Синтез матричный биополимеров

Строение и свойства других важнейших биополимеров — нуклеиновых кислот—существенно отличны от строения и свойств белков. Это различие выражает принципиальную разницу биологических функций. Можно сказать, что функция белков— исполнительная, в то время как функция нуклеиновых кислот— законодательная, поскольку она сводится к участию в синтезе белка. В конечном счете главный молекулярный процесс, лежащий в основе всей биологии, — матричный синтез биополимеров, реализуемый в транскрипции и трансляции (а также в обратной транскрипции). Физические основы этих явлений описаны в книге. Однако мы ограничились рассмотрением простейших модельных процессов, реализуемых в бесклеточных системах, и не затрагивали процессы регуляции матричного синтеза, т. е. регуляции действия генов. Очевидно, что клеточная дифференцировка, морфогенез и онтогенез в целом не могли бы реализоваться без такой регуляции. В самом деле, в любой соматической клетке многоклеточного организма наличествует тот же геном, что и в исходной зиготе, но функции соматических клеток различны, так как в них синтезируются разные белки. Регуляция действия генов осуществляется на молекулярном уровне в системе оперона у прокариотов или транскриптона у эукариотов. Рассмотрение этих систем выходит за рамки книги. [c.610]

В главе II развитые методы переносятся на теорию биополимеров и бегло сопоставляются с другими распространенными методами (матричный метод, теория марковских процессов). Специальный параграф посвящен термодинамике и статистической механике молекул ДНК, для изучения которой предлагается синтез матричного и нематричного методов. [c.7]

Матричные биосинтезы — синтез биополимеров (белков, нуклеиновых кислот) на матрице — нуклеиновой кислоте (репликация, транскрипция, трансляция). [c.553]

Проблема исследования матричного синтеза биополимеров требует создания модельных систем, повторяющих в общих чертах основные закономерности синтеза макромолекул в биологических системах. Первым шагом на этом пути является реализация и исследование процессов полимеризации в наиболее простых системах, где матрица состоит из одинаковых звеньев, содержащих функциональные группы, способные адсорбировать данный мономер. С другой стороны, исследование закономерностей полимеризации мономеров, предварительно организованных и химически активированных в результате взаимодействия с макромолекулярным агентом, представляет несомненно значительный интерес. [c.107]

В отличие от термодинамики кооперативных процессов, их кинетика разработана совершенно недостаточно. В сущности физика пока не располагает полной кинетической теорией кристаллизации или плавления. Однако были предложены некоторые приближенные подходы к одномерным задачам, особенно существенным для биофизики (матричный синтез биополимеров) (см., например, [43, 44]). [c.45]

Реально системы, в которых происходит синтез биополимеров с нерегулярным запрограммированным чередованием мономерных остатков, функционируют таким образом, что несущая информацию нуклеиновая кислота протягивается через некоторое "считывающее устройство" — полимеразу нуклеиновых кислот или рибосому. Более корректным было бы сравнение таких систем не с типографской матрицей, а с магнитофоном, мимо головки которого проходит лента с записанной на ней информацией. Тем не менее термин "матричный биосинтез" в настоящее время общепринят. [c.162]

Образование в организме белков и нуклегаовых к-т осуществляется по типу матричного синтеза, для к-рого необходима матрица, или шаблон ,-исходная полимерная молекула, к-рая предопределяет последовательность нуклеотидов (аминокислот) в синтезируемой копии (гипотеза о таком механизме синтеза биополимеров сформулирована в 1928 [c.110]

С химической точки зрения репликация биополимеров представляет собой автокаталитический процесс, поскольку синтез биомолекул, если исключить чрезвычайно редкую спонтанную полимеризацию, протекает по матричному принципу, т. е. путем копирования последовательности нуклеотидов в исходной ДНК в соответствии с заданным кодом и переноса кода ДНК. [c.213]

Сов. ученым принадлежит ф< Р У- ирование принципа матричного синтеза биополимеров (Н. К. Кольцов), доказательство существования ДНК у высших растений (А, Н. Белозерский), вирусогенетич. теория возникновения рака (Л. А. Зильбер) и ряд др. крупных работ. [c.347]

Матрицей для образования нуклеиновых кислот является фрагмент цепи ДНК, а для белка — цепь мРНК. Синтез ДНК происходит одновременно на обеих цепях ДНК-матрицы, а синтез РНК — на одной из ее цепей. В обоих случаях необходимо расплетение двухспиральной ДНК и формирование условий протекания матричного синтеза. Кроме матрицы, необходимы субстраты, являющиеся строительным материалом при образовании биополимеров, а также ферменты, катализирующие соответствующие биосинтетические процессы. [c.449]

Ферменты, катализирующие матричный синтез нуклеиновых кислот, называются ДНК- или РНК-полимеразами. В некоторых случаях цепь мРНК может служить матрицей не только для синтеза белка, но и для синтеза ДНК. Этот процесс катализируется ферментом обратной транскриптазой. Каждый из трех синтезов биополимеров включает в себя три этапа инициацию — начало образования полимера из двух мономеров, элонгацию — наращивание полимерной цепи и терминацию — прекращение матричного синтеза. Механизмы синтеза ДНК одинаковы для прокариот и для эукариот. В их основе заложены принципы комплементарности азотистьгх оснований (А=Т и Г=Ц), обеспечивающие строгое соответствие нуклеотидной последовательности родительской и дочерней цепей ДНК. [c.450]

Для удаления ошибок репликации, неизбежных в процессе матричного синтеза таких огромных биополимеров, какими являются ДНК, существует специальная система ферментов репарации. Например, сопутствующие репликации одноцепочечные разрывы восстанавливаются при помощи ДНК-поли-меразы I и ДНК-лигазы. ДНК-полимераза I, будучи 3 -5 -экзонуклеазой, проверяет правильность присоединения нуклеотидов вновь образованной нити ДНК к нуклеотидам матрицы и гидролизует концевой нуклеотид, если его основание не комплементарно основанию матричной цепи. ДНК-полимераза Ш, также обладающая нуклеазной активностью, будет добавлять нуклеотиды только в том случае, если предыдущее основание дочерней цепи комплементарно связано с соответствующим основанием матричной цепи. Таким образом, осуществляется репарация неправильного спаривания нуклеотидов и контролируется корректность синтеза ДНК. Наиболее полно изучены повреждения, возникающие в клетках под действием ультрафиолетового облучения. Оно вызывает, в частности, взаимодействие двух соседних пиримидиновых оснований, чаще всего тиминов. При этом образуется тиминовый димер, блокирующий действие ДНК-полимеразы ПГ. [c.453]

Сформулированный здесь принцип самонастройки, вероятно, важен для всей проблемы синтетических функциональных аналогов биополимеров. Суть идеи заключается в том, что матричный синтез, ведущий к созданию запрограммированных уникальных последовательностей звеньев в макромолекулах, в не слишком сложных вариантах можно обойти путем самонастройки макромолекул заданного состава с переменной первичной структурой. В этом случае благодаря существованию обратной связи между третичной и первичной структурами макромолекулы могут приобрести необходимую организацию, использур фактически метод проб и ошибок. [c.296]

Химическое взаимодействие мономера с частицами реакционной среды (например, образование комплексов) может приводить к существенному ускорению полимеризации и осуществлению механизмов иницинирования и роста цепей, не свойственных данному мономеру в инертных средах. Такое взаимодействие называют химической активацией. Химическая активация — результат перераспределения электронной плотности в отдельных молекулах мономера (внутримолекулярный эффект) и (или ) благоприятной взаимной ориентации реакционных цен<гров в их совокупностях (межмолекулярный эффект). В статье проанализирован ряд примеров проявления внутри- и межмолекулярного эффектов химической активации, в частности, при полимеризации М-карбоксиангидридов, ароматических гетероциклов, четвертичных солей винилпиридинов и некоторых других ненасыщенных соединений. Подробно описана полимеризация активированного 4-винилпиридина на поликислотах, приводящая к образованию двухтяжных структур из спаренных комплементарных цепей. Этот процесс можно рассматривать как модель матричного синтеза биополимеров. В заключение высказаны некоторые общие соображения о роли химического взаимодействия реагентов (в частности, мономеров) со средой, которые указывают на возможность обобщенного подхода к проблеме катализаторов, активных растворителей, модификаторов и т. п. [c.298]

Неорганические молекулы — вода, диоксид углерода, азот, кислород, а также ряд других через промежуточные соединения (уксусная кислота, аммиак, карбомоилфосфат, органические кислоты и др.) в результате целого набора биохимических превращений образуют так называемые биомономеры, которые затем в результате реакций полимеризации (в том числе программированного матричного синтеза на молекулах нуклеиновых кислот) соединяются друг с другом, формируя биополимеры. К основным биомономерам можно отнести аминокислоты, мононуклеотиды, моносахариды, жирные кислоты, глицерин, а также некоторые органические спирты (холин, инозит и др.). Биополимеры отличаются чрезвычайно большим многообразием структур благодаря тому, что образующие их биомономеры могут соединяться друг с другом в самых различных сочетаниях. Например, из 20 аминокислот образуется до 10 белков, из 5 мононуклеотидов — до 10 разновидностей нуклеиновых кислот и т. д. [c.26]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология