Нуклеиновые кислоты, первичный синтез

Синтез нуклеиновых кислот. Первичный синтез пуриновых оснований в тканях осуществляется в результате ферментативных превращений глицина, глутамина, муравьиной и аспарагиновой кислот, а также СО2. Образуется он при участии рибозофосфата через инозиновую кислоту [c.225]

В природе синтез белков всегда направлен на формирование определенной первичной структуры и протекает в водных средах при обычных температурах в соответствии с универсальным генетическим кодом под влиянием специфических ферментов. Основная схема этого процесса в настоящее время уже известна. Всю генетическую информацию, обеспечивающую формирование определенной первичной структуры полипептидных цепей и макромолекул белка, несут важнейшие биополимеры, относящиеся к классу сложных полиэфиров, - нуклеиновые кислоты. Эта информация определяется последовательностью соединения друг с другом различных нуклеотидных оснований - звеньев этого полимера. [c.349]

Главный акцент сделан на характеристику структуры белков и нуклеиновых кислот — прежде всего в плане описания их химических свойств и методов химического синтеза. Хотелось бы подчеркнуть, что рассмотрение проводится главным образом на уровне первичной структуры, когда детально, шаг за шагом, ана-лизируется множественная реакционноспособность этих биополимеров, объясняются их свойства на основе химических превращений функциональных группировок и их ансамблей. Что же касается проблемы химического синтеза, то она изложена весьма полно и отражает сложившиеся сейчас подходы к искусственному получению как олигомеров, так и достаточно крупных биополимеров этого типа. [c.6]

Разработаны прекрасные методы определения первичной структуры, т. е. последовательности нуклеотидов в ДНК и РНК. Эти методы охарактеризованы в 7.8. С их помощью прочитаны тексты многих генов, а также транспортных и других видов РНК. Установление первичной структуры нуклеиновой кислоты является сейчас более простой задачей, чем установление последовательности аминокислотных остатков в белке. Ряд генов уже синтезирован — впервые такой синтез провел Корана в 1970 г. [c.40]

Само существование фиксированной первичной структуры у белковой цепи доказывает, что в клетке должна быть заложена программа построения этой структуры. Текст не может возникнуть в результате случайных встреч аминокислот — подобно типографскому тексту он должен набираться на некоторой матрице. Это понимал уже Кольцов задолго до открытия роли нуклеиновых кислот. Он считал, что роль матрицы, ответственной за синтез белка, играет также белок. Сейчас мы знаем, что матрицами служат молекулы ДНК и РНК. Для набора текста необходим генетический код. Матричный принцип биосинтеза белка является основным для молекулярной биологии и молекулярной биофизики. [c.262]

Число примеров возможных, но пока неосуществленных каталитических реакций можно было бы увеличивать до бесконечности. То, что во многих, а может быть даже в большинстве случаев реакции, разрешенные термодинамически, в принципе поддаются реализации с помощью катализаторов, показывает биокатализ. В любой живой клетке происходят сотни и тысячи тончайших каталитических процессов, поражающих своей слаженностью и совершенством. При этом в клетке исключается использование основных методов форсирования химических реакций с помощью повышения температуры и давления или применения необычных растворителей. При комнатных и даже несколько более низких температурах в растениях совершается каталитический фотосинтез углеводородов и тесно с ним связанные термические каталитические синтезы всей остальной широчайшей гаммы веществ, требующихся для жизнедеятельности организма. Высшие растения, прекрасно ассимилирующие углерод из СО2, неспособны усваивать азот воздуха но существуют микроорганизмы (бактерии, грибки), которые осуществляют эти реакции без прямого участия энергии света. Продукты таких первичных каталитических синтезов у микроорганизмов далее также каталитическим путем превращаются в аминокислоты и азотные основания, из которых построены белки и нуклеиновые кислоты, а также различные другие азотные соединения живой клетки (алкалоиды и т. д.). Существуют бактерии, способные осуществлять каталитически весь комплекс биохимических процессов, в том числе синтез аминокислот,. [c.9]

Синтез формальдегида и цианистого водорода в первичном безжизненном океане дает ключ к разгадке тайны появления двух основных составляющих жизни — белков и нуклеиновых кислот. [c.12]

Важное биологическое значение нуклеиновых кислот состоит в том, что они осуществляют хранение и передачу наследственной информации, а также определяют синтез нужных белков в клетке и его регуляцию. По химическому строению нуклеиновые кислоты представляют собой линейные (неразветвленные) цепочки, составленные из остатков большого числа нуклеотидов указанных выше типов. Как и для белков, для нуклеиновых кислот характерна первичная и вторичная структура. Важнейшей характеристикой данной нуклеиновой кислоты является ее первичная структура, т. е. последовательность чередования входящих в ее состав четырех [c.444]

Как видно из материала предыдущего раздела, задача установления первичной структуры нуклеиновых кислот является весьма сложной и разрешена пока лишь в некоторых простейших случаях. В связи с этим большое значение для исследований связи структуры и реакционной способности, а также биологической активности приобретают модельные олиго- и полинуклеотиды определенного строения. Некоторые полинуклеотиды такого типа (см. стр. 64) получены из природных объектов, однако систематическое использование модельных полинуклеотидов для решения физико-химических и биологических проблем стало возможным только после разработки методов препаративного получения подобных соединений с помощью химического или ферментативного синтеза. Химические методы синтеза имеют значение для получения олигонуклеотидных соединений для получения же полинуклеотидов применяются ферментативные и химико-ферментативные методы. [c.83]

Основная проблема радиобиологии заключается в том, чтобы узнать, какие процессы в клетке наиболее чувствительны к излучению. Исследования по облучению различных частей клетки микропучками излучения вместе с особенно заметными действиями излучения на хромосомы убедительно показывают, что наиболее чувствительной частью клетки является ядро. Это предположение до некоторой степени подтверждается и развивается теми биологическими исследованиями, в которых показана значительная радиочувствительность процесса синтеза ДНК- Эти наблюдения фокусируют внимание на нуклеиновых кислотах или нуклеопротеинах. Тем не менее биологический материал очень разнообразен по своей природе, а диапазон доз, используемых в радиобиологии, очень широк, и не в каждом случае важный первичный биологический акт должен ограничиваться ядром. [c.292]

Первичный эффект эгих гербицидов состоит в подавлении роста. Они влияют на процессы синтеза нуклеиновых кислот в концен- [c.39]

Сегодня ученые владеют методом анализа последовательности аминокислот в полипептидах (первичной структуры белка) и осуществляют такой анализ даже с помощью автоматического прибора. Все яснее становится картина пространственного контура белков, их структур высших порядков. Вопрос только во времени — и будут разработаны аналогичные методы анализа также и для нуклеиновых кислот. Тогда архитекторы биомолекул получат в руки точные строительные планы для синтеза белков и нуклеиновых кислот. [c.171]

В основе этого замечательного эффекта лежит стимулирующее действие, оказываемое кининами на нуклеиновый обмен. Кинины активируют процессы новообразования ДНК и РНК, они благоприятствуют процессам восстановления размеров и нормальной внутренней структуры ядерного аппарата, митохондрий и хлоропластов, нарушенной в результате отделения листьев от материнского растения. Восстанавливают кинины и количество рибосом, резко снижающееся у срезанных листьев. Регулирование процессов синтеза нуклеиновых кислот представляет собой первичный механизм действия цитокининов на метаболизм обработанных ими тканей. Весь сложный комплекс других сторон влияния кининов должен рассматриваться как следствие этого первичного эффекта. Аналогично ауксинам и гиббереллинам, цитокинины также являются эндогенными стимуляторами, в связи с чем их влияние проявляется в особенности четко при нарушении нормальных соотношений между отдельными органами растения, нарушении условий питания и других видах аномального состояния. [c.569]

Мы уже отмечали, что под действием ионизирующей радиации может происходит либо интерфазная, либо репродуктивная (митотическая) гибель клеток. Интерфазной гибели клетки предшествует появление пикнозов, затем, еще до вступления в митоз, клетка теряет способность к нормальной жизнедеятельности, а гибель ее происходит в момент митоза (или вскоре после него, по прошествии лаг-периода). Конкретные биохимические механизмы, приводящие клетку к гибели, еще в достаточной степени не установлены. Известно, что интерфазная гибель облученных лимфоидных клеток обычно не сопровождается ингибированием синтеза нуклеиновых кислот. По-видимому, ведущую роль в развитии процессов интерфазной гибели играет изменение проницаемости и структуры ядерных мембран, нарушение ядерного окислительного фосфорилирования (рис. V—4). Например, ядерное фосфорилирование в тимоцитах нарушается уже через один час после облучения крыс в дозах 0,25—1,0 Гр и восстанавливается через четверо суток. Через два часа после облучения в дозе 10 Гр способность ядер тимуса синтезировать АТФ полностью подавляется, а через четыре часа происходит снижение количества цитохромов Ь и с. Однако механизмы этих нарушений еще окончательно не установлены. Предполагаю. , что они связаны с первичным изменением ядерной мембраны, нарушением проницаемости мембран и выходом из них ряда веществ, активно влияющих иа процессы, осуществляющие синтез макроэргов и ядерное фосфорилирование. В дальнейшем [c.178]

Представим себе первичную полинуклеотидную эволюционную систему. В среде спонтанно, в результате флуктуаций, возникают разные последовательности нуклеотидов в небольших полимерных цепях — образуются низкомолекулярные нуклеиновые кислоты со случайной последовательностью мономеров. По этим возникающим в результате флуктуаций затравкам идет кристаллизация (матричное воспроизведение, размножение), на что расходуются мономеры из среды. В конкуренции за пищу —мономерный материал для полимеризации — происходит естественный отбор определенных последовательностей нуклеотидов по признаку наибольшей скорости матричного синтеза. [c.48]

Значительная часть органических кислот используется в корне в качестве акцепторов для первичной ассимиляции аммиака с образованием аминокислот. Аминокислоты и амиды служат основными транспортными формами азота, поступающего в надземные органы растения, а кроме того, являются исходным материалом для синтеза в корне всех азотсодержащих органических соединений (белков, пуриновых и пиримидиновых оснований, свободных нуклеотидов, нуклеиновых кислот и др.). [c.266]

Н.-мономерные звенья и промежут. продукты биосинтеза нуклеиновых кислот и нуклеотидкоферментов (см. Коферменты), участники мн. др. процессов в обмене в-в (см., напр., Аденозинфосфорные кислоты), исходные в-ва для хим. и хим.-ферментативного синтеза олиго- и полинуклеотидов. Они широко применяются в биол. исследованиях. Так, мн. нуклеозид-5 -трифосфаты, модифицированные по моносаха-ридному остатку (с заменой гидроксила в положении 3 на атом Н, др. атом или группу), включаются с помощью полимераз в цепь нуклеиновой к-ты, обрывая ее рост (терми-нация цепи). Благодаря этому такие Н. широко используют при выяснении первичной структуры нуклеиновых к-т (метод Сенгера). [c.305]

В Советском Союзе молекулярная биология имела свою предысторию с серьезными научными заделами и традициями. Первые конкретные идеи о матричном механизме воспроизведения макромолекулярных хромосомных структур как носителей наследственности были высказаны еще в 1928 г. Н. К. Кольцовым. В 1934 г. в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова на кафедре биохимии растений под руководством А. Р. Кизеля были начаты исследования нуклеиновых кислот. Эти работы затем возглавил его ученик А. Н Белозерский, трудами которого была доказана универсальность распространения ДНК в живом мире и связь количественного содержания нуклеиновых кислот в клетках с интенсивностью роста и размножения. К моменту официального рождения молекулярной биологии в 1953 г., когда Дж. Уотсоном и Ф. Криком был сформулирован принцип структуры и воспроизведения ДНК, у нас в стране существовала собственная школа специалистов по нуклеиновым кислотам, готовая воспринять тенденции развития этой новой науки. Поэтому уже в ранний период становления молекулярной биологии, несмотря на определенные трудности и недостаток кадров, советскими учеными был сделан ряд принципиальных научных вкладов, среди которых обнаружение специальной фракции РНК. в последующем названной информационной РНК (мРНК), открытие временной регуляции синтеза информационных РНК на ДНК, тонерские исследования информационных РНК эукариотических клеток, расшифровка полной первичной структуры одной из тРНК, демонстрация возможности самосборки рибосом и т. д. [c.4]

Вопрос о способе возникновения первичной структуры белковой цепи в процессе матричного синтеза, идущего с необходимым участием других информационных макромолекул (молекул нуклеиновых кислот), представляет собой сложную физическую гфоблему. В связи с этим возникает физическая проблема генетического кода. Представление о генетическом коде исходит из предположения о существовании специфического молекулярного механизма превращения генетической информации в структурную функциональность белковых молекул. Это предположение имеет физический характер. [c.178]

Ряд физических проблем возникает в связи с функциональностью нуклеиновых кислот. Необходимо установить механизм конвариантной редупликации ДНК, механизм матричного синтеза РНК на ДНК и полипептидных цепей на комплексах мРНК с рибосомами. Необходимо решить проблему генетического кода — соответствия между первичной структурой ДНК (и, значит, мРНК) и первичной структурой белковой цепи. Недостаточно описать химизм биосинтеза белка, но следует выяснить физические и физико-химические механизмы и условия этого синтеза, в частности механизмы действия ферментов. Биофи. ика должна [c.488]

Строение нуклеиновых кислот. Участие их в синтезе клеточных белков. Синтез белков лежит в основе построения новых клеточных структур. Организмы синтезируют свои собственные гбелки, отличающиеся от белков других видов характером чередования аминокислот. Первичная структура белков определяет многие их биохимические особенности. Изменение чередования аминокислот в молекулах ферментов в некоторых случаях приводит к потере свойств катализатора. Чем же определяется последовательность расположения аминокислот при синтезе белков Для ответа на этот вопрос была выдвинута теория матриц. Согласно этой теории, в клетках имеется нечто подобное типографским матрицам или штампам, каждый из которых штампует белок определенного вида или точнее белок со строго определенным порядком расположения аминокислот в его полипептидной цепи. Роль матриц выполняют нуклеиновые кислоты. Нуклеиновые кислоты имеются во всех без исключения клетках. Различают две группы нуклеиновых кислот—дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты (РНК). ДНК содержится главным образом в клеточном ядре, РНК — Э ядре и цитоплазме. [c.122]

В природе встречаются две высокомолекулярные нуклеиновые кислоты дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК). ДНК находится преимущественно в хромосомах и представляет собой основной генетический материал клетки. Обычно в клетках содержится гетерогенный набор ДНК различных типов, 0тл1ичающихся последовательностью оснований. Гомогенную ДНК можио найти в бактериофаге. РНК служит посредником в передаче генетической информации от ДНК к белку при его синтезе. Больше всего ее в цитоплазме, особенно в рибосомах. Биологическая роль нуклеиновых кислот рассмотрена в последующих главах. В настоящей главе мы остановимся на элементах первичной структуры нуклеиновых кислот. [c.302]

Молодые клеточные оболочки состоят в основном из полисахаридов, однако, как показывает анализ хорошо отмытых препаратов клеточных оболочек, в них присутствуют также в небольших количествах липиды, нуклеиновые кислоты и значительное количество белковых веш еств. Процентное содержание полисахаридов в первичной оболочке варьирует у разных видов растений и в разных препаратах, однако, как правило, содержание полисахаридов в первичной оболочке достигает примерно 90% сухого веса. Пока еще нет исследований, посвященных биогенезу неуглеводных компонентов клеточной оболочки. Поэтому нам лишь остается предполагать, что они образуются в результате функционирования нормальных метаболических путей, достаточно подробно изученных и описанных. По-видимому, единственным исключением из этого правила являются белки оболочки. Как известно, клеточные оболочки богаты белками, в состав которых входит иминокислота оксипролин. Оксипролин, по-видимому, синтезируется из пролина, уже включившегося в белки, т. е. in situ [68]. Лэмпорт [47] показал, что кислород гидроксильной группы оксипролина ведет свое происхождение от молекулярного кислорода. Хотя синтез оксипролина протекает в растворимой системе, белок, содержащий эту иминокислоту, прочно связан с клеточными оболочками. [c.162]

Число лабораторий, занимающихся установлением первичной структуры нуклеиновых кислот, быстро растет. В случае РНК это во многом обусловлено обнадеживающими достижениями в установлении полной первичной структуры пятнадцати тРНК, двух 55 РНК и ряда внутренних и концевых участков вирусных и рибосомных РНК . В свою очередь эти достижения были бы невозможны без создания целого ряда высокочувствительных и надежных методик. Для многих исследователей работа по выяснению структуры нуклеиновых кислот является лишь частью другой проблемы, например синтеза или биохимической эволюции белков и нуклеиновых кислот. Стараясь удовлетворить разнообразные интересы, я попытался включить в книгу экспериментальные детали различных методов структурного анализа, а также описать некоторые потенциально интересные методики, которые по какой-либо причине не использовались. Надо надеяться, что включение этих методик будет стимулировать как их применение, так и дальнейшее усовершенствование. [c.14]

По-видимому, установлено первичное место действия циклогексимида в бактериальных системах. Ингибиторное действие циклогексимида на перенос аминокислот от зРНК и, таким образом, подавление синтеза белка могут объяснить другие действия препарата на синтез нуклеиновых кислот, о котором сообщалось выше. [c.199]

В 50-е годы раскрыт один из наиболее сложных процессов — синтез холестерина, который является не только компонентом клеточных мембран и липоидов плазмы крови, но и предшественником в синтезе биологически активных стероидов, в том числе гормонов-анаболиков. За это открытие американский ученый К. Блок, немецкий ученый Ф. Линнен и английский ученый Дж. Корнфорд в 1961 г. были удостоены Нобелевской премии. В 1953 г. Дж. Уотсоном и Ф. Криком была определена структура нуклеиновых кислот, что положило начало расшифровке генетического кода. Эти авторы также были удостоены Нобелевской премии, ф. Сенджером расшифрована первичная структура гормона инсулина, что дало возможность синтезировать его и использовать в медицинской практике. В 1957 г. американский ученый Е.В. Сазерленд открыл универсальный передатчик действия гормонов и медиаторов на внутриклеточные процессы — [c.13]

В гл. V и VI мы рассматривали факты, свидетельствующие о том, что специфические свойства и функции любого белка определяются не только относительным числом и последовательностью аминокислотных остатков, но также трехмерной структурой белка в целом. Кроме того, в настоящее время известно, что сама третичная структура есть функция первичной структуры, т. е. последовательности аминокислот, и упаковка белковых цепей не определяется непосредственно генетическими факторами. Далее, даже если первичная ассоциация нуклеотидов была небеспорядочной, все же, но-видимому, нет оснований считать, что полипептиды, синтезировавшиеся под контролем абиогенных полинуклеотидов, непременно должны были обладать биологически значимыми функциями. С другой стороны, ясно, что как окружающая среда, так и сами взаимодействующие элементы в силу присущих им свойств могут накладывать ограничения на процесс синтеза полипептидов (за счет взаимодействий между объединяющимися мономерами и за счет пространственных взаимодействий со средой). Если предполагаемая модель биогенеза, базирующаяся иа белках, верна, то у нас имеется готовое объяснение для механизма появления полинуклеотидов, содержащих информацию, которая имеет отношение только к биологически выгодным полипептидам. В противном случае, вероятнее всего, появлялись бы многочисленные бессмысленные полипептиды и перед нами встала бы проблема малоэффективной системы проб и ошибок. Итак, образовавшиеся прн добиологическом синтезе полипептидов последовательности могли быть результатом прямого взаимодействия мономеров и взаимодействия между окружающей средой и полимерсинтезирующей системой. Если была необходимость в наличии нуклеиновых кислот, то из этого непосредственным образом не следует, что кодируемая ими последовательность амино- [c.327]

Наглядный пример о совершенстве этого инструмента дает одно сопоставление. Работающий в США замечательный индийский химик Гобинда Корана недавно осуществил полный химический синтез отрезка двуспиральной ДНК, который является геном маленькой транспортной РНК. Конечно, это был блестящий результат, шедевр синтетического искусства и настойчивости. Но какой ценой этот успех был достигнут Потребовались усилия большого коллектива из нескольких десят-дов человек, свыше пяти лет напряженной работы и средства порядка нескольких миллионов долларов. А что дает для подобных целей ревертаза Обычно довольствовались получением лишь первичного продукта ре-вертазной транскрипции — то есть одной нити ДНК, а это требовало последующей достройки второй половины двойной спирали. Однако недавно в Москве Л. Киселеву удалось обнаружить, что при определенных условиях ревертаза может достроить и всю вторую цепь, то есть обеспечить получение полного гена. Был проведен и синтез полного гена — гена глобина белкового компонента гемо глобика. По размерам он примерно в четыре раза ( ) превышает ген нуклеиновой кислоты у Кораны. А совершен был этот синтез — благодаря применению ревер-тазы — в небольшой лаборатории, при двух-трех работниках, в скромных рамках лабораторного бюджета и за считанные недели работы. Проект Ревертаза оправдывает себя впечатляющими результатами [c.176]

Под действием хлорамфеникола немедленно прекращается синтез белка микроорганизмов, а синтез нуклеиновых кислот и пептидогликана при этом продолжается, хотя идет с меньшей скоростью. Все это указывает на то, что первичная мишень действия хлорамфеникола — синтез белка. Антибиотик ингибирует трансферазы бактериальных рибосом. Он легко взаимодействует с 50 8 субъединицей. Это позволяет использовать хлорамфеникол в качестве ингибитора белкового синтеза при различных лабораторных исследованиях, связанных с данным процессом (изучение системы фаг—хозяин, синтез адаптивных ферментов и др.). [c.437]

Какие особенности третичной структуры необходимы для выполнения данной функции и какие не важны для нее (если такие есть) Вообще говоря, для функционирования большинство белков и нуклеиновых кислот должны иметь интактную третичную структуру. Сравнивая структуру нативных и денатурированных форм, иногда можно выделить те черты третичной структуры, которые необходимы для биологической активности. В случае полифункциональной молекулы часто удается выявить участки, играющие разную функциональную роль, применяя разделение ее на части путем последовательного разрыва связей. Биологи считают, что биологическую роль играет вся первичная структура. Это предположение можно считать достаточно обоснованным, в противном случае трудно было бы понять, почему в ходе эволюционного отбора несущественные части не были элиминированы и не прекратился их синтез. Биологическая роль некоторых участков молекулы может проявляться лишь косвенным путем. Например, некоторые из них могут оказаться необходимыми для того, чтобы облегчить соответствующую укладку остальных частей. In vitro, однако, удаление определенных участков макромолекулы иногда не приводит к нарушению ее функций. Это, вероятно, означает, что мы до сих пор не понимаем всех тонкостей поведения этой макромолекулы или тех факторов, которые in vivo регулируют ее синтез, активность и распад. [c.33]