Взаимодействия между основаниями межплоскостные

Таким образом, метод муара позволяет разрешить кристаллические решетки с межплоскостными расстояниями в 1—2 А и обнаружить в них дефекты структуры. Есть основания полагать, что метод будет эффективен для изучения тонкого механизма пластической деформации кристаллов, осуш ествляемой в микроскопе, образования сплавов, явлений упорядочивания и разупорядочивания, роста ориентированных слоев, в частности окисных пленок на металлах. Вместе с тем следует подчеркнуть, что интерпретация различных деталей в муаровых картинах — задача очень сложная, которая еш е далека от сколько-нибудь полного решения. Здесь необходима осторожность в еш,е большей степени, чем при непосредственном наблюдении кристаллических решеток. Теоретическое рассмотрение показывает [45—47], что в обоих случаях изображение возникает благодаря интерференции между лучами, дифрагированными в кристаллической решетке. Большинство деталей изображения может быть интерпретировано при помощи кинематической теории, которая дает только геометрическое описание дифракционной Картины. Но для полного понимания проблемы необходимо привлекать динамическую теорию и рассматривать взаимодействие между дифрагированными волнами внутри кристалла, что приводит к изменению распределения электронной интенсивности в плоскости изображения. Кроме того, формирование конечной картины зависит от степени совершенства осветительной системы, аберраций объективной линзы и характера объекта. [c.199]

Здесь и далее мы испо.пьзуем термин первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры нуклеиновых кислот в следующем смысле. Первичная структура — последовательность пуклеозндпых звеньев, соединенных фосфо-диэфирной связью в непрерывную и неразветвленную полинуклеотидную цепь. Вторичная структура — в случае одноцепочечных, главным образом монотонных полинуклеотидов, — пространственное расположение нуклеозидных звеньев, обусловленное межплоскостным взаимодействием оснований. В случае двух комплементарных цепей вторичная структура представляет собой жесткую двойную спираль, стабилизованную как ме.жплоскостным взаимодействием соседних оснований в пределах одной цепи, так и водородными связями между противолежащими основаниями в параллельных цепях. Третичная структура образуется в результате реализации наряду с двухспиральными иных типов фиксированной укладки полинуклеотидных цепей. Четвертичная структура — пространственное расположение взаимодействующих макромолекул (обычно полинуклеотидов и полипептидов) в нуклеопротеидах — рибосомах, вирусах и т. д. [c.16]

Специфичность структуры двойной спирали определяется водородными связями между гетероциклич. основаниями, а ее устойчивость — межплоскостными взаимодействиями между ними. РНК, как правило, существует в виде одной цепи, в к-рой взаимно комплементарные участки образуют внутримол. дву- [c.394]

Если в неводных растворах и в кристаллическом состоянии основания, нуклеозиды и нуклеотиды ассоциируют путем образования водородных связей, то в водных растворах взаимодействий между мономерными компонентами нуклеиновых кислот (и их аналогами) не наблюдается, как это следует, например, из изучения спектров комбинационного рассеяния смесей комплементарных нуклеозидов при концентрации 1,0 Тем не менее в водных растворах для мономеров наблюдается сильная ассоциация вертикального типа, при которой основания, располагаясь друг над другом в параллельных плоскостях, образуют стопку (межплоскостные взаимодействия). Ниже рассмотрены экспериментальные доказательства и кратко теоретическая трактовка этого типа взаимодействия. [c.230]

Основная биологическая функция молекулы ДНК состоит, как известно, в хранении и передаче генетической информации, записанной в виде определенной последовательности нуклеотидов в двойной спирали (рис. IX. 16). Поэтому связанное с этим основное требование к структуре ДНК — стабильность и сохранность генов — должно вполне определенным образом сочетаться с конкретными изменениями ее структуры, в частности в процессах взаимодействия с белками. Обычные тепловые флуктуации вызывают структурные изменения ДНК, не приводящие, однако, ни к разрыву водородных связей, ни к изменению межплоскостных расстояний между основаниями. В то же время спираль ДНК сохраняется при тепловых флуктуациях, а также и при более сильных внешних воздействиях. Для оценки потенциальных структурных возможностей ДНК большое значение имеют теоретические методы и модели. Они справедливы и когда необходимо оценить изменение структуры ДНК при ее участии в молекулярно-генетических процессах рекомбинации, репликации и транскрипции. Существует два ряда теоретических методов изучения структуры ДНК методы построения упрощенных физических моделей, основанные на экспериментальных данных и отражающие совокупность свойств целостной молекулы ДНК, и методы конформационного анализа и квантовой химии. [c.217]

Фосфоэфирная связь имеет конформацию, обеспечивающую сближение гетероциклических оснований соседних нуклеотидов до расстояния 0,34 нм между ядрами осуществляется межплоскостное взаимодействие за счет [c.415]

Основания имеют плоскую форму и располагаются парами перпендикулярно оси спирали. Свободная энергия водородных связей между спаренными основаниями вносит свой вклад в термодинамическую стабильность двойной спирали. Вдоль спирали основания уложены стопкой друг на друга энергия, необходимая для поддержания спиральной структуры частично обеспечивается гидрофобными межплоскостными взаимодействиями оснований (стэкинг-взаимодействия). [c.27]

Еще одной особенностью всех двойных спиралей является стэкинг (межплоскостное взаимодействие) оснований. Хотя относительное расположение соседних пар оснований меняется, во всех случаях расстояние между плоскостями соседних пар составляет около [c.173]

В создании и поддержании третичной структуры тРНК реализуется много неканонических (не Уотсон— Криковских) взаимодействий между основаниями цепи. Прежде всего, угол L-образной молекулы тРНК крепится как межплоскостными взаимодействиями, так и взаимодействиями через водородные связи между дигидроуридиловой петлей и Т-петлей. Взаимодействие между инвариантами G19 и С56 —Уотсон —Кри-ковского типа (см. рис. 19, б), но взаимодействие между инвариантами G18 и FSS очень своеобразно и включает водородные связи атома О при С4 пиримидинового кольца F как с N1, так и с N при С2 пуринового кольца G (рис. 23, а см. цветную вклейку). Кроме того, имеется необычное сильное межплоскостное взаимодействие между тремя гуанози-новыми остатками в том же углу G57 оказывается вставленным (интеркалированным) между G18 и G19. Более того, G57 через N при С2 взаимодействует водородными связями с рибозами G18 и G19, а через N7 — водородной связью с рибозой 55. [c.38]

Дальнейшие подтверждения такого вывода были найдены при изучении процесса тепловой денатурации тРНК. Если среда не содержит ионов магния, то в момент, когда оптическая плотность раствора тРНК меняется еще незначительно, гидродинамические характеристики молекулы (такие, как характеристическая вязкость и коэффициент седиментации) претерпевают существенное изменение (рис. 4.24). Поскольку оптические свойства в основном определяются межплоскостными взаимодействиями между основаниями (и парами оснований) цепи, а гидродинамические — объемом и формой молекулы, эти результаты означают, что при малом изменении степени мел -плоскостных взаимодействий (т. е. вторичной структуры молекулы) происходят значительные изменения в пространственном расположении отдельных частей молекулы тРНК, т. е. в ее третичной структуре. [c.295]

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]

Причиной различия оптических свойств гомополинуклеотидов и изолированных мономерных единиц являются межплоскостные взаимодействия между соседними основаниями, приводящие к заторможенности хромофорных групп оснований относительно друг друга. Этот эффект наблюдается уже на уровне динуклеозидмонофосфатов (см. стр. 236), При повышении температуры происходит постепенное изменение оптических свойств гомополинуклеотидов, носящее некооперативный характер . На рис. 4.20 в качестве примера показано изменение величины силы вращения положительной полосы кругового дихроизма олигоаденилатов различной длины с повышением температуры. [c.283]

Природа влияния оснований на скорость гидролиза фосфодиэфирной связи продолжает оставаться предметом обсуждения. Возможно, что одной из основных причин меньшей реакционной способности фосфодиэфирных связей в пуриновых олигонуклеотидах являются межплоскостные взаимодействия, более сильные между пуриновыми основаниями 5 - (по сравнению с взаимодействиями между пиримидинами). В частности, для динуклеотндного звена они приводят к такой конформации, при которой атом фосфора удален от ОН-группы при С-2 остатка рибозы, а вращение связи С-З —О заторможено. Это затрудняет переход динуклеотидного звена в конформацию, необходимую для достижения переходного состояния реакции гидролиза. Предполагается, что при наличии межплоскостного взаимодействия оснований скоросЛ гидролиза фосфодиэфирной связи примерно в 10 раз меньше, чем при [c.557]

В модели гибкого стержня изменения конформации ДНК связываются с небольшим изгибом и кручением двойной спирали в каждой паре оснований, которые накапливаются на большой длине. В результате происходит непрерывное изгибание молекулы ДНК с образованием кольца диаметром около 10,0 нм. Согласно другой точке зрения, укладка двойной спирали при компактизации ДНК может происходить за счет редких изломов на большой угол вследствие нарушения межплоскостных (стекинг) взаимодействий между парами оснований (см. 1 гл. VIH). Наряду с флуктуационными изгибами оси спирали и поворотами соседних пар оснований в ДНК может происходить и раскрытие отдельных пар оснований. Хотя этот процесс идет с очень малой вероятностью, тем не менее он приводит к сильным изменениям конформации и играет определяюшую роль в реакциях ДНК с химическими агентами (например, с формальдегидом), которые могут реагировать лишь с раскрытыми нуклеотидами. Эти маловероятные, но значительные изменения структуры учитываются в моделях спираль - клубок, которые будут рассмотрены ниже. Здесь лишь необходимо отметить, что согласно модели спираль - клубок тепловые флуктуации могут приводить к раскрытию участков внутри спиральной области и переходу пары оснований (А-Т или Г-Ц) из закрытого (спиральное) в открытое (клубкообразное) состояние. Нри обычных физиологических температурах в ДНК происходят в основном флуктуационные раскрытия отдельных пар оснований с вероятностями не более 10 . Вероятности одновременного раскрытия двух и большего числа пар оснований соответственно на один и два порядка меньше. [c.220]

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]

Два вида сил удерживают две полидезоксирибонуклеотидные цепи в биспиральной молекуле ДНК. Во-первых, это водородные связи между комплементарными азотистыми основаниями, обращенными внутрь двойной спирали ДНК (см. рис. 66). Образуя водородные связи, основания находятся в плоскости, перпендикулярной продольной оси В-формы ДНК, так что эти связи действуют в поперечном направлении. Во-вторых, это силы гидрофобных взаимодействий между азотистыми основаниями, собранными в стопку вдоль молекулы ДНК при такой упаковке оснований в водной среде возникают силы, препятствующие контактам неполярных (гидрофобных) оснований с молекулами воды, вследствие чего основания сближаются, а стопкообразная упаковка упрочняется вследствие межплоскостных взаимодействий их друг [c.208]

Водородные связи и межплоскостные взаимодействия, стабилизирующие двойную спираль, достаточно слабы, и при относительно небольших воздействиях происходит разделение цепей —процесс, именуемый денатурацией, или плавлешем (рис. 1.12, А). Двухцепочечная спиральная ДНК в растворе легко разрушается при нагревании до температур, близких к 100"С. Денатурация происходит также при увеличении pH раствора до уровня, при котором разрушаются водородные связи между основаниями. Многие факторы (например, одно-и двухвалентные катионы, полиамины и белки) [c.47]

Фосфоэфирная связь имеет конформацию, обеспечивающую сближение гетероциклических оснований соседних нуклеотидов до расстояния 3,4 А между ядрами осуществляется межплоскостное взаимодействие (sta king intera tion) за счет гидрофобных сил. В результате гетероциклические основания наслаиваются друг на друга, образуя гидрофобное ядро, на наружной стороне которого располагаются гидрофильные фосфатные группы и остатки сахара. Схематично это можно изобразить так [c.645]

Расчеты термодинамических характеристик адсорбции н-алканов при выборе в качестве силовых центров звеньев СНд и СНа. Расчет термодинамических характеристик адсорбции метана, этана, пропана, н-бутана и н-пентана на базисной грани графита производился также при рассмотрении в качестве силовых центров молекулы СН4 в целом [9, 10, 64, 65] и звеньев СН3 и Hj для остальных молекул [9, 10, 13]. Расчеты Ф и на ее основании расчеты термодинамических характеристик адсорбции в работах [9, 10, 13] производились путем, аналогичным использованному при выборе атомов в качестве силовых центров молекулы. В этих работах для энергии межмолекулярного взаимодействия звеньев СН3 и Hg молекулы адсорбата с атомом С графита был принят потенциал Бакингема — Корнера (Vin,16). Параметры сил притяжения Су и этого потенциала оценивались с помощью формулы Кирквуда — Мюллера (VIII,25) и аналогичной ей формулы (VIII,33). Параметр сил отталкивания в экспоненте q принимался одинаковым для взаимодействий GH4. . . С, СНз . С и Hj. .. С и равным 36 нм" . Предэкспоненциальный параметр сил отталкивания В для взаимодействия этих пар силовых центров оценивался при условии равенства сил притяжения и сил отталкивания между силовым центром молекулы и всей решеткой графита при соответствующем равновесном расстоянии Zq, т. е. при использовании уравнения (VIII,38). При этом равновесное расстояние Zq принималось равным сумме эффективного ван-дер-ваальсового радиуса г силового центра молекулы и половины межплоскостного [c.324]

При расчетах Ф в качестве силовых центров у молекул водорода, дейтерия и азота принимались атомы водорода, дейтерия и азота, у молекулы бензола — группы атомов СИ, у молекулы метана — атомы углерода и водорода или молекула в целом, у молекул этана и пропана — атомы углерода и водорода или группы атомов СНд и СНз- В качестве силовых центров решетки графита принимались атомы углерода. Для функции Ф з был принят потенциал Бакингема (25). Параметры этого потенциала б , Со, 5 и р оценивали указанным выше вторым способом, т. е. константы сил притяжения С и оценивали с помощью формулы Кирквуда и Мюллера [83, 93] и ей аналогичной [89] константа сил отталкивания р для взаимодействия всех силовых центров иринималась равной 0,28 А, а константа сил отталкивания В оценивалась из равенства сил притяжения и сил отталкивания между силовым центром молекулы и всей решеткой графита при равновесном расстоянии принятом равным сумме вандерваальсового радиуса Го силового центра молекулы и половины межплоскостного расстояния (112 решетки графита. На основании Ф были рассчитаны конфигурационные интегралы 81 (14) при нескольких значениях Т и при использовании выражений (7) — (13) были построены графики зависимостей [c.17]

Можно провести оценку величин изменения свободной энергии при образовании ассоциатов Ри + Ри и Ру + Ру, если принять, что неассоциированные основания образуют в растворителе полость цилиндрической формы с площадью основания 30 для Ру и 50 для Ри. Тогда разность в величине поверхности между свободными основаниями и комплексом будет определяться разностью поверхностей, которая в случае пиримидинов равна 2 X 30 А , а в случае пуринов 2 X 50 А . Величина А/ п (равная сумме факторов ДРпИ ДКО ДЛЯ пуринов равна 14 ккал1моль, а для пиримиди-нов 8,4 ккал/моль. Это означает, что пурины должны быть более склонны к ассоциации, чем пиримидины. Такой подход к влиянию растворителя дает ответ на вопрос, почему органические растворители, поверхностная энергия которых меньше, чем у воды, оказывают дестабилизирующее влияние на межплоскостные взаимодействия, а также позволяет понять закономерности влияния растворителя на некоторые химические реакции, в частности на процесс фотодимеризации тимина (см. гл. 12). [c.249]

Дополнительная стабилизация двойной спирали обеспечивается межплоскостными взаимодействиями ароматических колец соседних оснований. Размеры комплементарных пар оснований практически одинаковы примерно одинаковы также угол и направление связи дезоксирибоза-основа-ние. Расстояние между соседними основаниями равно 0,34 нм, а угол, на который они повернуты друг относительно друга,— 36°. Из всех этих данных сждует, что диаметр сттирали постоянен, а число пар оснований на виток спирали равно 10 (рис. 1.5). Точные данные о расположении, ориентации в пространстве и размерах различных составляющих ДНК были получены методом рентгеноструктурного анализа волокон ДНК. [c.42]