Нуклеотиды реакционная способность

Синтез нуклеотидов связан с решением двух проблем — подбора подходящего метода фосфорилирования, т. е. метода, позволяющего вводить остаток фосфорной кислоты в молекулу, и разработкой метода избирательной защиты отдельных гидроксильных групп в молекуле нуклеозида. Последнее связано с тем, что различие в реакционной способности отдельных гидроксильных групп рибозного остатка в нуклеозиде недостаточно для того, чтобы осуществить избирательное фосфорилирование. Хотя первичная спиртовая группа, находящаяся у С (5), отличается более высокой реакционной способностью, однако отличие ее от гидроксилов, стоящих у С(2) и С(з), недостаточно. Что касается этих двух последних гидроксилов, то они практически совершенно одинаковы по своей реакционной способности. [c.219]

Химическая обзорная литература по нуклеиновым кислотам посвящена почти исключительно синтезу, в особенности синтетической химии мономеров (нуклеозидов и нуклеотидов), и в меньшей степени синтезу полинуклеотидов. Между тем имеется еще один важнейший аспект химии нуклеиновых кислот, который находится пока еще в процессе становления. Речь идет об изучении реакционной способности макромолекул нуклеиновых кислот и их компонентов, что важно как для выяснения вопросов, касающихся строения этих важнейших биополимеров, так и для правильного понимания их биологических функций. В последние годы подобные исследования начали очень быстро расширяться. Однако до сих пор данная сторона химии нуклеиновых кислот, по существу, не нашла должного отражения в обзорной литературе, за исключением нескольких обзоров по более или менее частным вопросам. [c.10]

В книге не излагаются специально вопросы синтетической химии нуклеиновых кислот и их мономерных компонентов. Наличие ряда монографий по этому разделу и желание ограничить объем книги делают нецелесообразным рассмотрение обширной литературы по методам синтеза нуклеозидов и нуклеотидов крайне сжато рассмотрены лишь вопросы синтеза полинуклеотидов. Тем не менее многие разделы книги тесно соприкасаются с вопросами синтеза и могут быть, по нашему мнению, полезны химику-синтетику, который найдет здесь материал о реакционной способности функциональных групп, входящих в состав нуклеозидов и нуклеотидов, а также описание отдельных реакций, весьма полезных для синтетических целей. [c.11]

Необходимо отметить, что химия нуклеиновых кислот, как и всякая химия высокомолекулярных веществ, имеет ряд существен ных отличий от химии соответствующих мономерных компонентов. Уже нуклеозиды и нуклеотиды являются полифункциональными соединениями, хотя различие в реакционной способности определенных группировок, входящих в состав четырех обычных типов нуклеотидных звеньев, сравнительно невелико. Полинуклеотиды представляют собой гигантские молекулы с множеством реакционных центров. Особые сложности в химию нуклеиновых кислот вносят следующие обстоятельства. Реакционная способность отдельных группировок в нуклеотидных звеньях зависит не только от условий реакции (растворителя, pH, температуры и т. д.), но и от наличия и характера взаимодействия отдельных звеньев друг с другом (в одной и той же цепи и на комплементарном участке в двухспиральных двухцепочечных молекулах), а также взаимодействия с молекулами белков, ионами металлов и т. д. Все эти взаимодействия, как правило, кооперативны, т. е. нелинейно изменяются при изменении условий реакции. Модификация одного из звеньев полинуклеотидной цепи приводит к изменению характера и силы взаимодействия этого звена с соседними звеньями (или с молекулой белка в случае нуклеопротеидов), что в конечном счете сказывается на реакционной способности звеньев на обширных участках полинуклеотидной цепи. [c.15]

От способности оснований, нуклеозидов и нуклеотидов к ионизации зависят многочисленные физические и химические свойства этих соединений, в частности их реакционная способность, а также такие важные показатели, как спектральные, хроматографические или электрофоретические характеристики. Во всех этих случаях обычно бывает необходимо знать относительное содержание ионизованной формы в растворе соединения, которое при каждом данном значении pH может быть определено по формулам [c.195]

При теоретическом обсуждении реакционной способности мы будем оперировать с нейтральными формами оснований, допуская, что относительное распределение электронной плотности молекулы хотя и меняется при ионизации, но качественно остается близким к распределению к нейтральной молекуле. Такое допущение также экспериментально подтверждается при участии в реакции заряженных молекул направление реакции правильно предсказывается на основании рассмотрения нейтральных молекул. Существует ряд подходов, позволяющих оценивать относительную реакционную способность различных атомов (групп) в одной молекуле или одинаковых атомов (групп) в различных молекулах. Часть этих подходов основана на квантовохимических расчетах другая часть — на эмпирически найденных закономерностях и корреляциях. В химии нуклеиновых кислот пока больше используются подходы первого типа. Это удобно с той точки зрения, что можно делать предсказания без предварительных экспериментов, связанных с данными соединениями или с их ближайшими аналогами, используя часто закономерности, полученные для совершенно других классов соединений. Подход с использованием корреляционных уравнений требует исследования ближайших аналогов данного соединения для предсказания какого-то интересующего экспериментатора свойства. Однако аналоги оснований, нуклеозидов и нуклеотидов довольно трудно доступны, и этот метод, очень широко распростра- [c.196]

В качестве примера можно привести реакцию с формальдегидом, широко применяющуюся для исследований структуры нуклеиновых кислот. Этот реагент, легко реагируя с основаниями в составе нуклеозидов и нуклеотидов, практически не реагирует с ДНК Аналогичные эффекты наблюдаются для таких реагентов, как карбодиимид 224, 225 семикарбазид и т. д. Более детально для разных реагентов этот вопрос рассматривается во второй половине книги. Сейчас пока трудно дать точное определение всех факторов, вызывающих подобное снижение реакционной способности, однако, вне всякого сомнения, большую роль здесь играют пространственные факторы, связанные с упаковкой оснований внутри двойной спирали, а также энергетические факторы, когда реакция проходит по атому, принимающему участие в системе водородных связей. [c.282]

В процессе окисления под действием перманганата происходит разрушение сопряженной я-электронной системы гетероциклических оснований, что приводит к исчезновению характерного поглощения в области 250—290 ммк. Если о скорости окисления оснований судить по падению оптической плотности растворов производных в этом интервале длин волн, то 5 -нуклеотиды по своей реакционной способности к действию данного реагента могут быть расположены в ряд [c.475]

Реакционная способность нуклеозидов примерно такая же, как соответствующих нуклеотидов. При окислении сравнительно концентрированными растворами перманганата (0,03 моль/л) при pH 6,7 и 0°С оптическая плотность всех пиримидиновых нуклеотидов и нуклеозидов уменьшается практически до нуля за 1 ч, тогда как поглощение гуанозина изменяется всего на 10%. Уменьшение концентрации перманганата до 4-10" моль/л дает возможность полностью окислить тимидин за 2 ч оптическая плотность [c.475]

В нуклеиновых кислотах основными хромофорами являются пуриновые (аденин и гуанин) и пиримидиновые (цитозин и тимин у ДПК, цитозин и урацил у РПК) азотистые основания нуклеотидов. Наряду с к —< т1 -переходами (основная полоса при 260 нм) вклад в обш ее поглош ение дают и п —> т1 -переходы ( плечи в области 280 - 320 нм) с участием неподеленной пары электронов гетероатомов азота и кислорода. Электронную структуру нуклеотидных оснований исследовали с помош ью метода молекулярных орбиталей, в том числе с учетом взаимодействия л-электронов. В результате удалось получить значения плотностей зарядов, локализованных у отдельных атомов. На основании этих данных можно судить о связи реакционной способности с отдельными участками молекулы (А. Пюльман, Б.Пюльман). Так, оказалось, что электрон-акцепторные свойства аденина обусловлены в основном атомом С в положении 6, а электрон-донорные свойства — атомом С в положении 8. Эта закономерность также подтверждается и на примере пиримидиновых [c.363]

В активном центре всех ДНК- и РНК-полиме-раз находится ион Zn + (кофактор фермента). Для взаимодействия полимераз с субстратами необходимо присутствие также ионов Mg2+. Mg2+ поляризует нуклеотиды, образуя с ними комплексы, и повышает их реакционную способность. [c.64]

Из химических свойств пуриновых оснований, представляющих особый интерес для химии нуклеотидов, нужно отметить те же, которые-указаны выше при рассмотрении свойств производных пиримидина. Окси- и аминозамещенным пуринам свойственна, хотя и в меньшей степени, двойственная реакционная способность и образование двух рядов производных окси- (соответственно амино-) и оксо- (соответственно имино-) форм за счет перераспределенной связи в пиримидиновой части молекулы. Кроме того, при работе с ттурином возникает дополнительная возможность образования двух рядов производных и в имидизольном ядре молекулы, так как при алкилировании могут образоваться продукты замещения как по N(7), гак и по N(9), причем и этот случай ранее объяснялся наличием таутомерного превращения. [c.185]

Регуляция синтеза ш-РНК. А priori ясно, что транскрипция должна по времени предшествовать трансляции (во всяком случае, транскрипция какой-то первой группы нуклеотидов, пусть даже эта группа очень мала). Таким образом, на этом уровне транскрипция, безусловно, может лимитировать трансляцию. Неясно, однако, можем ли мы считать, что в дальнейшем эти два процесса протекают независимо как во времени, так и в пространстве. Нетрудно, нанример, представить себе, что если реакционно-способная неустойчивая молекула т-РНК почему-либо не включится в работу трансляционной системы, то транскрипция сразу же прекращается или продукт транскрипции инактивируется (скажем, вследствие гидролиза, фосфоролиза или взаимодействия с другими компонентами клетки). Недавние эксперименты, проведенные на различных бактериальных системах, показывают, что транскрипция и трансляция — тесно связанные процессы. Одной интересной особенностью срштеза РНК у бактерий является зависимость этого синтеза (у так называемых жестко контролируемых штаммов) от присутствия в среде полного набора всех аминокислот. Если отсутствует хотя бы одна аминокислота, необходимая для роста данного ауксотрофа, то синтеза РНК не происходит. Такой жесткий контроль определяется наличием особого гена R ), место которого на генетической карте можно определить с помощью обычных методов. Мутации в этом гене (ЙС" ) приводят к появлению штаммов, у которых уже не наблюдается столь четкой зависимости между содержанием аминокислот в среде и синтезом РНК. На уровне транскрипции действуют, вероятно, и такие регуляторные меха- [c.505]

Имеющиеся косвенные доказательства существования водородной связи между карбонильной группой при С-2 пиримидинового кольца и водородом гидроксильной группы при С-2 остатка рибозы можно разбить на две группы. Одна группа — это данные о различии физических свойств или химической реакционной способности для пиримидиновых нуклеозидов и их производных, в которых имеется гидроксильная группа при С-2 (например, уридин, уридин-З -фосфат, уридин-5 -фосфат) и производных, в которых эта гидроксильная группа отсутствует (например, 2 -дезоксиури-дин, уридин-2 -фосфат, алкилурацилы). Помимо уже упоминавшихся данных по УФ-спектрам производных уридина сюда относятся данные о различии констант ионизации для производных цитозина этих двух групп отличия в спектрах ЯМР пиримидиновых нуклеотидов 33, а также различие в скоростях протекания некоторых реакций рибо- и дезоксирибонуклеозидов (например, фотохимической гидратации производных цитидинакаталитического гидрирования и гидроксиламинолиза 9 производных уридина). [c.141]

ЛИ ЭТО на самом деле. Понятие индекс свободной валентности применяется также для характеристики нуклеофильных и электро-фильных реакций, причем общее нолол<.ение остается тем же, что и для радикальных процессов реакция идет тем легче, чем выще индекс свободной валентности. Исходя из этого, можно сделать вывод, что двойная связь С-5—С-6 в пиримидинах представляет собой наиболее реакционноспособное место и что урацил более активен, чем цитозин. Эти выводы, в общем, согласуются с экспериментом, хотя имеются и определенные исключения. Так, например, и индекс свободной валентности, и заряды на атомах предсказывают, что атомы С-2 и С-4 в молекуле урацила должны быть примерно одинаковыми по своей реакционной способности и что в молекуле цитозина атом С-2 должен быть значительно более активен по отнощению к нуклеофильным реагентам, чем С-4. Однако в обоих случаях в основаниях и в производных от них нуклеозидах и нуклеотидах более реакционноспособным является атом С-4 пиримидинового ядра. [c.199]

Ограниченность рассмотренных квантовохимических подходов состоит в том, что они не учитывают многих чрезвычайно важных факторов, зачастую определяющих и направление, и скорость реакции. Таковыми, например, являются влияние растворителя, пространственные эффекты заместителей и др. О пространственных эффектах заместителей мы уже говорили при рассмотрении кислотно-основных свойств оснований. Отметим еще несколько примеров подобного влияния. Из данных по конформации нуклеозидов и нуклеотидов (см. гл. 2) следует, в частности, что для этих соединений в обычных условиях предпочтительной является антиконформация, при которой в пиримидиновых нуклеозидах и нуклеотидах остаток рибозы и карбонильная группа находятся по разные стороны от К-гликозидной связи. Если эта конформация сохраняет свое преимущество и в растворе, то можно ожидать, что остаток сахара будет пространственно затруднять нуклеофильное присоединение по двойной связи, вследствие чего реакции подобного рода с объемистыми реагентами могут стать даже невозможными. Не исключено, например, что такие реагенты, как семи-карбазид или реактив Жирара (см. стр. 350), не присоединяются по двойной связи именно в силу пространственных затруднений. Более трудная фотохимическая гидратация двойной связи в ури-дин-5 -фосфате по сравнению с уридин-З -фосфатом, возможно, также связана с пространственными эффектами (см. гл. 12). Несмотря на эти довольно многочисленные факты, детального исследования пространственного влияния остатка сахара на реакционную способность оснований до сих пор еще нет. [c.203]

Детальное изучение химических особенностей самих основании и их поведения в составе нуклеозидов и нуклеотидов требует определения места этих соединений в ряду ближайших аналогов, отличающихся друг от друга какой-либо монотонно меняющейся характеристикой, например наличием разных заместителей, обладающих различными индуктивными эффектами или различным пространственным эффектом. Так, изучая какую-нибудь определенную реакцию ряда l-N-алкилзамещенных пиримидинов с разнообразными алкильными заместителями, можно было бы лучше оценить роль рибозного (или дезоксирибозного) остатка в определении химических свойств основания в составе нуклеозида или нуклеотида. Подобным подходом широко пользуются в органической химии для изучения механизмов реакций, причем оказывается, что свободная энергия активации многих реакций является линейной функцией некоторой характеристики, меняющейся от одного заместителя к другому, но постоянной для данного заместителя в разных соединениях. Данный принцип достаточно хорошо известен и формулируется как правило линейной зависимости свободных энергий. Хорошо известны частные случаи применения этого правила — уравнения Гамметта или уравнение Тафта. Они связывают реакционную способность ряда родственных соединений по отношению к одному и тому же реагенту с электронными характеристиками заместителей в этих соединениях соотношениями типа [c.205]

Дезаминированию под действием азотистой кислоты могут быть подвергнуты и остатки нуклеозидов в составе полинуклеотидов. Подобраны условия, в которых достигается полное дезаминирование ДНК при этом, однако, в значительной степени происходит расщепление N-гликозидных связей пуриновых дезоксинуклео-тидных звеньев. Отмечена и другая побочная реакция при обработке ДНК азотистой кислотой получены доказательства образования небольшого количества ковалентных связей между комплементарными полинуклеотидными цепями, входящими в состав двухцепочечного комплекса ДНК Природа этой реакции не выяснена возможно, что она состоит в алкилировании остатка нуклеозида (сближенного пространственно с нуклеозидом, который претерпевает дезаминирование) под действием промежуточно образующегося диазосоединения (ср. алкилирование диазометаном— стр. 359). Полного дезаминирования РНК удается добиться при действии нитрита натрия в ледяной уксусной кислоте при этом происходит заметная деградация полимера за счет расщепления фосфодиэфирных связей. В более мягких условиях обработки, когда побочные реакции сводятся к минимуму, протекает лишь частично дезаминирование ДНК и РНК. При этом происходит некоторое изменение относительной реакционной способности оснований, входящих в состав полимера, по сравнению со свободными нуклеотидами (табл. 6.3). [c.419]

Ангидриды нуклеотидов и аминокислот ведут себя аналогично. Присутствие а-аминогруппы увеличивает положительный заряд на карбонильной группе (т. е. происходит увеличение кислотности вследствие электростатических эффектов), и ангидриды а.минокислот и нуклеотидов значительно менее устойчивы, чем соответствующие ангидриды с карбоновыми кислотами, если только аминогруппа не защищена. Это увеличение реакционной способности отчетливо видно также у 2 (3 )-аминоацильных производных рибонуклеотидов по сравнению с их 2 (3 )-ацилнроизводными, но даже последние значительно менее устойчивы, чем простые алкиловые эфиры, и такие, как 3 - или 5 -эфиры дезоксирибонуклеозидов, у которых отсутствует соседняя гидроксильная группа. Одно из возможных объяснений этого факта заключается в образовании водородных связей между соседней цг/с-гидроксильной группой и карбонилом, что облегчает нуклеофильную атаку этого атома углерода. Инфракрасные спектры 3, 5 -ди-0-ацетиладенозина и 2, 3 -ди-0-ацетиладено-зина показывают, что такие водородные связи имеются лишь в первом соединении 116]. Однако обширное исследование реакционной [c.337]

Как и в случае пирофосфатных производных, стереохимические факторы могут играть важную роль в реакционной способности карбоксиангидридов нуклеотидов. Это было показано сравнением смешанных ангидридов, полученных действием этилхлорформиата на уридин-5 - и уридин-З -фосфаты. Если первое соединение относительно устойчиво, то второе существует только как промежуточное соединение, превращаясь в уридин-2, З -циклофосфат даже в водном растворе. Специфическое расположение (и конфигурация) соседней -гидроксильной группы в этилкарбоксиангидриде уридин -З -фосфата не только ведет к увеличению его реакционной способности (по сравнению с аналогичным ангидридом уридин-5 -фос-фата в присутствии воды), но и является также причиной того, что этот ангидрид действует как фосфорилирующий агент, а нуклеофильная атака направлена исключительно на атом фосфора, а не на карбонильную группу. [c.339]

Нуклеотидопептиды были выделены из самых разнообразных объектов животного и растительного происхождения (см. обзор [1]). Они различаются не только структурой и степенью полимерности входящих Б их состав нуклеотидов и аминокислот, но и характером связи между этими фрагментами, определяющим тип нуклеотидопептида, его реакционную способность и, следовательно, функции. [c.345]

Повышенная реакционная способность нуклеотидопептидной связи, обнаруженная при гидролизе нуклеотидо-(P- -N)-аминокислот (пептидов), в условиях, когда может происходить протонизация амидного азота, указывает на то, что эти соединения могут претерпевать реакции нуклеофильного замещения у атома фосфора, связанного с аминокислотой, т. е. быть фосфорилирующими агентами. Следовательно, изучение реакционной способности нуклеотидо-(P- -N)-пептидов должно способствовать выявлению путей, по которым могут протекать превращения природных нуклеотидопептидов в химических процессах, протекающих на молекулярном уровне. [c.378]

Описанные реакции внутримолекулярного нуклеофильного замещения у атома фосфора в нуклеотидо-(Р- Ы)-пептидах с участием расположенных по-соседству и удаленных гидроксильных групп, а также меж-молекулярного замещения в присутствии гидроксиламина свидетельствуют о значительной реакционной способности нуклеотидо-(Р- М)-пептидов в реакциях с гидроксилсодержащими соединениями. [c.383]

Нуклеотиды образуют как пятичленные (2, 3 -), так и шестичленные (3, 5 -) циклофосфаты. Пятичленные циклы обладают более высокой реакционной способностью по сравнению с нециклическими эфирами. Это явление объясняется повышенной напряженностью пятячленного фосфатного цикла. Большая устойчивость шестичленных нуклеозид-3, 5 -циклофосфатов по сравнению с пятичленными указывает на меньшую напряженность их циклов. [c.367]

Нуклеотиды обычно синтезируют направленным фссфорилированием нуклеозидов. Некоторые из нуклеотидов получают конденсацией азотистого основания с фосфатом моносахарида. Основные трудности, возникающие при фосфорилировании, связаны с выбором мягкого фосфорилирующего. агента, не вызывающего изменений лабильной молекулы нуклеозида, а также с необходимостью избирательно защиты гидроксильных групп. Последнее условие объясняется малым различием в реакционной способности гидроксильных групп углеводной части молекулы. Несмотря на большую реакционную способность первичной гидроксильной группы она не может избирательно фосфорилироваться в присутствии незащищенных 2 - и З -гидроксилов рибофуранозы. Получение нуклеозид-2 - или З -фосфатов представляет еще более сложную проблему в связи с чрезвычайно большим сходством в химическом поведении 2 - и З -гидроксиль-пых групп. [c.368]

Химические реакции, избирательный катализ которых необходим для обеспечения должной скорости синтеза матричных копий данного вида, сложны и разнообразны. Соответственно сложными и разнообразными должны быть функциональные свойства ферментов. Требованиям относительно большой реакционной способности, возможности существования в виде полимерных нитчатых молекул отвечают аминокислоты и их полимеры — белки. К тому же, как мы видели, аминокислоты и полипептиды легко возникают спонтанно в планетных условиях. Удовлетворимся земным опытом и будем считать разнообразие из 20 аминокислот достаточным для обеспечения всех свойств ферментов. Главным для нас в данном контексте является вопрос о способе сопряжения синтезов двух полимерных систем — полинуклеотидной и полиаминокислотной (полипептидной). Необходимо, чтобы последовательность аминокислот в полипептидной цепи определялась последовательностью нуклеотидов в полинуклеотидной цепи. Если наличие образующего в результате такого соответствия фермента способствует большей скорости матричного воспроизведения нуклеотидной последовательности данного вида, то и количество этого фермента тоже увеличивается быстрее. [c.50]

Чем различаются два состояния рецептора — У и Возможно, что это две разные конформации одной и той же белковой молекулы. При переходе -рецептора в состояние высокого сродства ряд исследователей наблюдали повышение реакционной способности 8Н-группы [50, 88, 89]. Повышения реакционной способности 8Н-группы не наблюдалось в клетках с нарушенным механизмом передачи гормонального сигнала сус и иЫС) [50]. 5Н-группа была также необходима для осуществления отрицательного эффекта гуаниловых нуклеотидов на связывание [ J]-глюкагона глюкагоновый рецептором печени [70]. Однако более существенные данные о структурных характеристиках Я и Я отсутствуют. Ничего не известно также о химизме взаимодействия комплекса Я —Н с Л-белком, о локализации этого взаимодействия в мембране. Временные характеристики формирования, существования и разрушения комплексов Я —Н и Я —Н—N также почти не изучены, хотя работа Цитри и Шрамма [88] по кинетике активации Л/ -белка при взаимодействии с р-рецептором эритроцитов индюка свидетельствует о возможности длительного существования комплекса Я —Н и, следовательно, о возможности взаимодействия с несколькими регуляторными белками. [c.103]

Независимо от природы или сложности жи ых организмов образование и разрыв фосфатных связей представляют собой движущую силу процессов переноса энергии. Следовательно, одна из главных задач в изучении химической эволюции — задача выявления механизма, посредством которого фосфор мог участвовать в первичных химических реакциях. Единственным существенным источником фосфора на поверхности Земли был апатит — нерастворимый минерал с пониженной реакционной способностью, содержащийся в вулканических либо осадочных породах. Подобный минерал вулканического типа почти всегда содержит фтор (его состав Саю(Р04)бр2), а минерал осадочного типа может содержать С1, СОз или ОН вместо F. Проблема включения фосфора в органические соединения (например, в нуклеотиды) связана с его пребиот5ической локализацией в апатите [116]. [c.27]

Смотреть страницы где упоминается термин Нуклеотиды реакционная способность: [c.181] [c.130] [c.14] [c.156] [c.452] [c.452] [c.452] [c.11] [c.318] [c.127] [c.47] [c.351] [c.138] [c.138] [c.118] [c.294] [c.188] [c.93] [c.118] [c.168] [c.261] [c.265]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология