаковка оснований проявляется, в частности, в эффекте гипохромизма (см. 5.4). [c.503]

Нагревание раствора нативной ДНК при некоторых значениях pH и ионной силы вызывает разделение двойной спирали на две цепи, сворачивающиеся в статистические клубки. При этом значительно уменьшаются вязкость и оптическая активность, исчезает гипохромизм, т. е. возрастает интенсивность полосы поглощения в области 2600 А (см. стр. 498) [75]. Разделение на две цепи непосредственно доказывается центрифугированием ДНК, содержащей в градиенте плотности СзС (см. стр. 153). Клетки Е. соН, выращенные в среде, содержащей переносились в среду с обычным При делении клеток образовывались редуплицированные двойные спирали, в которых одна цепь содержала N , другая — До денатурации наблюдался один пик плотности 1,717 г/см , отвечающий двойным спиралям —N . После денатурации появляются два пика, а именно 1,740 и 1,724 г/см , отвечающие однонитевым клубкам соответственно с и Плотность повышается, так как клубки более компактны, чем спираль [76]. Прямые определения молекулярного веса ДНК показывают, что при денатурации он уменьшается вдвое [75, 77]. Образование клубков при денатурации непосредственно наблюдается в электронном микроскопе (рис. 8.15). [c.507]

Упорядочение структуры молекул тРНК сопровождается появлением гипохромизма (до 22%) [64], увеличением числа медленно обменивающихся протонов [74], уменьшением числа оснований, доступных для формальдегида [64] и различных нуклеаз [c.576]

Исследование оптических свойств полинуклеотидов также дало ряд интересных результатов. Согласно работе Фреско и Доти [981, полирибоадениливая кислота образует двухтяжевую спиральную структуру. Однако при нейтральном pH эта структура неустойчива и возникает, как показывают экспериментальные данные по ДОВ и гипохромизму [90], другая упорядоченная структура. В работах [81, 88] из анализа оптических свойств делается вывод, что нейтральная поли-А стабилизируется взаимодействиями между аденинами и образует одноцепочечную структуру. Холкомб и Тиноко [81] на основании измерения вязкости поли-А рассчитали персистентную длину в спиральной области, которая оказалась равной около 10 оснований или —34 А (персистентная длина двухтяжевой ДНК на порядок больше 400—450 А). [c.191]

Оптическое вращение Оптическое вращение Круговой дихроизм Гипохромизм Г иперхромизм Гиперхромизм [c.198]

Как известно, гипохромизм двойной спирали растет с длиной цепи. Гипохромизм РНК и денатурированной ДНК дает одинаковые величины, из чего можно заключить, что размеры шпилек, т. е. вторичная структура этих двух полинуклеотидов цезначительно отличаются. Однако разные типы РНК и денатурированной ДНК получены из разных источников и отличаются составом и последовательностью оснований и, по-видимому, распределение одноцепочечных и двухцепочечных участков в них различно. Поэтому мОжно говорить о разных вторичных структурах РНК и одноцепочечной ДНК. Например, нативная РНК, как следует из малоуглового рассеяния рентгеновских лучей, содержит большие области двухспиральной вторичной структуры [119—120], а однотяжевая ДНК из-за большого числа односпиральных участков более вытянута. [c.203]

Даже относительно бесструктурные полимеры, такие, как, например, денатурированная нагреванием ДНК или одноцепочечные гомополинуклеотиды, обнаруживают значительный остаточный гипохромизм. Это объясняется тем, что гипохромизм свойствен олигонуклеотидам и даже динуклеотидам соответствующей структуры. [c.144]

Рибосомную и вирусную РНК лучше рассматривать вместе, поскольку мы имеем здесь дело с молекулами, близкими как по своим размерам, так и по свойствам. Эти полирибонуклеотиды состоят, по-видимому, из одинаковых одноцепочечных и чрезвычайно гибких молекул, легко претерпевающих деформацию. В гидродинамическом отношении такие молекулы ведут себя как беспорядочно свернуты е клубки (особенно при низкой ионной силе и высокой температуре). Из этого вытекают следствия, о которых мы ун е говорили выше во-первых, сильная зависимость различных оптических и гидродинамических свойств этих полирибонуклеотидов от ионной силы и от некоторых других факторов и, во-вторых, близкое сходство ряда теоретических и экспериментальных параметров с соответствующими параметрами для других полиэлектролитов. Отдельные структурные компоненты в молекуле РНК связаны между собой так же, как они связаны в ДНК иными словами, молекула этого полирибопуклеотида представляет собой одиночную неразветвленную цепь, построенную из мономерных единиц, которые связаны между собой 3, 5 -фосфодиэфирным11 связями. Поскольку ОН-группа в положении 2 не замещена, полирибонуклеотиды расщепляются под действием не слишком концентрированной щелочи (что отличает их от полидезоксирибонуклеотидов) другие характерные для них реакции рассмотрены выше. Способность свободных аминогрупп вступать в реакции с такими соединениями, как НКОа и НСНО, у РНК выше, чем у ДНК (но ниже, чем у свободных нуклеотидов) однако не все остатки, по-видимому, одинаково реакционноспособны. Гипохромизм у РНК выражен слабее, а интервал денатурационного перехода у них значительно шире, чем у двухцепочечных ДНК. Кривые денатурации напоминают по форме кривые, получаемые при плавлении одпоцепочечных ДНК. Положение точки перехода у РНК, так же [c.155]

Длину волны Я обычно выбирают соответствующей максимуму поглощения динуклеозидмонофосфата. Другой величиной, с помощью которой характеризуют уменьшение интенсивности поглощения, является процентный гипохромизм Я, определяемый 6 формулой [c.237]

Гинохромные эффекты в динуклеозидмонофосфатах различного состава хорошо известны 5-62 3 хабл. 4.9 в качестве примера приводятся процентная гипохромия и процентный гипохромизм всех 16 возможных обычных динуклеозидмонофосфатов при трех значениях pH Видно, что во всех случаях наблюдается заметное понижение адсорбции УФ-света по сравнению с составляющими мономерами. Если оба основания в динуклеозидфосфате при данном pH заряжены одинаково, можно ожидать, что взаимодействия между ними не будет из-за отталкивания одноименных зарядов. И действительно, в большинстве случаев, наблюдается уменьшение гипохромных эффектов при протонировании или депротонировании обоих оснований в динуклеозидмонофосфате, хотя имеются и не совсем понятные исключения, когда гипохромия при этом возрастает (UpU и GpU при pH 7 и 11,5 соответственно). [c.237]

Таблица 4.9. Процентный гипохромизм Н и процентная гипохромия А динуклеозидмонофосфатов при различных pH (25° С, ионная сила 0,1)

Ренатурированпая ДНК обладает оптическими свойствами (гипохромизм, оптическое вращение, круговой дихроизм), соответствующими нативным препаратам [c.273]

Из физических свойств ДНК наиболее важным для специалиста в области физической биохимии является гипохромизм. Нуклеотиды, входящие в состав двухцепочечной молекулы ДНК, поглощают ультрафиолет в той же области, что и свободные нуклеотиды, однако интенсивность поглощения меньше, чем в случае эквивалентного количества свободных нуклеотидов. Это обусловлено взаимодействием пар оснований в структуре двойной спирали. Из-за л — л-взаимодействия между плоскостями колец оснований коэффициент экстинкцин каждого нуклеотида уменьшается. Поэтому нуклеотиды в составе двойной спирали ДНК обнаруживают так называемый гипохромизм. При постепенном нагревании раствора ДНК в конце концов достигается температура, при которой [c.34]

Было найдено, что оптическое поглощение некоторых дидезок-синуклеотидов примерно па 5—10% ниже, чем соответствующих мононуклеотидов [15, 19, 20], что противоречит той точке зрения, что гипохромизм не является результатом связывания нескольких мононуклеотидов. В соответствии с этим, гиперхромные эффекты наблюдали при разрушении большого числа олигорибонуклеотидов, характерные величины которых, приведенные в табл. 8-1 и 8-2, показывают, что эти эффекты, которые могут быть достаточно большими даже для динуклеотидов, быстро достигают предельных значений при длине цепей 5—6 нуклеотидов для каждой гомологической серии [21] и что они являются функцией не только сум- [c.520]

При более коротких длинах волн в области поглощения карбонильной группы (в производных 4,5-дигидроцитозина 2-карбониль-ная группа остается сопряженной с 1,6-двойной связью) некоторый небольшой гипохромизм еще сохраняется, но потеря ароматического характера такими производными приводит к образованию [c.525]

При изучении влияния олигонуклеотидов на спектры поглощения ряда красителей в видимой области было получено доказательство, подтверждающее тот факт, что плоскости пуриновых и пиримидиновых оснований в этих полимерах расположены друг над другом. Широко изучено связывание нуклеиновыми кислотами некоторых плоскостных основных красителей и аминоакридинов [35— 51]. Основные красители, проявляющие метахроматизм при взаимодействии с полиэлектролитами, характеризуются тем, что их водные растворы не подчиняются закону Ламберта — Бера. Это отклонение обусловлено агрегацией молекул красителя в концентрированных растворах. Долгое время считали, что агрегация происходит за счет того, что молекулы ароматического соединения укладываются друг над другом так, что их плоскости параллельны, причем нити агрегатов удерживаются вместе за счет лондоновских дисперсионных сил, возникающих между я-электронными системами, вследствие чего появляются изменения в спектре поглощения в видимой области. Связывание таких красителей нуклеиновыми кислотами в разбавленном растворе приводит к аналогичным эффектам (рис. 8-2). Прямая корреляция метахроматичности красителей (за счет определенной упаковки молекул) с гипохромизмом олигонуклеотидов вытекает из тех наблюдений [52, 53], которые показывают, что силы, действующие между циклами соседних ионов в агрегатах красителей в концентрированных растворах, характеризуются равновесным расстоянием 3—4 А. Отрицательный дихроизм окрашенных волокон ДНК (при использовании толуидинового голубого) в видимой области указывает на то, что в таких случаях плоскостные поглощающие группировки красителя расположены в основном под [c.528]

Биофизика (1988) -- [ c.142 , c.144 ]

Основы биологической химии (1970) -- [ c.144 ]

Окислительно-восстановительные полимеры (1967) -- [ c.189 ]

Биофизика Т.1 (1997) -- [ c.363 ]

Флеш-фотолиз и импульсный радиолиз Применение в биохимии и медицинской химии (1987) -- [ c.167 ]

Биохимия Т.3 Изд.2 (1985) -- [ c.138 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология