ДНК гиперхромизм

Методы исследования пространственного строения белков и пептидов в растворе. Конформационные состояния белков и пептидов в растворе исследуются различными методами, каждый из которых имеет свои достоинстаа и ограничения. Информацию о вторичной структуре можно получить из ультрафиолетовых спектров поглощения в области ISO — 210 нм как показали исследования регулярных полипептидов (например, полилизина), а-спираль имеет меньшее (гипохромизм), а Р-структура большее (гиперхромизм) поглощение, чем неупорядоченный клубок. В течение долгого времени процентное содержание а-спиральных структур оценивали по кривым дисперсии оптического вращения (уравнение Моф-фита, 1956). В настоящее аремя содержание различных типов аторичных структур определяется из спектров кругового дихроизма (КД) на основе сравнения спектров пептидов и белков с кривыми КД канонических вторичных структур, полученных для регулярных полипептидов (Э. Блоут, 1961) (рис. 64) или выведенных на основе анализа кривых КД ряда белков с установленной пространственной структурой в кристалле. [c.111]

Особенно интересны и показательны изменения интенсивности полос, вызываемые экситонными эффектами. Резонансное взаимодействие приводит к перераспределению интенсивностей спектральных полос. В случае двух коллинеарных дипольных моментов перехода полоса с меньшей частотой (большей длиной волны) увеличивает свою интенсивность за счет интенсивности коротковолновой полосы. Возникает гиперхромизм длинноволновой полосы. Напротив, в случае параллельных дипольных моментов понижается интенсивность длинноволновой полосы и увеличивается интенсивность коротковолновой. Возникает гипохромизм длинноволновой полосы. Именно этот эффект наблюдается в спектрах а-спиральных полипептидов н белков, а также нативных нуклеиновых кислот. Если дипольные моменты перпендикулярны друг другу, то перераспределения интенсивности нет. [c.287]

Таким образом, величина гиперхромизма является мерой степени взаимодействия между основаниями и зависит от перекрывания оснований и расстояния между их плоскостями. Как и можно было ожидать, для изомерных динуклеозидфосфатов, например, АЗ фо Ц и ]ЦЗ ф5 А, эти факторы не идентичны, так как смещение, необходимое для максимального сближения пуриновых и пиримидиновых оснований, зависит от направления связи. Аналогичным образом вследствие стереохимических особенностей в случае 2 — 5 -изомеров, например, А2 ф5 У, основания могут быть расположены ближе друг к другу и более сильно перекрываться, че.м у соедине- [c.526]

Наряду с гипохромными эффектами олигонуклеотидов при максимуме поглощения, было найдено, что даже ди- и тринуклеотиды [21] обладают небольшим, но заметным гиперхромизмом для более длинных волн (280—300 мц). (См. стр. 631, где этот вопрос обсуждается более детально.) [c.528]

При обращении условий денатурации значительная часть водородных связей реконструируется. В концентрированных растворах ДНК это, ио-видимому, приводит к поперечному сшиванию и агрегации и отсюда — к образованию гелей. В менее концентрированных растворах такая реконструкция, вероятно, происходит даже при быстром охлаждении, и, кроме беспорядочных водородных связей, при этом возникают спиральные участки из комплементарных пар оснований. Это происходит, по-видимому, в результате локального зондирования и выбора наиболее устойчивой конформации, так как участки каждой из цепей должны обладать достаточной свободой передвижения относительно друг друга. Денатурированная ДНК характеризуется значительным гиперхромизмом при нагревании, что и указывает на такую реконструкцию. Натриевые соли ДНК, денатурированной нагреванием, дают диффузные рентгенограммы В-типа, но интенсивность рентгенограмм показывает, что большая часть спиральных структур образовалась заново беспорядочным образом [307]. Для денатурированной ДНК водородные связи могут образовываться самыми различными способами, но основными, ио-видимому, будут пары оснований с водородными связями между 6-амино- и 6-кетогруппами, т. е. цитозин-тиминовые и аденин-гуаниновые комбинации наряду со специфическими аденин-тиминовыми и гуанин-цито-зиновыми. [c.604]

У полинуклеотидов и спиральных комплексов, кроме гипохромизма при Ямакс, возникающего в результате упаковки друг над другом л—>л хромофорных единиц, гиперхромный эффект проявляется и при более длинных длинах волн. Такое увеличение оптического поглощения (при 280—300 мр) замечено у нескольких спиральных полинуклеотидных комплексов. Этот эффект является дополнением к гиперхромизму, обнаруженному ранее у олиго- [c.635]

ГИПЕРХРОМИЗМ. Увеличение оптической плотности при денатурации ДНК, [c.520]

Во всех случаях происходит расщепление уровня энергии изолированной молекулы на два за счет взаимодействия двух соседних диполей. Однако в случае двух параллельных дипольных моментов понижается интенсивность длинноволновой полосы (короткая штриховая стрелка) и повышается интенсивность коротковолновой (длинная сплошная стрелка). В результате возникает гипохромизм длинноволновой полосы. Напротив, при коллинеарном расположении диполей полоса с большей длиной волны (короткая сплошная стрелка) увеличивает свою интенсивность за счет интенсивности коротковолновой полосы (длинная пунктирная стрелка). Возникает гиперхромизм в длинноволновой полосе [c.365]

Величина расщепления между двумя полосами соответствует энергии взаимодействия переходных диполей в ячейке димера. В димере могут присутствовать разные хромофоры с разной ориентацией дипольных моментов перехода. При параллельном расположении диполей это приводит к уменьшению поглощения — гипохромизму в длинноволновой полосе и увеличению поглощения — гиперхромизму в коротковолновой полосе поглощения. При коллинеарном расположении все будет происходить в обратном порядке. В системе взаимодействующих диполей световое возбуждение охватывает сразу большую область, что приводит к образованию коллективных возбужденных состояний. Волна возбуждения, охватывающая одновременно совокупность молекул, называется экситоном (С. Я. Френкель), а расщепление полос поглощения вследствие экситонного взаимодействия — давыдовским расщеплением (A. . Давыдов). Перенос энергии возбуждения по экситонно-му механизму изложен в гл. ХП1, 11. [c.365]

Основной примесью в препаратах ДНК обычно является РНК. Эти две нуклеиновые кислоты невозможно дифференцировать непосредственно по их поглощению в УФ-области. Определение фракции препарата, соответствующей ДНК, можно провести с помощью измерения гиперхромизма, наблюдаемого при тепловой денатурации ДНК (разд. 22.5). При этом поглощение препарата чистой нативной ДНК при 260 нм возрастает приблизительно на 40%. Если вторичная структура примесной РНК разрушается РНКазой, то для РНК гиперхромизма не наблюдается, но если вторичная структура РНК не нарушается, то величина гиперхромизма для пес составляет приблизительно 30%. Плавление РНК происходит при более низкой температуре и в более широком температурном интервале, чем в случае ДНК, поэтому кривые плавления для РНК и ДНК легко различаются. Для определения процентного содержания ДНК в препарате необходимо разделить величину гиперхромизма, связанного с ДНК, на 0,4 и умножить на 100. [c.125]

РИС. 7.21. Схематическое изображение механизма возникновения гипохромизма и гиперхромизма. А. Взаимное расположение индуцированных диполей (незакрашенные стрелки) и момента перехода (черная стрелка), при котором наблюдается гипохромизм (закрашенная стрелка). Б. Расположение индуцированных диполей и момента перехода, при котором наблюдается гиперхромизм. [c.56]

По истечении выбранного для ренатурации врел1ени раствор ДНК вносят на колонку оксиапатита, уравновешенную в 0,12 М Na-фосфатным буфером и термостатированную при критической температуре отжига. Колонку промывают 5 —10 объемами того же (подогретого) буфера в первых порциях элюата из колонки выходит однонитевая ДНК. Затем, не снижая температуры, увеличивают концентрацию элюирующего фосфатного буфера до 0,4—0,5 М ири этом с оксиапатита десорбируется двунитевая ДНК. Количество той и другой ДНК можно оценить ио площади ников оптической илотности с учетом гиперхромизма однонитевой ДНК или по радиоактивности. [c.241]

Оптическое вращение Оптическое вращение Круговой дихроизм Гипохромизм Г иперхромизм Гиперхромизм [c.198]

Плавление спиралей ДНК сопровождается приростом молярной экстинкции при 260 ммк, т. е. гиперхромизмом. По ш-перхромному эффекту судят о степени нативности молекул ДНК и ко мплементарности нитей друг к другу. [c.9]

Наблюдалось также изменение гиперхромизма с изменением pH (рис. 8-1), а результаты, приведенные в табл. 8-2, показывают, что влияние pH на ультрафиолетовое поглощение олигонуклеотидов и низкомолекулярных полинуклеотидов (по сравнению с оптически.м поглощением их мононуклеотидных компонентов при тех же значе- [c.521]

Heoбxoди ю отметить, что гиперхромизм является свойством полимеров не только с 3 —5 -межнуклеотидными связями, но он характерен также для динуклеозид-5 -фосфатов (т. е. 5 — 5 -фосфо-диэфиров) и изомеров с 2 — 5 -связями. В действительности, [c.523]

Прямой предпосылкой для такой интерпретации rипepxpo шзмa олигонуклеотидов является тот факт, что низкомолекулярные полинуклеотиды обладают определенной конформацией и что даже динуклеотиды и динуклеозидфосфаты характеризуются ограниченным вращение.м вокруг межнуклеотидной связи. Это подтверждается подвижностью изомерных динуклеозидфосфатов при электрофорезе [22]. Во всех изученных случаях производные с 2 —5 -связями обладают более высокой подвижностью, чем 3 — 5 -изоме-ры (что параллельно их гиперхромизму) таким образом, соединения первого типа более компактны, чем соединения второго типа, что приводит к более сильному взаимодействию между основаниями. Это особенно примечательно, так как в других отношениях 3" — 5 -соединения ведут себя как более сильные кислоты. [c.526]

Р и с. 8-5. Влияние длины цепи олигоадениловой кислоты на температуру плавления ее комплексов с высокомолекулярной полиуридиловой кислотой [65]. Зависимость гиперхромизма олигогуаниловой кислоты от длины цепи в кислоте н щелочи [21]. [c.535]

Так как структура РНК поддерживается довольно слабыми водородными связями, ее ультрафиолетовое поглощение заметно зависит от ионной силы (бр 8700 в воде, 8160 в 10 М растворе хлористого натрия и 7450 в 0,2 М растворе хлористого натрия) [337], а в 8 М растворе мочевины наблюдается значительный гиперхромный эффект (— 26%) [341]. Увеличение оптического поглощения с повышением температуры (рис. 8-33) происходит более или менее непрерывно от 25 до 75°, причем максимальный гиперхромный эффект составляет ЗИ о. Однако полный гиперхромный эффект при щелочном гидролизе равен примерно 59% (егви в 1,0 М растворе фосфата натрия при pH 7,1 равен 7290 боео продуктов гидролиза в тех же условиях составляет 11600), причем точно такое же увеличение наблюдается при полном фосфоролизе РНК полинуклеотидфосфорилазой [337]. Эти же данные показывают, что некоторый остаточный гиперхромизм нуклеиновых кислот, не связанный со специфической вторичной структурой, может быть довольно большим. [c.618]

За исключением влияния молекулярного веса иа вязкость, седиментацию и связанные с ними физические свойства [347—349[, транспортные рибонуклеиновые кислоты по своему поведению сходны с микросомальиыми нуклеиновыми кислотами (рис. 8-34), хотя их нуклеотидный состав совершенно различен. Изменения коэффициента экстинкции и оптического врашения с изменением температуры вновь указывают на суш,ествование структуры, связанной водородными связями [344, 349, 352], и это подтверждается низкой скоростью реакции с формальдегидом [349[. То, что их структура несколько более стабильна и более упорядочена, чем у микросомальных РНК, видно из того факта, что они имеют более высокую температуру плавления и характеризуются более резким подъемом температурной кривой (т. пл. примерно 60 в 0,1 М растворе хлористого натрия, причем возрастание оптической плотности начинается с 40 ). Повышение или понижение ионной силы увеличивает или уменьшает температуру плавления, а мочевина в высокой концентрации заметно влияет на оптическое поглощение даже при комнатной температуре, что обусловлено понижением температуры плавления [349[. Увеличение оптического поглощения в бессолевом растворе фактически достигает того же значения, что и при максимальной температуре (24%). Эти изменения вновь полностью обратимы, и действительно, при нагревании до 70° при pH 6,8 ((X = 0,2) РНК не теряет своей биологической активности [344]. Хотя остаточным гипохромизмом зачастую можно пренебречь, особенно в случае ДНК, можно заметить, что в случае растворимой РНК из печени крысы [351 [ структурный (после нагревания или прибавления 6 М мочевины) гиперхромизм составляет приблизительно 21%, а гиперхромизм при щелочном гидролизе равен 49%. Это показывает, что и в отсутствие вторичной структуры с ее водородными связями значительная часть оснований остается в таком состоянии, что их плоскости параллельны. (Ср. с соответствующими данными для рибосомальной РНК из Е. oli.) [c.622]

Полное разрущение нативной ДНК до нуклеозидов или мононуклеотидов может приводить к увеличению оптического поглощения при 260 м 1 на 60—70%. В меньщей степени уменьшение оптического поглощения по сравнению с мономерными компонентами характерно для всех полинуклеотидов (включая апуриновые и апиримидиновые кислоты [369]) и олигонуклеотидов. В различные периоды гиперхромный эффект, проявляющийся при разрушении полинуклеотидов, приписывали главным образом остаткам гуаниловой кислоты [370], гуаниновым и цитидиновым остаткам [371[ и полипуриновым фрагментам [372[. Разрушение упорядоченной образованной водородными связями структуры сопровождается большим гиперхромным эффектом, но даже после полной денатурации остаточный гиперхромизм составляет 10—20%. Этот эффект соответствует гипохромизму олигонуклеотидов, на который мало влияют ионная сила или температура и для которого не характерны необратимые изменения при обычных условиях денатурации. Как было показано при изучении синтетических олигонуклеотидов, этот остаточный гипохромизм не связан с образованием водородных связей (см. стр. 496). [c.631]

Спектральные эффекты, ожидаемые при различных относительных ориентациях дипольных моментов переходов для интенсивных полос поглощения, были исследованы Тиноко [51]. Он обнаружил, что интенсивность поглощезшя весьма чувствительна к ориентации дипольных моментов переходов, если соответствующие группы расположены очень близко друг к другу. Особый интерес для биологии представляет случай, когда такие группы к тому же ориентированы в одном и том же направлении, подобно вытянутым указательному и среднему пальцам руки. Такое расположение, как было показано Тиноко, приводит к уменьшению интенсивности поглощения, соответствующего я->-я -пе-реходам в длинноволновой области, и росту интенсивности поглощения при меньших длинах волн. Другими словами, для длинноволнового перехода характерен так называемый гипохро-мизм (т. е. уменьшение интенсивности поглощения), в то время как для перехода в более коротковолновой ультрафиолетовой области спектра теория предсказывает гиперхромизм (т. е. увеличение интенсивности поглощения). [c.528]

При полной тепловой денатурации очищенных высокомолекулярных препаратов ДНК оптическая плотность должна повышаться на 40%. Эта величина зависит от содержания ГЦ-пар с увеличением их доли она слегка уменьшается (см. фиг. 2). Гиперхромизм может также служить крите рием качества препарата для плохих частично денатурированных или загрязненных препаратов характерен гиперхромизм ниже 40%, тогда как для агрегированных препаратов прирост поглощения может превысить. 40%. При быстром охлаждении денатурированной ДНК образуются не большие частично ренатурироваиные двухцепочечные участки, что понижает величину гиперхромизма при 25° такой препарат дает поглощение приблизительно на 12 /о выше, чем нативная ДНК. [c.190]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология