Азотистые спаривание

Получить такие мутации, как замена ОС-пар на АТ-пары, можно простым химическим способом, а именно обработав нх азотистой кислотой (НМОг), которая осуществляет дезаминирование аминогрупп до гидроксильных групп. При этом цитозин превращается в урацил, который спаривается уже не с О, а с А. Таким образом, происходит по существу простое замещение или транзиция (разд. Г, 1). Под влиянием азотистой кислоты аденин превращается в гипоксантин, который (подобно гуанину) имеет тенденцию спариваться не с Т, а с С. (Гуанин также можно превратить в ксантин, однако такая замена не оказывает, по-видимому, существенного влияния на спаривание.) Многие другие химические модификации оснований также мутагенны. Так, например, к атому углерода в шестом положении в пиримидинах может присоединяться гидроксиламин, обладающий слабыми мутагенными свойствами. К наиболее сильным мутагенам относятся алкилирующие агенты. Эти соединения независимо от того, действуют ли они по или [c.289]

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]

Комплементарное спаривание — взаимно однозначное соответствие связываемых между собой молекулярными взаимодействиями азотистых оснований (А—Т, Г—Ц) в молекулах ДНК и РНК соединение по принципу соответствия (дополнительности) формы ( выступ — паз ), связывающее между собой нити в двойной спирали. [c.189]

Один виток каждой спирали содержит 10 нуклеотидов, диаметр двойной спирали около 2 нм. Азотистые основания обеих цепей находятся внутри двойной спирали и соединены друг с другом водородными связями. Связывание (спаривание) азотистых оснований осуществляется строго определенным образом. Аденин всегда соединяется с тимином, а гуанин - с цитозином, причем все без исключения основания одной цепи спарены с основаниями второй. Вследствие этого обе нуклеотидные цепи, образующие молекулу ДНК, имеют одинаковую длину и пространственно соответствуют друг другу. Если в каком-то месте одной цепи находится аденин, то обязательно напротив него в другой цепи присутствует тимин, а напротив гуанина всегда располагается цитозин. [c.16]

Как было указано в предыдущем разделе, известны две реакции модификации, приводящие к совершенно отчетливому изменению характера комплементарного спаривания отдельных нуклеотидов в одноцепочечных полимерах. Так, молекулы информационной нуклеиновой кислоты, обработанные гидроксиламином при рЫ 5—6 или азотистой кислотой при pH 4—5, в целом не претерпевают никаких модификаций, за исключением изменений у 1— 3 цитозинов и аденинов (или только аденинов — в случае воздействия азотистой кислоты). Характер спаривания для этих оснований становится таким, как у урацила и гуанина соответственно [c.204]

Одной из причин транзиций служит химическое превращение одного основания в другое. К обычному классу мутагенов относят соединения, взаимодействующие с одним или более основаниями и изменяющие их тип спаривания. Например, основной эффект азотистой кислоты за- [c.37]

Та же самая реакция дезаминирования превращает цитозин в урацил. Однако у Е. соИ есть фермент урацил-ДНК-гликозидаза, удаляющий остаток урацила из ДНК (см. гл. 32). В результате остается неспаренный остаток G, и система репарации по правилам обычного спаривания включает цитозин. Вероятно, эта система достаточна для защиты ДНК от последствий спонтанного дезаминирования (хотя и недостаточна для защиты от мутагенного действия азотистой кислоты см. рис. 2.17). Но в случае дезаминирования 5-метилцитозина получается тимин, который является обычным компонентом ДНК. В этих условиях система репарации бездействует, и в результате возникает мутация. [c.40]

В настоящей работе мы будем придерживаться классического подразделения уровней организации биоструктур [28]. Первичной структурой является последовательность звеньев (биомолекул), входящих в макромолекулы (аминокислот в белках, нуклеотидов в нуклеиновых кислотах, углеводных остатков в полисахаридах). Вторичная структура — упорядоченное расположение основной цепи макромолекулы (а-спираль или р-структура в белках, характер спаривания азотистых оснований в спиральных участках нуклеиновых кислот). [c.34]

Таким образом, дезаминирование гуанина не влечет за собой мутаций. Справа — последовательные стадии спаривания оснований при репликациях ДНК, обработанной азотистой [c.312]

Детальный анализ всевозможных вариантов образования водородных связей между основаниями показал, что в биспиральной молекуле ДНК основания уложены парами пурин из одной цепи и пиримидин из другой в соответствии с правилами Чаргаффа. Поскольку ориентация оснований на плоскости не является, очевидно, произвольной, и основания в полинуклеотидах представлены в лактамной форме, наиболее вероятными были признаны пары аденин-тимин и гуанин-цитозин. Этот способ спаривания получил в дальнейшем экспериментальное подтверждение. Избирательность взаимодействия пар А-Т и Г-Ц принято выражать термином комплементарность , а соответствующие азотистые основания называют комплементарными. Стабильность А-Т оснований обеспечивается двумя водородными связями, а пар Г-Ц - тремя, что в свою очередь определяется особенностями расположения функциональных групп азотистых оснований. Длина водородных связей между основаниями составляет около 0,3 нм. Таким образом, комплементарными оказываются не только отдельные основания, но и дезоксирибонуклеотидные цепи ДНК [c.108]

Независимо от типа РНК синтезированный в клетке продукт транскрипции (см. главу 13) всегда представлен единственной цепью, упакованной во вторичную структуру не случайно, а в соответствии с программой ДНК. Поскольку в составе РНК имеются свободные 2 -оксигруппы рибозы, не связанные со стандартным крик-уотсоновским спариванием азотистых оснований, появляются дополнительные возможности образования вторичной и третичной структур, содержащих выпуклости, щпильки, или крестообразные структуры. Особенности структуры тРНК имеют прямое отнощение к процессу трансляции, поэтому более подробно они рассмотрены в разделе биосинтеза белка (глава 14). [c.111]

Однонитевые макромолекулы всех типов РНК свёрнуты в клубки, отдельные участки которых могут быть спирализованы в двойную спираль за счёт спаривания азотистых оснований в этих участках. Чем больше ионная сила раствора, в котором находится РНК, тем больше доля спирализованных участков. В образовании таких спирализованных структур, чередующихся с аморфными участками, принимают участие от 40 до 70 % всех нуклеотидов РНК. Наибольший процент спирализации обнаружен у тРНК. При нагревании растворов РНК наблюдается переход "спираль - клубок" (так называемое молекулярное плавление). Особенностью маяекул РНК является наличие в её цепях "необычных нуклеотидов" псевдоуридина (см. с. 93) [c.118]

Рис. 30-5. Некоторые химические агенты, способные изменять структуру пуриновых или пиримидиновых оснований ДНК. Такие соединения называются мутагенами, поскольку последствия их действия, если они не исправлены, могут вызвать постоянные наследуемые изменения. А. Наиболее активный дезаминирующий агент-азотистая кислота, которая может образовываться из различных предшественников. Б. Алкилирующие агенты воздействуют на основания, осуществляя перенос алкильной группы на реакционноспособный атом кислорода или азота и изменяя тем самым комплементарные свойства основания. В. Аналоги оснований вызывают мутации, замещая нормальные основания в процессе синтеза ДНК, что приводит к неправильному спариванию оснований. Токсичные или аномальные группы показаны красным цветом.

Г. Е. Фрадкин. После обработки фаговой популяции гидроксиламино.м последний при помощи диализа удалялся из вирусной суспензии. Следовательно, во время облучения гидроксиламин в среде отсутствовал. Предварительная модификация цитозиновых остатков в ДНК фага лямбда, вызываемая гидроксиламином (предположительно образование 4—5-дигидро-4-гидро-ксиламиноцитозина), действительно повышает радиочувствительность фаговой популяции в условиях преобладания непрямого эффекта излучения. Мы полагаем, что механизм повышения радиочувствительности сводится к нарушению специфического процесса комплементарного спаривания азотистых оснований во время репликации фаговой ДНК внутри клетки. В последних рабо тах Брауна, Филипса с соавторами химическими методами установлено, что цитозин, предварительно обработанный гидроксиламином, спаривается не с гуанином, а с аденином. Вследствие этого во вновь образованной ДНК происходят единичные замены гуанина на аденин. До тех пор, пока эти замены не выходят за пределы связанных серий однозначных кодонов, они не сказываются на информационных свойствах ДНК фага. Однако эти единичные замены понижают эффективность механизма, исправляющего ошибки включения, за счет уменьшения резерва однозначны кодонов или, иными словами, за счет уменьшения степени вырожденности структурного кода. Мы не видим большой сложности в этом объяснении, к которому мы сознательно прибегли для освещения возмол<ных молекулярных механизмов, лежащих в основе скрытых повреждений, связанных с тонкими сдвигами в величинах водородных сил в химически модифицированных азотистых основаниях. Как известно, сенсибилизация может обусловливаться уменьшением степени прочности первичной структуры ДНК вследствие лабилизации эфирно-фосфатных связей. Однако при использовании в качестве модифицирующего агента гидроксиламина этот второй механизм отсутствует, так как химическими исслг- [c.173]

РНК, вторичная структура — макромолекулярное строение различных РНК, относительно которых получены гораздо менее определенные результаты по сравнению с ДНК. Тем не менее в настоящее время уже вырисовываются общие черты этих структур. В растворах с низкой ионной силой молекулы РНК ведут себя, как типичные сильно разбухшие цепи полиэлектролитов. С повышением ионной силы раствора они становятся более компактными, характеристическая вязкость таких растворов понижается, а скорость седиментации увеличивается. Это, по-видимому, происходит за счет спаривания азотистых оснований в отдельных участках полинуклеотидных цепей РНК аналогично тому, как это наблюдается для некоторых синтетических поли-рибонуклйотидов. Синтетические полирибонуклеотиды широко используются для изучения вторичного строения РНК. Многие синтетические полимеры в определенных условиях ведут себя так же, как природные полирибонуклеотиды. Например, при смешивании в разбавленном растворе эквимолярных количеств поли-А и поли-У образуется комплекс поли-А поли-У, в котором обе цепи оказываются комплементарными с водородными связями между аденинами и урацилами соответствующих цепей. Данные рентгеноструктурного анализа указывают на то, что этот комплекс [c.77]

Денатурация и ренативация ДНК. Гибридизация ДНК — ДНК и ДНК — РНК. Двухцепочечные структуры ДНК при нагревании, экстремальных значениях pH, обработке мочевиной могут переходить в форму неупорядоченных клубков — денатурироваться. Молекулы нуклеиновых кислот максимально поглощают ультрафиолет при 260 нм за счет поглощения азотистых оснований. Раствор нативной ДНК имеет при 260 нм оптическую плотность на 40% ниже оптической плотности смеси нуклеотидов —. гиперхромный эффект. Поэтому о денатурации ДНК судят по увеличению Е250- При нагревании поглощение при 260 нм возрастает в узком диапазоне температур (точка плавления 80—85 °С). Денатурация обратима, если остались спирализованные участки ДНК. Восстановление структуры ДНК после удаления денатурирующего фактора (за счет комплементарного спаривания оснований нуклеотидов) называется ренативацией ДНК. На явлении денатурации ренативации основан метод гибридизации. [c.295]

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — материальный носитель наследственных признаков, тип молекул, способных к самоконирова-нию и воспроизводству генетической информации нитевидная молекула биополимера, присутствующая в ядрах всех эукариот, где упакована в хромосомы нить образована чередующимися молекулами моносахарида (дезоксирибозы) и фосфатов, соединенных ковалентными связями с азотистыми основаниями существует как в виде одной нити, так и в форме двойной спирали за счет комплементарного спаривания А—Т, Г—Ц рекомбинантная (гибридная) ДНК — объединение чужеродных фрагментов. [c.188]

В молекуле ДНК азотистые основания связаны максимальным числом возможных водородных связей (рис. 51). Спаривание аденина с тимином осуш ествляется между атомами пуринового и пиримидинового оснований, а также между кислородом при Се пиримидинового ядра и азотом при Се пуриновою основания. Аналошчно гуанин с цитозином соединены путем образования водородных связей между атомами азота Кх пуринового и пиримидинового оснований и между кислородом при Се пуринового ядра и азотом КНа-группы при Сд пиримидинового кольца. В этом случае возможно, кроме того, образование третьей водородной связи между азотом при Са 1уанина и кислородом при Са цитозина. Таким образом, в молекуле ДНК существует упорядоченная жесткая система связей между полинуклеотидными цепями и последовательность оснований в одной цепи однозначно определяет последовательность оснований в другой цепи т. е. полинуклеотидные цепи комплементарны одна относительно другой. [c.418]

Выяснение химического механизма мутагенного действия очень затрудняется тем обстоятельством, что большинство существующих методов предполагает воздействие мутагеном или на живые клетки, или на реплицирующиеся нуклеиновые кислоты. Таким образом, мутагенное действие, как правило, бывает обусловлено сложной последовательностью биохимических процессов, а не непосредственным изменением кодона. Размножение вируса R17 в присутствии 5-фторурацила (0,0001 М) может привести к таким же мутациям в его РНК, какие происходят под действием азотистой кислоты (in vitro) и которые обычно связывают с заменой цитозина на урацил [217, 244, 256]. Фторурацил по своим физико-химическим свойствам очень похож на урацил (атомный радиус фтора примерно равен атомному радиусу водорода) и легко включается во вновь синтезируемую РНК. Если получить РНК ВТМ, у которой половина урацилов будет замещена на фторурацил, то инфекционность такой РНК сохранится полностью, а число мутаций будет ничтожно мало [166, 457]. Трудно представить, каким образом введение фтора в положение 5 могло бы изменить характер спаривания остатков урацила к тому же при трансляции фторура-цилсодержащих полинуклеотидов ошибок не обнаружено [c.208]

Уотсон И Крик предположили, что две полинуклео-тидные цепи в ДНК не связаны ковалентно, а соединяются водородными связями, возникаюидими между азотистыми основаниями. На рис. 2.7 показано, что в своей обычной форме О может образовывать водородную связь специфически только с С, тогда как А специфически соединяется только с Т. Эти реакции называют спариванием оснований, а об основаниях, способных спариваться (О с С и А с Т), говорят, что они комплементарны. Для осуществления специфического спаривания основания должны находиться в соответствующей форме. Перемещения водородного атома позволяют каждому основанию существовать в различных таутомерных формах. Основания, входящие в состав двойной спирали, имеют аминогруппы (МНг) и оксогруппы (С=0) в отличие от таутомеров, имеюпдих иминогруппы (МП) и енольные группы (СОН). [c.27]

Поскольку 2-аминопурин, 5-бромурацил и азотистая кислота индуцируют как прямые, так и обратные мутации, с помощью этих мутагенов нельзя получить лищь транзиции G -> АТ или АТ -> G . Гидроксил-амин, напротив, воздействует только на цитозин, переводя его в форму, способную к спариванию с аденином (рис. 20.7). Это приводит к направленным мутациям G ->AT. Гидроксиламин не способен индуцировать обратные мутации, однако такие мутации могут индуцироваться мутагенами, действующими в обоих направлениях. Описанный механизм действия 2-аминопурина подтверждает анализ аминокислотных замен белка триптофансинтетаза А Е. oli, вызываемых 2-АП-индуцированными реверсиями специфических мутаций (рис. 20.8). [c.13]

Более широкий спектр транзиций, по сравнению с рассмотренными вьыпе мутагенами, дает азотистая кислота. Она дезаминирует цитозин до урацила, аденин до гипоксантина и гуанин до ксантина (см. рис. 6.7). В ДНК спаривание урацила с аденином приводит к тран-зиции G -> ТА. Особенности спаривания гипоксантина таковы, что он может вызывать тран-зицию АТ -> ОС. Ксантин не обусловливает мутаций. Он является бессмысленным основанием, которое не комплементарно обоим пири-мидинам, и, следовательно, его появление в молекуле ДНК должно оказывать летальное, а не мутагенное действие. [c.180]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология