Нуклеиновые кислоты спаривание оснований

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]

Следует заметить, однако, что установление точной вторичной структуры для высокополимерных РНК, возможно, и не имеет особого смысла, ибо в биологических системах такие РНК существуют, как правило, в виде различных комплексов с белками. Вторичная структура РНК в этих комплексах может совершенно отличаться от структуры входящей в них чистой нуклеиновой кислоты, и, таким образом, знание последней вряд ли даст значительную информацию о биологических функциях РНК. Более того, не исключено, что высокомолекулярные РНК не обладают единой вторичной структурой, а представлены в растворе набором (может быть, довольно большим) молекул с различными схемами спаривания оснований. [c.300]

Фиг. 58. Специфическое спаривание оснований нуклеиновых кислот в ДНК.

На рис. 12.1 приведен генетический словарь, а на рис. 12.2-12.22 перечень известных к настоящему моменту структур нуклеиновых кислот. Приведенные на этих рисунках вторичные структуры являются гипотетическими они иллюстрируют широкие возможности структурной организации молекул нуклеиновых кислот, основанной на спаривании комплементарных оснований. [c.299]

Стереоспецифичность, несомненно, является одним из основных факторов в биологических реакциях — в ферментативных реакциях вообще и в специальном случае репликации ДНК путем спаривания дополнительных оснований из-за образования водородных связей. Но стереоспецифичность сама по себе не объясняет, почему АТФ так часто принимает участие в реакциях, где не очевидно какое-либо специальное участие самого аденина. Такой вид адсорбции сам по себе также не обязательно приводит к возникновению большой химической активности. Хорошо известна легкость, с которой реагирует хемосорбированный водород. Она обусловлена главным образом образованием атомов Н на поверхности. Но, по-видимому, нет очевидной причины, по которой дополнительные основания, удерживаемые на нуклеиновой кислоте водородными связями, должны особенно легко участвовать в реакциях поликонденсации. Однако если молекулы удерживаются в благоприятных положениях до тех пор, пока их соответствующие части не станут активными в результате перемещения свободных валентностей, которые, как мы видели, могли бы непрерывно распространяться по макромолекулярному остову клетки, то можно ожидать, что реакция и эффективная полимеризация будут происходить довольно легко. [c.524]

Фундаментальная основа передачи информации с помощью нуклеиновых кислот — комплементарное спаривание оснований — выглядит настолько изящной и величественной, что мы на время оказались ослепленными ею и неспособными к дальнейшему совершенствованию наших представлений о структуре ДНК. Но постепенно пелена с глаз спадает, и уже многие лаборатории в мире пытаются добавить свой мазок к будущей более точной картине. [c.19]

Из того факта, что определенные модифицирующие реагенты мешают основаниям спариваться, следует логический вывод, что спаривание оснований в свою очередь должно защищать нуклеиновую кислоту от действия этих реагентов. И в самом деле, двухцепочечные нуклеиновые кислоты в высшей степени устойчивы ко многим соединениям, которые легко реагируют с одноцепочечными поли- [c.191]

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]

Такие взаимодействия имеют важное биологическое значение, и примеры каждого из них рассматриваются в этой книге по ходу изложения. Из этих примеров следует, что спаривание оснований занимает центральное место во всех процессах, протекающих с участием нуклеиновых кислот. [c.34]

Нуклеиновые кислоты гибридизуются путем спаривания оснований [c.36]

Несмотря на то что такие фаговые геномы проявляют лишь незначительное спаривание оснований в пределах одной цепи и поэтому сохраняются в основном в одноцепочечном состоянии, сама ДНК не является подходящей матрицей для реакции репликации. Нуклеиновая кислота сначала должна быть покрыта белком, связывающимся с одноцепочечной ДНК (белок SSB). Этот белок представляет собой тетрамер с мол. массой, равной 74000, который кооперативно связывается с одноцепочечной ДНК, сохраняя ее в растянутом состоянии. Суть кооперативного способа связывания состоит в том, что связывание одной молекулы белка облегчает связывание другой. В результате однажды начатая реакция связывания на определенной молекуле ДНК быстро распространяется до тех пор, пока вся одноцепочечная ДНК не будет покрыта белком SSB. Следует отметить, что этот белок не является расплетающим его функция состоит в стабилизации одноцепочечной ДНК. [c.421]

Различия между двумя видами информационных макромолекул следует объяснить их характерными химическими свойствами ([1270, 1670]). С одной стороны, нуклеиновые кислоты способны к точной репликации путем спаривания оснований, наиболее известного для двойной спирали ДНК-С другой стороны, они не могут действовать как катализаторы. Это, видимо, объясняется жесткостью цепей нуклеиновых кислот, которая не позволяет им приспосабливать свою пространственную конфигурацию к разнообразным требованиям, предъявляемым к специфическим катализаторам. [c.26]

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]

Общеизвестно, что нуклеотидный состав фрагментов ДНК влияет на температуру их плавления. Оптимальные условия для отжига и отмывки нуклеиновых кислот в реакциях гибридизации подбирают исходя из их нуклеотидного состава. В гораздо меньшей степени учитывается вклад стэкинг-взаимодействий в термодинамическую стабильность двойной спирали. А между тем энергия таких взаимодействий между соседними нуклеотидами одной цепи ДНК, удерживающих ее в скрученном состоянии в физиологических растворах, больше энергии водородных связей комплементарного спаривания [29]. Порядок чередования оснований определяет степень стэкинга и, следовательно, влияет на термостабильность фрагмента ДНК. Даже единичная нуклеотидная замена может так сильно сказаться на стэкинг-взаимодей-ствии, что Гт изменится более чем на 1 °С. Поскольку процесс плавления домена практически полностью определяется кооперативными взаимодействиями, любая единичная нуклеотидная замена в любой его точке будет менять температуру плавления. [c.129]

Для нуклеиновых кислот решение этой задачи проше, чем для белков. В этом вопросе имеются значительные успехи. Основные преобладающие взаимодействия связаны здесь с образованием уотсон-криковских пар. Возможность такого спаривания непосредственно видна из рассмотрения первичной структуры. Чтобы рассчитать энергию спаривания при той или иной последовательности оснований, нужно учесть параметры менее 40 термодинамических взаимодействий. Этот вопрос будет рассмотрен в гл.23. В случае белков задача оказывается значительно более трудной. Аминокислотная последовательность сама по себе не дает таких простых следствий, как правило комплементарности при спаривании оснований. Число параметров термодинамических взаимодействий, которые должны учитываться, оказывается значительно больше. Это обусловлено тем, что число разных аминокислотных остатков равно 20, в то время как число разных нуклеотидов — всего 4. Несмотря на эти трудности, существуют, как мы покажем, более или менее надежные способы предсказания вторичной структуры белков. [c.26]

СПАРИВАНИЕ ОСНОВАНИЙ — ГЛАВНАЯ ОСОБЕННОСТЬ ДВУХЦЕПОЧЕЧНЫХ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ [c.168]

Примеры четвертичной структуры в системах, состоящих исключительно из нуклеиновых кислот, очень немногочисленны. Один из них — четвертичная структура РНК опухолеродных вирусов, по-видимому, состоящей из двух одинаковых субъединиц. Электронно-микроскопические данные в пользу существования такой структуры в случае 52S-PHK из вируса RD-114 представлены на рис. 3.24. Стабилизация четвертичной структуры, вероятно, осуществляется благодаря спариванию оснований между двумя субъединицами РНК. Если это межцепочечное уотсон-криковское спаривание, то не совсем понятно, чем оно выгоднее внутрицепочечного. [c.192]

КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ, структурное соответствие. двух цепей нуклеиновых к-т, при к-ром аденину и гуанину в одной цепи соответствуют тимин (или урацил.) и-цитозин в другой (см. рис. 3 в сг. Нуклеиновые кислоты). Эти основания взаимод. друг с другом посредством- водородных связей между кето- и аминогруппами, так что образующчеся пары геометрически одинаковы. Специфич. спаривание оснований приводит к двухцепочечной структуре.ауклёиновой к-ты с антилараллельными цепями (двойная. спираЛь). Комплементарные участки могут встречаться- в составе одной цепи нуклеиновой к-ты, что может приводить к образованию внутримол. дуплексных структур. В более широком смысле К.— структурное соответствие любых молекул или участков молекул, обусловливающее образование специфич. комплексов, напр, фермент — субстрат, антиген — антитело. [c.270]

Пользуясь представлением о спаривании комплементарных оснований, напищите комплементарную цепь нуклеиновой кислоты для цепи ТАТГЦЛ. [c.470]

По мере развития новых методов исследования химического состава нуклеиновых кислот было установлено (Чаргафом), что, несмотря на очень сильное различие в относительном содержании разных оснований в различных ДНК, молярное соотношение между аденином и тимином, так же как и между цитозином и гуанином, во всех исследованных ДНК составляет приблизительно 1 1 [10]. На основе этих данных была выдвинута концепция о спаривании оснований в ДНК. Окончательные результаты были получены при исследовании вытянутых нитей ДНК методом реитгеноструктурного анализа. Из этих исследований следовало, что молекулы ДНК почти наверняка имеют строение спирали, состоящей [c.183]

РИС. 2-25. Внешние очертания пуриновых и пиримидиновых оснований нуклеиновых кислот. Изображены поверхности, определяемые вандерваальсовыми радиусами отмечены также некоторые из возможных направлений, вдоль которых могут быть образованы водородные связи. Толстыми стрелками указаны водородные связи, соответствующие схеме спаривания оснований по Уотсону и Крику. [c.135]

Анализ приведенных выше результатов дает возможность написать для преобладающих таутомерных форм оснований нуклеиновых кислот формулы, изображенные на фиг. 55. Минорные таутомерные формы, возможно, играют существенную роль в возникновении спонтанных мутаций, поскольку спаривание несоответствующих оснований (см. гл. ХУП1) должно привести к ошибке при включении оснований и при последующей репликации цепи. Можно показать, что если скорость включения основания в цепь нуклеиновой кислоты меньше скорости перехода минорного таутомера в доминирующую форму, то скорость спонтанных мутаций, обусловленных данным основанием, приблизительно равна константе равновесия между минорным и доминирующим таутомерами. К сожалению, для азо- [c.308]

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]

Эта проблема рассматривалась Райсом и Вада [370], Гиббсом и Ди-марцио [371], Хиллом [372], Зиммом [373] и Лифсоном и Зиммом [374]. Согласно их данным, характеристики конформационного перехода для достаточно длинных цепей не зависят от длины цепи, а переход с изменением температуры довольно резок. Однако, прежде чем сравнивать теоретические результаты с экспериментально наблюдаемыми переходами спираль — клубок в растворах ДНК, следует учесть два дополнительных фактора. Так как ДНК состоит из молекул с очень высокой плотностью ионных зарядов, то нарушение двойной спирали приведет к резкому уменьшению электростатической свободной энергии. Это заставляет предполагать, что добавление электролита, уменьшающего взаимодействие ионных зарядов, присоединенных к макромолекуле, приведет к стабилизации спиральной формы. Экспериментальные данные находятся в качественном согласии с этой точкой зрения, и Шильдкраутом и Лифсоном [347] была предложена количественная теория этого эффекта. Другое осложнение возникает вследствие того, что при спаривании оснований А — Т создается более слабая связь, чем при образовании пар оснований Г — Ц, а также вследствие возможного изменения состава оснований вдоль цепи. Указанные изменения должны привести к расширению интервала плавления. Лифсон [375] обсуждал математический подход к рассмотрению этого фактора, но применение такого подхода в настоящее время ограничивается тем, что нельзя точно доказать последовательность остатков оснований в данном образце нуклеиновой кислоты. [c.134]

Что собой представляют молекулы адапторов, можно только гадать ,—писал Крик,однако он все же предположил, что существует одна возможность, которая кажется более вероятной, чем любая другая адап-торы должны содержать нуклеотиды. Это даст им возможность соединяться с РНК-матрицей с помощью того же спаривания оснований, которое было обнаружено в ДНК и полинуклеотидах . Крик допустил далее, что потребуются отдельные ферменты, чтобы присоединять каждый адаптор к своей аминокислоте, и что специфичность, необходимая для различения, скажем, лейцина, изолейцина и валина, должна обеспечиваться этими ферментами, а не углублениями в РНК. Ферменты, построенные из белка, могут, вероятно, осуществлять такие различения легче, чем нуклеиновые кислоты . [c.415]

Так, в отношении нуклеиновых кислот можно отметить следующее. Модификация тех групп пуринов и нири-мидинов, которые участвуют в комплементарном связывании, может привести либо к утрате способности к такому спариванию, либо к спариванию с альтернативным основанием, что приведет к мутации. Свойство каждого основания иметь лишь одного кол1плементарного ему партнера определяется значительным энергетическим преимуществом одной таутомерной формы над другой [539]. Поэтому даже такие соединения, которые не вступают в непосредственные реакции с группами, участвующими в комплементарном связывании, тем не менее могут обладать мутагенным действием, обусловленным сдвигом равновесия между таутомерными формами [457]. [c.191]

Исходя из этого, мол но предложить следующий план действия в поисках реакций, которые уничтожили бы инфекционность некоторого вируса, следует отдавать предпочтение таким реагентам, которые препятствуют комплементарному спариванию оснований — необходимому условию репликации если же целью работы является получение мутантов, то следует избрать реагенты, изменяющие таутомерное равновесие у одного или нескольких типов оснований. При этом н елательно, чтобы реагент непосредственно взаимодействовал с атомами основания. Изучение таких мутагенных реакций и их влияния на вирусы, а также на вирусные и прочие нуклеиновые кислоты стало весьма плодотворным направлением исследовательской работы. [c.191]

Было показано также, что в процессе экстрагирования вирусных нуклеиновых кислот и отделения их от белка может происходить комплексирование в действительности одноценочечных комплементарных молекул, так что обнаруживаемая двухцепочечность может быть на деле артефактом, связанным с фенольным или детергентным методами выделения внутриклеточной РНК. Были получены данные в пользу гипотезы, что матричная (—)-цень удерживается в комплексе с возникающей (4-)-цепью в основном не за счет спаривания оснований, а каким-то менее жестким способом, возможно с помощью молекул репликазы [117, 549]. Именно выраженной способностью образующейся РНК действовать в качестве информационной РНК и связываться с рибосомами, может быть, и объясняется быстрое снятие этой цепи с матрицы. Наряду с этими данными, однако, в последнее время были получены новые данные о существовании РФ- и РПФ-форм РНК у фагов и вирусов растений [25, 46, 221]. Проведенный недавно анализ образующихся 5 -концевых групп [c.241]

Феномен спаривания оснований между комплементарными полинуклеотидными последовательностями играет в системе биосинтеза белка фундаментальную роль на многих этапах. Он обеспечивает построение правильных полинуклеотидных последовательностей, когда полимераза снимает копии с ДНК либо в виде ДНК (репликация), либо в виде мРНК (транскрипция). Он же определяет специфическую форму молекул ряда нуклеиновых кислот, выполняющих особые функции. Напри.мер, если в рибосомной РНК имеются два расположенных рядом комплементарных участка, то в молекуле образуется шпилько-образный выступ, а если два таких участка разделены неспа-ренными основаниями, то на конце шпильки образуется петля. Такие структуры характерны для молекул транспортных РНК (тРНК), выполняющих в системе биосинтеза функцию специфических адаптеров для каждой аминокислоты (см. ниже). [c.7]

Таким методом, не прибегая к выделению мРНК в чистом виде, удалось показать, что существует очень нестабильная РНК, которая по своей последовательности соответствует одной из цепей ДНК и которая связывается с рибосомами. Мы можем предположить, что транскрипция происходит так, как это изображено на рис. 5.3. Чтобы спаривание оснований было возможным, ДНК должна быть расплетена в соответствующем участке. Одна из расплетенных цепей при этом используется в качестве матрицы. По ходу транскрипции расплетенный участок передвигается вдоль ДНК. Затем РНК отделяется от ДНК, и прежняя двухцепочечная структура восстанавливается. Все нуклеиновые кислоты синтезируются в направлении от 5 -конца к З -концу. Следовательно, транскрипция и трансляция у бактерий происходят в одном направлении. А это означает, что у бактерий трансляция мРНК может начаться раньше, чем завершится транскрипция. [c.65]

Дополнительное свидетельство возможного существования связи между Ul-мяРНК и ядерной РНК получено в экспериментах с псоралейНми. Это таййЧёские соединения, вызывающие образование сшивок и специфически воздействующие на двухцепочечные участки нуклеиновых кислот. Сшивки могут быть разрушены при облучении ультрафиолетом. При обработке препаратов ядерных РНП псораленом, а затем ультрафиолетом обнаруживается некоторое количество свободной Ul-мяРНК. Это означает, что она была связана с ядерной РНК спариванием их оснований. Только очень небольшая часть находящейся в ядре Ul-мяРНК участвует в этой реакции. [c.330]

В готовой цепи нуклеиновой кислоты нуклеотиды (подобно аминокислотам в белках) могут претерпевать ковалентную модификацию, приводящую к изменению активности данной нуклеиновой кислоты. Такие посттранскрипционные модификации особенно свойственны молекулам тРНК, в которых обнаруживается много модифицированных нуклеотидов (рис. 5-9). Некоторые из них оказывают влияние на конформацию и на спаривание оснований антикодона, что облегчает узнавание соответствующего кодона мРНК молекулой тРНК. [c.259]

Недавно был описан принципиально новый метод избирательного разделения полинуклеотидов аффинный электрофорез в геле [1011]. Полиакриламидные гели, содержащие поли-(1-винилурацил) или поли-(9-виниладенин) были получены путем полимеризации акриламида в присутствии указанных веществ. При электрофоретическом разделении нуклеиновых кислот в таких гелях важную роль играют спаривание оснований и более слабые стэкинг-взаимодействия. [c.379]

Структурным элементом, характерным для всех тРНК, должна быть и пара оснований А (рис. 3.18 7). Отметим, что пара оснований, включающая А, не может быть уотсон-криковской, поскольку азот N являющийся акцептором водорода в обычной АТ-паре, несет метильную группу. В структуре тРНК акцептором в паре А служит азот Ы аденина. Такой тип спаривания оснований называется хуг-стеновским, по имени кристаллографа, который первым обнаружил его в комплексах компонентов нуклеиновых кислот. [c.185]

Единственной нуклеиновой кислотой с известной третичной структурой является дрожжевая тРНК . Ее структура стабилизирована большим числом водородных связей, отличных от тех, которые образуются при обычном спаривании оснований. Кроме того, в ней реализуется, по-видимому, максимально возможное число межплоскостных взаимодействий между соседними основаниями. Структура тРНК дает пример многоцепочечных взаимодействий и специфической конфигурации цепи, столь типичных для третичной структуры белков. По-видимому, важную роль в формировании третичной структуры РНК играет 2 -ОН-группа. Отсутствие этой группы в ДНК может объяснить, почему основные черты третичной структуры двух типов нуклеиновых кислот столь сильно различаются. Третичная структура ДНК изучена недостаточно, но может включать, по- [c.193]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология