Двойная спираль расплетание

По мере продвижения комплекса элонгации, содержащего РНК-полимеразу (кор-фермент) по кодирующей цепи, должно происходить расплетание ДНК. Оно необходимо для правильного образования комплементарных пар со встраиваемыми в цепь РНК рибонуклеотидами. Размер расплетенного участка ДНК постоянен в течение всего процесса транскрипции и составляет около 17 пар на молекулу полимеразы (судя по всему, он не зависит от транскрибируемой последовательности ДНК). Это позволяет предположить, что РНК-полимераза ассоциирована с дополнительным фактором, проявляющим расплетающую активность, благодаря которой и раскрывается спираль ДНК. Тот факт, что для протекания транскрипции двойная спираль ДНК должна развернуться, а цепи разойтись (по крайней мере временно), означает неизбежность некоторого нарушения структуры нуклеосом. [c.83]

Расплетание (верхний рисунок) дает две новые цепи. Внизу конфигурация молекулы ДНК — двойная спираль [c.352]

С) высокой вязкостью. Если такой раствор нагреть до температуры выше 80-90°С или довести его pH до экстремальных значений, то вязкость раствора резко упадет, что указывает на изменение физического состояния ДНК. Мы уже видели, что высокая температура и экстремальные значения pH приводят к денатурации, или раскручиванию глобулярных белков (разд. 6.12). Точно так же высокие температуры и экстремальные значения pH вызывают денатурацию, или расплетание, двухцепочечных спиралей ДНК, разрушая водородные связи между спаренными основаниями и гидрофобные взаимодействия, с помощью которых удерживались вместе уложенные в стопку основания. В результате двойная спираль расплетается с образованием хаотических, беспорядочных одноцепочечных клубков до тех пор, пока обе цепи, наконец, не разделятся полностью. При денатурации (ее называют также плавлением) ковалентные связи в остове молекулы не разрываются (рис. 27-14). [c.865]

На стадии элонгации в ДНК расплетено примерно 18 н. п. Примерно 12 нуклеотидов матричной нити ДНК образует гибридную спираль с растущим концом цепи РНК (рис. 84). По мере движения РНК-полимеразы по матрице впереди нее происходит расплетание, а позади — восстанов.ление двойной спирали ДНК. Одновременно освобождается очередное звено растущей цепи РНК из комплекса с матрицей и РНК-полимеразой. Эти перемещения должны сопровождаться относительным вращением РНК-полимеразы и ДНК- Трудно себе представить, как это может происходить в клетке, особенно при транскрипции хроматина. Поэтому не исключено, что для предотвращения такого вращения двигающуюся по ДНК РНК-полимеразу сопровождают топоизомеразы. [c.139]

Фермент полимераза способствует расплетанию спирали на отдельные одиночные цепи и, если в среде присутствуют готовые нуклеотиды (соединения типа основание— углевод — фосфат), то вследствие действия того же принципа комплементарности они присоединяются к основаниям одиночных цепей. В результате снова образуется двойная спираль ДНК в этом состоит механизм ауторепродукции дезоксирибонуклеиновой кислоты — воспроизведение определенного химического кода. [c.156]

Двойная спираль упакована в компактную структуру, образованную за счет взаимодействий с целым рядом белков (главным образом основного характера), называемых гистонами. Такая компактизация может выполнять регуляторные функции и имеет также определенный практический смысл . Дело в том, что ДНК ядра клетки при полном расплетании достигает длины 1 м. Хромосомные белки упаковывают гигантскую молекулу в ядро объемом всего лишь в несколько кубических микрон. [c.36]

Считают, что в процессе элонгации примерно 13 нуклеотидов РНК образуют гибридную спираль с матричной нитью расплетенной ДНК (всего на этой стадии в ДНК расплетено примерно 18 нуклеотидов). По мере движения РНК-полимеразы по матрице впереди нее происходит расплетание, а позади восстановление двойной спирали ДИК. Одновременно происходит вытеснение очередного звена растущей цепи РНК из комплекса с матрицей. [c.619]

Кинетические процессы, соответствующие конформационным изменениям в нуклеиновых кислотах, характеризуются широким диапазоном времен релаксации. Образование изолированных пар оснований и стэкинга оснований происходит за время порядка наносекунд. Короткие двойные спирали могут образовываться с константой скорости около 10 М с При этом быстро образуется неустойчивый зародыш спирали, а лимитирующей стадией является, по-видимому, образование второй или третьей пары затем происходит быстрый рост спирали. Кинетика денатурации коротких спиралей оказывается очень быстрой и характеризуется высокой энергией активации. Напротив, кинетика плавления ДНК очень сложна и может быть очень медленной. Это связано с расплетанием частично денатурированной двойной спирали, которое лимитируется трением. [c.380]

В 1953 г. Дж, Уотсон и Ф. Крик сумели правильно интерпретировать данные рентгеноструктурного анализа ДНК, накопленные в лабораториях Р. Франклин и 14. Уилкинса, и на их основе построить модель пространственной структуры ДНК- Они показали, что макромолекула ДНК — это регулярная двойная спираль, в которой две полинуклеотидные цепи строго комплементарны друг другу. Из анализа модели следовало, что после расплетания двойной спирали на каждой из полинуклеотидных цепей может быть построена комплементарная ей новая, в результате чего образуются две дочерние. молекулы, не отличимые от материнской ДНК. Через пять лет М. Мезельсон и Ф. Сталь экспериментально подтвердили этот механизм, а несколько раньше (1956) А. Корнберг открыл фермент ДНК-полимеразу, кщ-орый на расплетенных цепях, как на матрицах, синтезирует новые, комплементарные им цепи ДНК. [c.6]

В хромосоме Е. oli содержится ДНК длиной больше 1 мм, упакованная в клетке, длина которой пе превышает 2 мкм. Длина диплоидной ДНК, содержащейся в клетках человека, размер которых не превышает 20 мкм, достигает 1,5 м. Расплетание двойных спиралей ДНК в репликационных вилках требует быстрого вращения цепей (разд. А, 3,а). Хотя с чисто химической точки зрения процесс расплетания 3000 оснований за одну секунду не представляет проблемы, все же трудно представить себе, как две копии реплицируемой хромо-со.мы даже в клетках Е. oli могут разделяться, не запутываясь. Частично ответить на этот вопрос можно, если вспомнить о существовании ДНК-расплетающпх белков (разд. Д, 5, в), а также ДНК-релаксирую-щих , или раскручивающих , ферментов [185, 186] (см. также рис. 2-27). Важную роль играет при этом также организация хромосомы. [c.271]

ДНК-геликазы были впервые выделены как белки, которые, присоединяясь к одиночной цепи ДНК, катализируют гидролиз АТР. Как уже отмечалось в гл. 3, гидролиз АТР может циклическим образом изменять форму молекулы белка, вследствие чего белок будет производить механическую работу (см. разд. 3.4.11). Именно этот принцип лежит в основе быстрого неремещения ДНК-геликаз по одиночной цени ДНК. Встречая на своем пути участок двойной спирали, эти ферменты продолжают двигаться вдоль своей цепи и тем самым расплетают двойную спираль (рис. 5-44). Расплетание ДНК-снирали в области репликационной вилки, вероятно, осуществляется двумя совместно действующими ДНК-геликазами, одна из которых перемещается по ведущей цепи, а другая - по отстающей. Ясно, что две эти геликазы должны двигаться вдоль одиночных ценей ДНК в противоположных направлениях, т. е. это должны быть разные ферменты. Действительно, оба указанных типа ДНК-геликаз удалось обнаружить. Нри этом исследования на бактериях показали, что главную роль играет ДНК-геликаза отстающей цепи. Причины этого мы обсудим ниже. [c.292]

Белки, дестабилизирующие спираль (их называют также белками, связывающими однопеночечную ДНК или 88В-белками). связываются с одиночными цепями ДНК, не закрывая оснований, т. е. оставляя их доступными для спаривания. Сами они не способны расплетать длинные молекулы ДНК, но, присоединяясь к одиночным цепям ДНК, они тем самым способствуют любому процессу расплетания спирали они, например, помогают ДНК-геликазе расплетать двойную спираль в репликационной вилке. На матрице отстающей цепи 88В-белки кооперативным образом связываются с одноцепочечными участками ДНК и предотвращают здесь образование шнилек , небольших двухспиральных структур, которые могли бы помешать синтезу ДНК. осуществляемому ДНК-полимеразой (рис. 5-45). [c.292]

Все природные ДНК, за немногим исключением, являюt я совершенными двойными спиралями, состоящими из двух комплементарных одиночных цепей. Тем не менее, согласно современным представлениям, в процессе копирования хранимой в ДНК информации при репликации или в процессе считывания этой информации при транскрипции в молекуле ДНК должны образовываться локальные одноцепочечные области путем расплетания двойной спирали с помощью белков-посредников. Поэтому эксперименты, в которых изучаются характеристики перехода между двух- и одноцепочечной конформациями ДНК, имеют первостепенное биологическое значение. Большинство физических исследований таких переходов были проведены на ДНК в отсутствие белков. Простота этой системы значительно облегчает ее изучение. Некоторые из этих экспериментов мы рассмотрим в данной главе. В конечном счете нам не избежать сложной проблемы учета белков, чтобы понять их роль в рассматриваемых физических процессах. [c.262]

Ключ к пониманию всех этих удивительных особенностей кинетики дают физические процессы, которые происходят при денатурации ДНК. Большая часть зародышей денатурированных областей образуется в середине молекулы ДНК, поскольку вероятность расположения АТ-обогашенных участков именно на концах цепей мала. Для роста зародышей необходимо раскрытие пар оснований. Поскольку ДНК является двойной спиралью, раскрытие может происходить, только если один конец растушей петли врашается относительно другого (рис. 23.18). Такое врашение, сопровождающее расплетание, должно происходить вокруг оси спирали. В начальные моменты времени (или при малых степенях денатурации) врашение осуществляется сравнительно легко. Этот процесс зависит от выигрыша свободной энергии АС при выплавлении пары. Ему препятствует трение, но оно довольно мало для длинной палочки, вращающейся вокруг своей продольной оси. По оценкам, начальная скорость вращения достигает 10 оборотов в минуту. Однако по мере плавления вместо довольно обтекаемой спирали появляются объемистые клубкообразные области. Трение при вращении этих областей значительно больше и скорость расплетания ДНК уменьшается. Увеличение трения приводит к тому, что раскручивание цепей становится лимитирующей стадией для оставшейся части процесса плавления. В результате скорость денатурации падает, приближаясь к конечному значению А , которое соответствует плавлению последней небольшой доли пар оснований. Уменьшение при увеличении конечной степени денатурации можно объяснить тем, что при этом возникает все больще клубкообразных областей большего размера. Те же соображения объясняют и заметное уменьшение при увеличении молекулярной массы. Одним из доказательств. [c.346]

В ранних работах лля этилия была получена оценка ф = - 12° при исследовании интеркаляции методом дифракции рентгеновских лучей в пленках и с помощью построения пространственных моделей. В случае щелочного титрования было принято допущение, состоящее в том, что для расплетания одного витка двойной спирали необходимо, чтобы в нем были депротонированы все С и Т. Значения т, полученные в обоих случаях, оказались довольно близкими. В действительности, однако, такое совпадение было, вероятно, в значительной мере случайным, поскольку более поздние оценки ф примерно в два раза превышают ранее полученное значение. Помимо неопределенности в значении ф, существует еще несколько обстоятельств, затрудняющих практическое использование соотношения (24.3). Согласно данным, представленным на рис. 24.6, скорости седиментации форм 1 и II ДНК перекрываются в довольно широкой области, из-за этого трудно точно определить Как мы увидим далее, измерения степени связывания, которые необходимы для того, чтобы определить представляют более сложную задачу в случае сверх-спиральных молекул, чем для незамкнутых кольцевых молекул или линейных двойных спиралей. В конечном счете все, что нам удается найти из опыта, это то значение V, при котором т по абсолютной величине минимально. Но мы не знаем, действительно ли т равно нулю в той точке, которую мы на основании опытных данных называем Принимая во внимание термодинамику сверхспирализации, следует ожидать, что у релаксирован-ных молекул все еще остается некое распределение по значениям т, и если это распределение не является симметричным относительно нуля, то среднеседиментационный минимум не обязательно будет соответствовать тому количеству связанного красителя, которое получается из уравнения (24.3). [c.400]

Молекулы ДНК выполняют две разные функции. Первая — последовательность пуриновых и пиримидиновых оснований каждой цепи служит матрицей, с которой копируется новая цепь. Вторая -гены, составляющие ДНК, детерминируют синтез ферментов и других белков, необходимых для синтеза новых молекул ДНК. При репликации в особом участке двойной спирали ДНК происходит расплетание цепей. В результате каждая цепь начинает функционировать как матрица, на которой синтезируется новая, комплементарная цепь (рис. 1.19). Таким образом, каждая из обеих образовавщихся дочерних спиралей получает одну цепь от родительской спирали, а другую-образованную в результате синтеза de novo. Несмотря на кажущуюся логическую простоту, процесс репликации в действительности очень сложен и для его осуществления необходимо множество белков. Важ-нейщими из них являются ферменты, называемые ДНК-полимеразами. Их роль в репликации состоит в сборгк полинуклеотидных цепей из отдельных [c.32]

Для осуществления комплементарного копирования цепей двух цеп очечная ДНК должна постепенно рас1фучиваться. Раскручивание, или расплетание, спирали происходит только в локальном участке репликативной вилки. Расплетание—это не спонтанный процесс, в нем участвуют белки двух типов (рис. 2.21). Одни из них, называемые ДНК-гелика-зами, используют для разделения цепей энергию, высвобождающуюся при гидролизе АТР до АОР. Геликазы часто функционируют в составе комплекса, осуществляющего перемещение репликативной вилки и репликацию расплетенных цепей (разд. 2.1). Вообще говоря, для расплетания достаточно одного геликазного белка, но для того, чтобы максимизировать скорость раскручивания, несколько геликаз могут действовать совместно. Белки второго типа, дестабилизирующие спираль,— это белЕИ, связывающиеся с одвоцепочечными участками и тем самым стабилизирующие расплетенный дуп-лею . Итак, геликазы вызывают локальное раскручивание двойной спирали, а другие специфические белки тотчас связываются с образовавшимися одноцепочечными участками, обеспечивая условия для комплементарного спаривания. [c.82]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология