Двойная спиральная структура
Cтраница 1
Двойная спиральная структура ДНК, обнаруженная методом рентгенографии, по-видимому, и является конфигурационной молекулярной основой главных биологических процессов, происходящих при делении клеток. На определенной стадии развития соматической клетки происходит удвоение имеющегося в ней набора хромосом: при митозе каждая хромосома делится ни две тождественных, в дальнейшем расходящихся к разным концам клетки. В результате митоза из исходной клетки получаются две новых, каждая из которых содержит набор хромосом, совпадающий с первоначальным. [1]
РНК необходима двойная спиральная структура ДНК. [2]
ДНК в растворе обладает, вероятно, двойной спиральной структурой, а поэтому е молекулярный вес должен убывать только тогда, когда разрывы происходят примерно друг против друга в обоих витках. Наряду с разрывом главных цепей происходит разрыв межмолекулярных водородных связей. Растворы ДНК, подобно растворам белка ( стр. [3]
Явление денатурации в этом случае не играет большой роли, поскольку ультразвук вызывает только незначительную и случайную фрагментацию, вызванную максимальным концентрированием механической энергии на определенных макромолекуляр-ных фрагментах, в результате чего происходит разрыв двойной спиральной структуры в целом. Следовательно, оправдано предположение о том, что молекула ДНК состоит из звеньев, соединенных между собой слабыми связями. Эти связи быстро рвутся под действием ультразвука, в результате чего проявляются фрагменты, сохраняющие нативную конфигурацию ( установлено методом электронной микроскопии) и, возможно, и биологическую активность. [4]
Эффекты, вызываемые облучением нуклеиновых кислот в сухом или слегка влажном состоянии, весьма сходны с эффектами, вызываемыми облучением в водном растворе, несмотря на различный механизм. Вследствие двойной спиральной структуры ДНК молекулярный вес может уменьшаться только тогда, когда два разрыва происходят почти один напротив другого. При растворении облученной нуклеиновой кислоты в разбавленном соляном растворе она образует гель, а не прозрачный раствор [ S48 ]; это показывает, что имевшаяся исходная структура утрачена, но существует тенденция к агрегированию путем образования новых водородных связей. [5]
Таким образом, суммарный состав синтезированного продукта совпадает с составом ДНК-затравки. Полученные цифры согласуются также с правилами Чаргаффа и со схемой спаривания оснований в двойной спиральной структуре ДНК, предложенной Уотсоном и Криком. [6]
При смешивании эквимолярных количеств поли - А и поли - У в разбавленных водных растворах образуется комплекс поли ( А): ( У), в котором адениловые остатки одной цепи соединены водородными связями с урациловыми остатками комплементарной цепи [66, 67] ( фиг. Данные рентгеноструктурного анализа свидетельствуют о том, что этот комплекс, подобно ДНК, представляет собой двойную спиральную структуру. На один виток спирали приходится 10 пар оснований, причем шаг этой спирали составляет 34 А. [7]
Сравнение полученных соотношений с относительными частотами, приведенными в табл. 16, показывает, что соотношения, полученные для случая антипараллельных цепей, согласуются с данными таблицы в пределах точности эксперимента. Вместе с тем соотношения, полученные для случая параллельных цепей, в четырех случаях существенно расходятся с данными таблицы. Таким образом, экспериментально наблюдаемые частоты ближайших соседей согласуются лишь с представлением о двойной спиральной структуре, образованной двумя антипараллельными цепочками. [8]
Цепи двойной спирали ДНК удерживаются вместе благодаря образованию водородных связей между основаниями в противоположных цепях. Когда аденин и тимин расположены друг против друга вдоль двойной цепи, между ними образуются прочные водородные связи, как показано на рис. 25.19. Аналогично гуанин и цитозин образуют прочные водородные связи при взаимодействии друг с другом. Вследствие этого две цепи, из которых состоит молекула ДНК, оказываются комплементарными ( взаимодополняющими) - против каждого аденинового основания одной цепи всегда находится тимин другой цепи, а против каждого гуанинового основания находится цитозин. Двойная спиральная структура ДНК, впервые предложенная Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком в 1953 г., сыграла ключевую роль в понимании синтеза белков в клетках, механизмов заражения клеток вирусными частицами, механизмов передачи наследственной информации при размножении клеток и многих других проблем, имеющих важнейшее значение в молекулярной биологии. Эти темы выходят за рамки настоящей книги. [10]
Молекулы РНК не ассоциируют в пары с образованием аналогичной двойной спирали. Значительный объем дополнительной гидроксильной группы в углеводном фрагменте ограничивает конформационную гибкость полинуклеотидной цепи РНК. Главным образом эта гидроксильная группа определяет способность фермента различать ДНК и РНК. Внутри молекулы РНК могут образоваться короткие стержнеобразные двойные спиральные структуры за счет свертывания частей одной и той же нуклеотидной цепи. [11]
Из-за наличия отрицательных зарядов на фосфатных группах ДНК двойная спираль стабильна лишь при условии экранировки фосфатных групп ионами солей. В работах последних лет предпочитают использовать литиевую, а не натриевую соль ДНК, поскольку она дает препараты с большой степенью кристалличности. Модель Уотсона и Крика кажется довольно убедительной, так как она является единственной структурой, согласующейся с данными рентгеноструктурного анализа В-фор-мы. В истории науки можно назвать очень мало гипотез, которые имели бы такое сильное влияние на дальнейшие исследования, как гипотеза о двойной спиральной структуре ДНК. [12]
Пифагор доказал свою знаменитую теорему, построив фигуру, в которой на сторонах прямоугольного треугольника расположены квадраты. Один из видов спиралей носит его имя. Спирали являются строительными блоками живого мира. Ядро клетки состоит из двойной спиральной структуры - ДНК, содержащей в себе генетический код формирующегося организма. Иногда и сами организмы имеют спиральную структуру, например, улитки. [13]
Из экспериментов со смешанными спиралями сополимера АУ и полимеров поли - У и поли - А получены новые данные, касающиеся спаривания оснований. Одноцепочечный сополимер АУ представляет собой цепочку, составленную из аденина и ура-цила, соединенных в случайной последовательности. Были получены образцы сополимера АУ с различными отношениями А: У. Во всех случаях при образовании смешанной спирали с поли - А или поли - У минимум поглощения в ультрафиолетовой области спектра наблюдался при одинаковом числе комплементарных оснований в сополимере и гомополимере, но не при равном количестве молекул того и другого компонентов. Таким образом, имеет место соотношение 1: 1 между комплементарными основаниями двух полимеров, а не между их молярными содержаниями. В этом случае число остатков урацила в гомополимере в 2 раза больше числа остатков аденина в сополимере. Очевидно, остающиеся без пары основания ( например, урацил в сополимере АУ в последнем примере) должны образовывать петли, выходящие из структуры двух - или трехцепочечной опирали. Анализ модели показывает, что выходящая из спирали петля может быть образована даже всего лишь одним основан ием. Считают, что такие петли играют важную роль в структуре РНК. Благодаря им может также сохраняться двойная спиральная структура ДНК при выпадении или включении оснований в одной из цепей. [14]
Страницы: 1