Комплементарные пары оснований

Рис. 3.3. Модель двойной спирали ДНК. Поперечные перекладины — комплементарные пары оснований, боковины - сахарофосфатный остов.

Важнейший метод получения рекомбинантных ДНК основан на способности нуклеиновых кислот быстро восстанавливать свою структуру после нагревания до 100 °С в сильно щелочной среде (pH 13). При нагревании до 100 С комплементарные пары оснований разрушаются и ДНК диссоциирует на две раздельные цепи. Этот процесс назван денатурацией ДНК ( плавлением ). Выдерживание комплементарных цепей при температуре 65 °С приводит [c.109]

Решающее значение для понимания биологических функций нуклеиновых кислот имело выяснение того факта, что возможно специфическое нековалентное взаимодействие между определенными парами оснований, входящими в состав остатков нуклеозидов полинуклеотидной цепи. Такое взаимодействие за счет образования водородных связей происходит между так называемыми комплементарными парами оснований таковыми являются пары [c.27]

Возрастание стабильности при повышении температуры иногда используют в качестве показателя гидрофобной природы связывания. Следует, однако, отметить, что эта закономерность не характерна для стэкинг-взаимодействия между комплементарными парами оснований в полинуклеотидах, которые при высоких температурах становятся менее стабильными (гл. 2, разд. Г. 10). [c.249]

Информация, необходимая для построения определенной аминокислотной последовательности, содержится в дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК). Молекула ДНК является полинуклеотидом, образованным основаниями аденином (А), гуанином (G), цитозином (С), тимином (Т), остатками фосфорной кислоты и 2-дезоксирибозой в качестве углеводного компонента. Все ДНК построены как регулярные двойные спирали, структура которых стабилизирована водородными связями между комплементарными парами оснований А — Т и О — С. В ДНК каждые три следующих один за другим нуклеотида (триплетный код) кодируют одну аминокислоту (189 — 192]. Для 20 протеиногенных аминокислот существуют 64 кодовые единицы (кодона), из которых по 6 приходится на аминокислоты Leu, [c.391]

Как уже отмечалось, образование комплементарных пар оснований (А-Т- иО-С-пар) было впервые постулировано Дж. Уотсоном и Ф. Криком при создании модели двойной спирали ДНК- Строение этих пар показано на рис. 12. Обе пары близки по форме и имеют одинаковые размеры. Они связаны осью симметрии второго порядка, но при этом псевдосимметричны при повороте на 180 вокруг оси, лежащей в плоскости рисунка (с выходом оснований из его плоскости), совпадают только СГ-атомы. [c.24]

Рис. 4.11. Схематическое изображение двойной спирали ДНК (а) и комплементарных пар оснований (бХ

Очевидно, что в двойной спирали структура комплементарной пары оснований не может определяться исключительно ее свойствами в изолированном состоянии. Наряду с горизонтальными взаимодействиями в паре существуют и вертикальные взаимодействия соседних неспаренных оснований (см. далее). Стабилизуется структура, оптимальная для двойной спирали как целостной системы. Вместе с тем возможность образования водородных связей между различными атомами, по-видимому, существенна для мутагенеза (см. 9.9). [c.503]

Комплементарные пары оснований при упоминании в тексте пишутся через точку. [c.24]

Переход молекулы в возбужденное состояние характеризуется перераспределением электронной плотности, т. е. изменением электронной структуры и вследствие этого ее реакционной способности. В связи с этим представляют интерес квантовохимические расчеты электронной структуры гетероциклических оснований нуклеиновых кислот в возбужденном состоянии (об их электронной структуре в основном состоянии см. гл. 3). Такие расчеты были выполнены главным образом для пиримидинов б1-бэ Получены также некоторые данные, характеризующие триплетное состояние пуринов и возбужденные состояния комплементарных пар оснований [c.627]

При обращении условий денатурации значительная часть водородных связей реконструируется. В концентрированных растворах ДНК это, ио-видимому, приводит к поперечному сшиванию и агрегации и отсюда — к образованию гелей. В менее концентрированных растворах такая реконструкция, вероятно, происходит даже при быстром охлаждении, и, кроме беспорядочных водородных связей, при этом возникают спиральные участки из комплементарных пар оснований. Это происходит, по-видимому, в результате локального зондирования и выбора наиболее устойчивой конформации, так как участки каждой из цепей должны обладать достаточной свободой передвижения относительно друг друга. Денатурированная ДНК характеризуется значительным гиперхромизмом при нагревании, что и указывает на такую реконструкцию. Натриевые соли ДНК, денатурированной нагреванием, дают диффузные рентгенограммы В-типа, но интенсивность рентгенограмм показывает, что большая часть спиральных структур образовалась заново беспорядочным образом [307]. Для денатурированной ДНК водородные связи могут образовываться самыми различными способами, но основными, ио-видимому, будут пары оснований с водородными связями между 6-амино- и 6-кетогруппами, т. е. цитозин-тиминовые и аденин-гуаниновые комбинации наряду со специфическими аденин-тиминовыми и гуанин-цито-зиновыми. [c.604]

Система координат на рис. 9.8 выбрана таким образом, что при 01 = 02 = О ось х проходит через атом С4 пиримидина и параллельна прямой, соединяющей атомы углерода гликозидных связей комплементарной пары. Основания при этом предполагаются плоскими, и для уотсон-криковских пар принимаются средние параметры, которые, по-видимому, практически не должны ме- [c.417]

Я был бы неправ, если бы оставил читателя с ощущением, что великие открытия могут быть сделаны как-то походя. И пример Уотсона при внимательном рассмотрении как раз опровергает такое представление. Просто за внешней бравадой автора Двойной спирали надо увидеть то, что было на самом деле. А была денная и нощная концентрация мысли на том, как же устроена ДНК. Был крайне важный контакт с химиком Джерри Донохью, в результате которого родилась идея комплементарных пар оснований аденин-тимин и гуанин - цитозин, краеугольный камень двойной спирали. Было и постоянное подогревание Фрэнсиса Крика в те минуты, когда тот уже не видел дальнейшего пути и терял интерес к проблеме. И была прежде всего уверенность в том, что ген — это ДНК, тогда как подавляющее большинство биологов думали, что ген — это белок. [c.132]

НЫ обрааовывать множество связанных водородны.ми связями пар другой структуры. Некоторые из эти.ч пар обнаруживаются экс-пери.ментально для производных нуклеозидов и нуклеотидов, а так-в ко.мплексах ряда синтетических полинуклеотидов. Однако квантово-механические расчеты показывают, что уотсон-криковские А-Т-(в случае РНК —А-1]-) и О-С-пары энергетически наиболее вьггодны. Происходит это потому, что в этих парах центры с повышенной и пониженной электронной плотностью оснований расположены оптимально друг относительно друга. Таки.м образом, комплементарные пары оснований в нуклеиновых кислотах стабилизированы преимущественно электростатнчески.ми взаимодействиями [c.25]

Поиск такой модели начинают с выявления с помощью ЭВМ вариантов вторичных структур с числом комплементарных пар оснований, близким к максимальному. Далее отбираются вторичные структуры, образование которых соответствует минимуму свободной энергии. Для этого используют специальные алгоритмы, которые позволяют учесть протяженность двуспиральных участков, количество и последовательность чередования О-С-, А-П- и О-и-пар в них, характер и размеры дефектов в этих участках и т. д. Такие алгоритмы создают на базе экспериментальных данных, полученных при изучении стабильности большого числа синтетических оли-гонуклеотидных комплексов, моделирующих одно- и двутяжевые участки РНК. [c.37]

Расстояния между атомами кислорода и азота, связанными водородными связями в комплементарных парах оснований ДНК (см. рис. 15.20), равны 280—300 пм. Энергия водородной связи уменьшается в два раза при увеличении расстояния а каждые 20 пм. Насколько вандерваальсов контакт между двумя центральными NH-группами раздвигает основания в нестабильной паре GT (по сравнению с комплементарными парами) Насколько слабее в этом случае будет водородная связь (Ответ примерно на 100 пм.) [c.470]

ДНК базируются на основополагающих работах Уотсона и Крика (1952 г.) [3.4.3]. Из данных рентгеноструктурного анализа и факта определенной упорядоченности структуры ДНК различного происхождения был сделан вывод, что две полинуклеотидных цепи тяжа) закручены в форме двойной спирали (рис. 3.4.1). При этом основания ориентированы перпендикулярно к оси спирали, расстояние между кольцами равно примерно 0,344 нм. На один виток спирали приходится 10 оснований в каждом из тяжей. Оба тяжа спирали удерживаются и стабилизованы за счет водородных связей и ван-дер-Ваальсовых взаимодействий между основаниями. При этом друг против друга располагаются так называемые комплементарные пары оснований тимин и аденин, цитозин и гуанин [3.4.4] (точнее остатки оснований) [c.665]

Аналогичные, хотя и более слабо выраженные явления, характеризуют рРНК и РНК некоторых вирусов. Это свидетельствует о том, что РНК в определенных участках молекулы складываются на себя так, что пары азотистых оснований, сближаясь друг с другом, образуют водородные связи между аденином и урацилом и между гуанином цитозином. Как подтверждают данные рентгеноструктурного анализа, структура этих участков спиральная. Таким образом, молекулы РНК имеют форму полинуклеотидных цепей, держащих короткие спирализованные участки с комплементарны парами оснований — АУ и ГЦ. В образовании указанных у частков занято от 40 до 70% всех нуклеотидов. [c.43]

Получение генов. Их возможно получать методом химического синтеза, выделением из геномов живых организмов, а также при помоши обратной транскриптазы, которая на соответствующей мРНК кодирует комплементарную ДНК (кДНК). Первый и второй методы имеют ограниченное применение. Химический синтез — достаточно длительная и дорогостоящая процедура. Вьщеление однородных фрагментов ДНК осуществляется при помощи ферментов-рестриктаз, которые узнают и расщепляют ДНК в строго фиксированных точках. Эти ферменты функционально связаны с модифицирующими метилазами следующим образом метилазы осуществляют метилирование в сайтах ДНК, которые атакуются рестриктазами. Метилирование защищает собственную ДНК клетки от неспецифической фрагментации, в то время как чужеродная ДНК немедленно разрушается. В месте разрыва полинуклеотидных цепей образуются, в частности, липкие концы, способные образовывать между собой комплементарные пары оснований. Открытие В. Арбером рестрикции и использование ее для получения генов было отмечено Нобелевской премией. В настоящее время идентифицировано более 500 рестриктаз, причем их название складывается из первой буквы рода микроорганизма и двух пер- [c.499]

Рис. 38. Образование водородных связей меязду комплементарными парами оснований

Молекула ДНК представляет собой комплекс из двух полимерных цепочек, связанных между собой межмолекулярными силами (рис. 4.2). Каждая цепочка в комплексе образует правую спираль (точнее, винтовую линию) и состоит из сахаро-фосфатного хребта с присоединенными к нему азотистыми основаниями четырех сортов — аденина (А), гуанина (Г), тимина (Т) и цитозина (Ц). Повторяющийся элемент цепочки (азотистое основание + сахар + фосфат) называется нуклеотидом. Таким образом, ДНК состоит из двух закрученных относительно друг друга полинуклеотид-ных цепочек. Существенно, что если связи между нуклеотидами внутри каждой цепочки являются жесткими, ковалентными и имеют энергию около 60 ккал/моль (3 эВ), то связи между полинуклеотидными цепочками по крайней мере на порядок слабее. Существует строгое правило компле-ментарности (соответствия) этих цепочек. Именно, всегда против аденина находится ТИМИН, а против гуанина цитозин. Комплементарность определяется стерическим соответствием оснований. При этом комплементарные пары оснований стабилизированы водородными связями (изображенными на рис. 4.3 пунктиром), электростатическими и ван-дер-ваальсовыми силами. Существенное значение для стабильности ДНК имеет взаимодействие между соседними парами оснований в двойной спирали. Параметры структуры ДНК следующие диаметр молекулы 20 А, расстояние между соседними парами оснований 3,4 А на виток спирали приходится 10 пар оснований, так что соседние пары повернуты относительно друг друга на угол [c.71]

Гены в хромосомах расположены линейно. Основным их веществом является ДНК-Этот полидезоксинуклеотид образует двойную спираль и содержит основания аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т), причем комплементарные пары оснований А —Т и Г —Ц стабилизируют структуру водородными связями. ДНК состоит из двух цепей, связанных друг с другом водородными связями (диаметр 20 А). При нагревании до 80 °С водородные связи разрываются и образуются две отдельные цепи. При охлаждении регенерируется спиральная структура. [c.355]

Научные работы относятся к биохимии и молекулярной биологии. Выполнил основополагающие исследования по выделению первого регуляторного белка, управляющего активностью лактозного гена (оперена), по изучению механизма специфического взаимодействия белков и ДНК, по установлению первичной структуры ряда ДНК, а также по клонированию гена— предшественника инсулина — и синтезу этого белка в бактериальной клетке. Совместно со своим сотрудником А. Мэксемом расщепил (1973) ДНК кишечной палочки посредством фермента — дезоксирибонуклеазы и выделил определенный участок (лак —оператор), который оказался двухцепочечным фрагментом, состоящим из 25 комплементарных пар оснований. Совместно с тем же сотрудником предложил (1977) один из удачных методов расшифровки первичной структуры ДНК, базирующийся на принципе локализации оснований по величине соответствующих фрагментов ДНК. [c.141]

Другой аспект гипотезы Уотсона-Крика состоит в том, что структура двойной спирали ДНК указывает способ, с помощью которого может быть точно воспроизведена содержащаяся в ДНК генетическая информация (рис. 27-13). Поскольку две цепи двойной спирали ДНК структурно комплементарны, их нуклеотидные последовательности несут комплементарную друг по отношению к другу информацию. Уотсон и Крик постулировали, что репликация ДНК в ходе деления клеток начинается с разделения двух цепей, каждая из которьк становится матрицей, определяющей нуклеотидную последовательность новой комплементарной цепи, образуемой с помощью репликативных ферментов. Была выска- зана мысль, что правильность репликации каждой из цепей ДНК должна обеспечиваться точным соответствием и стабильностью комплементарных пар оснований А=Т и 0=С в двух дочерних дуплексах, каждый из которых содержит одну цепь родительской ДНК и новро цепь, комплементарную этой родительской цепи. Было постулировано также, что каждая вновь образованная дочерняя двойная спираль попадает в дочернюю клетку без каких-либо изменений. В гл. 28 мы увидим, как эта гипотеза была экспериментально подтверждена. [c.864]

Г0 порядка. В зависимости от типа рестриктирующей эндонуклеазы в месте расщепления двухцепочечной ДНК образуются либо тупые , т.е. заполненные концы (как в случае описанной выше Hind II), либо выступающие концы (примером может служить эндонуклеаза Есо RI из Е. соН). В последнем случае два перекрывающихся конца называют липкими, поскольку они способны образовать друг с другом комплементарные пары оснований. [c.881]

Для полного восстановления исходной степени упорядоченности должны полностью восстановиться все комплементарные пары оснований. Это условие легко выполняется в случае гомополимеров, т. е. при образовании пар дГ дЦ, рУ рА или дАТ дАТ. Что же касается природных полинуклеотидов, то для них весьма высока вероятность беспорядочного и некомплементарного спаривания, в результате чего должны возникать структуры, содержащие лишь очень короткие комплементарные участки, а также участки с несовершенным спариванием (тип III на фиг. 56). Для того чтобы произошло полное восстановление структуры, такие участки с несовершен- [c.152]

Здесь и далее под термином однсспиральный полинуклеотид понимается однотяжевая структура, в которой имеются лишь межплоскостные (стопочные) взаимодействия между соседними основаннями цепи. Под термином двухспиральный полинуклеотид понимается структура, в которой помимо указанного стопочного взаимодействия наблюдается образование комплементарных пар оснований, принадлежащих различным участкам одной цепи или разным полинуклео-тидным цепям. В такие комплементационные взаимодействия могут вовлекаться все основания вдоль полинуклеотидных цепей (двухспиральная ДНК) или лишь некоторые из них — частично двухспиральные структуры (например, тРНК). [c.262]

Оценка количества спаренных оснований в молекуле 5S РНК проведена несколькими способами. Исходя из различий гипохромии при 255 ммк 306 нативной и обработанной формальдегидом 5S РНК из Е. соН (см. стр. 288), было сделано заключение о том, что в двухспиральные участки входит от 63% до 67—72% от общего числа нуклеотидов молекулы. Оценка относительного содержания комплементарных пар оснований аденин урацил и гуанин-цитозин з , проведенная по спектрам денатурации (см. стр. 288), дает величину 60—70% пар гуанин цитозин. При окислении адениновых ядер молекулы 5S РНК из Е. соИ моноперфталевой кислотой при 20° С реакционноспособными оказываются только 43,7% оснований, т. е. 23 адениновых звена, что согласуется с количеством пар аденин урацил, оцениваемым на основании спектров денатурации 3 . Таким образом, для 5S РНК, как и для тРНК, наблюдается высокая степень спирализации молекулы. [c.299]

На основании рентгеноструктурного анализа и правил Чаргаффа в 1953 г. Уотсон и Крик предложили двуспиральную модель строения ДНК (вторичная структура). Молекула ДНК построена из двух анти-параллельных полинуклеотидных цепей, образующих правую спираль (описано пять вариантов А-Е и Z-фopмa — левая спираль). Обе цепи удерживаются между собой водородными связями между комплементарными парами оснований (А-Т — две водородных связи, Г-Ц — три водородных связи). Углеводно-фосфорные остовы обеих цепей обращены наружу, а основания — внутрь спирали плоскости оснований параллельны и между ними имеется гидрофобное взаимодействие (стэкинг-взаимодействие). Вдоль оси отдельной цепи на каждые 0,34 нм приходится один мононуклеотид, шаг спирали 3,4 нм, в один виток укладывается 10 нуклеотидных остатков, диаметр спирали 2 нм. Отрицательно заряженные фосфатные группы, во-первых, образуют два спиральных желобка — малый и большой во-вторых, отталкиваются и стремятся вытянуть цепь ДНК. Именно поэтому в реальной клетке ДНК связана с положительно заряженными белками (протамины и гистоны) и полиаминами (спермин, спермидин). Структура ДНК может изменяться в зависимости от ионного микроокружения в клетке. [c.292]

Гибридизация ДНК - ДНК и ДНК - РНК. Если дуплексы ДНК, выделенные из клеток человека и мыши, денатурировать нагреванием по отдельности, а затем смешать и выдержать в течение многих часов при температуре ниже температуры плавления, то большая часть цепей мышиной ДНК отжигается с комплементарными цепями мышиной ДНК с образованием исходного дуплекса. Аналогичным образом большинство цепей ДНК человека воссоединяется с комплементарными цепями ДНК человека. Наряду с этим некоторое число одиночных цепей ДНК мыши будет связываться с одиночными цепями ДНК человека, в результате чего появляются гибридные дуплексы, в которых отдельные участки цепей ДНК мыши образуют двухцепочечные области с участками цепей ДНК человека (при наличии комплементарных пар оснований). Гибридные дуплексы возникают только при условии, что между ДНК двух разных видов существует комплементарное сходство в нуклеотидных последовательностях. Чем ближе родство двух видов, тем в большей степени их ДНК будут образовывать гибриды. Например, ДНК человека гораздо лучше образует гибриды с ДНК мыши, чем с ДНК дрожжей. При наличии комплементарных пар оснований возможно образование гибридных дуплексов ДНК — РНК. Например, в ходе транскрипции новосинтезируемая цепь РНК временно образует короткие отрезки гибридной двойной спирали ДНК — РНК (за счет спаривания ее оснований с основаниями матричной цепй ДНК). Гибридизационные тесты используют в биохимической генетике для определения того, насколько близки два вида для установления связи данной ДНК с какой-либо РНК для выделения и очистки генов и РНК и определения их нуклеотидных последовательностей. [c.300]

В силу своей плоской формы, а также гидрофобной природы основания в полинуклеотидах обнаруживают тенденцию к взаимодействию. Это так называемое стоночное взаимодействие оснований определяет ряд химических и физических свойств одноцепочечных нуклеиновых кислот, а также способствует образованию комплементарных пар оснований, обусловливая таким образом образование двухцепочечных полинуклеотидов. [c.103]

Комплементарные основания, поддерживающие структуру тРНК, как правило, консервативны. Двигаясь по часовой стрелке вдоль структуры клеверного листа, всегда можно обнаружить 7 комплементарных пар оснований в акцепторном стебле, 5-в Т /С-ветви, 5-в антикодоновой ветви и обычно 3 (иногда 4) в О-ветви. В пределах данной тРНК большинство комплементарных пар образуются в результате взаимодействия А—и и О—С, но иногда встречаются пары С—и, С—или А— /. Дополнительные типы спаривания менее стабильны, чем обычные пары, но и они способствуют образованию двуспиральной структуры в РНК. [c.86]

Три вида информационных переносов общего типа, протекающие в любых клетках, проиллюстрированы на рис. 11.1. Первый из них-это перенос информации от ДНК к ДНК, который имеет место в ходе по-луконсервативной репликации ДНК и обеспечивается принципом ком-плементарности оснований в обеих цепях двойной спирали ДНК, как это описано в гл. 4. Процесс переноса генетической информации от родительских к дочерним молекулам с точным образованием комплементарных пар оснований контролируется весьма сложной ферментативной системой. Рассмотрение деталей этого процесса мы отложим до гл. 13. [c.35]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология