химический каталог




Энциклопедия полимеров. Том 2 (Л-Полинозные волокна)

Автор главный редактор В.А.КАБАНОВ

сто рибозы). Это отличие делает ДНК хи

мически более инертной, сообщает ей устойчивость к щелочному гидролизу; концевой пентозный цикл ДНК оказывается устойчивым к окислению HIO4 (требующему двух гидроксилов в В-положении). В цепи главных валентностей к l'-атому пентозного цикла присолу концевого звена (этот гидроксил должен быть свободен от фосфатной группы). Следовательно, рост цепей Н. к. происходит всегда в направлении от 5'-атома С к З'-атому. Такова специфичность биокатализаторов-ферментов.

РНК

н н

единены боковые группы — 2 различных пуриновых основания (аденин и гуанин) и 2 пиримидиновых (цитозин и тимин — в ДНК, цитозин и урацил — в РНК; в этом еще одно различие между 2 типами Н. к.). Н. к. способны диссоциировать на протоны (в каждой фосфатной группе) и полианионы. Они довольно сильные к-ты, показатель диссоциации этих дважды этерифици-рованных фосфатных групп рК = 1,5.

Т. обр., Н. к.— это сополимеры 4 типов мономерных звеньев, называемых нуклеотидами. На рис. 1 изображены все 4 разных нуклеотида, следующие друг за другом. На самом деле в цепи Н. к. различные нуклеотидные звенья могут чередоваться любым, самым замысловатым образом. Существенно другое — порядок чередования 4 типов звеньев в этом сополимере детерминирован с абсолютной точностью и не допускает никаких флуктуации. Если в половой клетке стойко изменяется даже одно звено в цепи ДНК из десяти миллиардов звеньев, то это уже наследственная м у-т а ц и я, т. е. передаваемое по наследству изменение, к-рое чаще всего гибельно для организма.

Нуклеотид состоит из ковалентно связанных молекул пентозы, фосфорной к-ты и азотистого основания. Если от такого звена отщепить фосфорную к-ту, получим нуклеозид (их названия: аденозин, гуанозин, тимидин, цитидин и уридин). Цепь Н. к. несимметрична вследствие того, что фосфорная к-та, соединяющая попарно все нуклеозиды, присоединена к пентозе в двух структурно различных положениях: к З'-атому С и к 5'-атому С. Поэтому полинуклеотидная цепь векто-риальна, ей можно условно приписать направление. Все известные сейчас синтетич. ферменты, ведущие реакции наращивания полинуклеотидных цепей, присоединяют очередное звено всегда только к З'-гидроксиНаряду с указанными главными пуриновыми и пири-мидиновыми основаниями в состав ДНК входят в небольшом количестве т. наз. минорные основания: 5-метилцитозин, 6-1^-метиладенин, 1-метил-гуанин, 1Ч2-диметилгуанин. В разных типах РНК (транспортной и рибосомной) суммарное количество минорных оснований достигает 10% и они весьма разнообразны. По большей части это продукты метилирования главных оснований (напр., 1-метилгуанин, №-диметил-гуанин) или их гидрирования (5,6-дигидроурацил); продукт дезаминирования аденина — гипоксантин и его метилированная форма — 1-метилгипоксантин. Наконец, в небольших количествах имеются азотистые основания, сильно отличающиеся от главных по своему

держащие тиогруппу (II).

Роль минорных оснований окончательно не выяснена. Возможно, что своеобразие в расположении

строению, напр. псевдоураI § цил (I) и пиримидины, соI || минорных оснований важно

для того, чтобы деструктивные клеточные ферменты могли отличать свои Н. к. от чужеродных, напр. бактериальных или вирусных.

Анализ Н. к. начинают с того, что расщепляют полимерную цепь в основном до нуклеозидов (с помощью 70%-ной НСЮ4 в течение 1 ч при нагревании до 100 °С) и образовавшуюся смесь четырех типов нуклеозидов разделяют хроматографией (на бумаге или на ионооб-меннике) или электрофорезом.

В ДНК (но не в РНК) содержание различных звеньев подчиняется правилам Чаргафа: А = Т и Г = Ц где А, Т, Г, Ц — количества соответственно аденина, тимина, гуанина и цитозина. Эти правила были проверены на громадном числе объектов и оказывались точными за очень редкими исключениями (напр., для ДНК бактериофага ФХ174). Из правил Чаргафа, в совокупности с рентгеноструктурными данными, можно сделать очень важные заключения о макромолекулярной структуре ДНК.

Соотношение между А и Г зависит от конкретного объекта. Т. наз. фактор специфичности ДНК (Г/А) меняется у разных видов микроорганизмов в пределах 0,45—2,8 (Белозерский и Спирин). У высших растений и животных это соотношение составляет 0,55—0,93.

Макромолекулярная структура дезоксирибонуклеиновой

к-ты

В выяснении строения макромолекулы ДНК решающую роль сыграл рентгеноструктурный анализ волокон, вытянутых из литиевой соли ДНК (Уилкинс). Рентгенограммы этих волокон бедны (всего ок. 100 рефлексов), т. к. кристаллическая структура несовершенна. Однако основные топологические принципы упаковки получаются довольно непосредственно из анализа рентгеноструктурной картины: 1) полимерная цепь ДНК — двухзаходная спираль, 2) боковые группы, т. е. азотистые основания, заполняют всю внутреннюю часть спирали, укладываясь в ней подобно столбику монет.

Выше уже рассмотрена т. наз. первичная структура Н. к., т. е. ковалентные связи между атомами и звеньями полимерной цепи (см. рис. 1). Но наряду с первичной у ДНК существует вторичная структура, т. е. регулярная пространственная конформация полимерной цепи, определяемая молекулярными силами между ко-валентно насыщенными атомами и группами. Существование двухспиральной вторичной структуры ДНК (рис. 2) было доказано Уотсоном и Криком в 1953. Причины образования такой своеобразной структуры заключаются в следующем.

Рис. 2. Схема вторичной структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты (модель Уотсона и Крика).

Боковые группы ДНК, а именно пиримидиновые и пуриновые основания, стремятся создать параллельные слои внутри спирали, т. к. таким путем лучше всего насыщаются их вандерваальсовы взаимодействия. Кроме того, из соображений равенства поперечных сечений спирали явствует, что рядом с пиримидиновым основанием всегда должно быть пуриновое и наоборот. Между этими основаниями могут возникать водородные связи. Детальное рассмотрение всех возможностей приводит к однозначному решению, изображенному на рис. 3. Аденин способен образовать 2 водородные связи только с тимином, а гуанин — 3 водородные связи с цитозином. Поскольку реализуется структура с максимально возможным числом водородных связей, то против каждого аденина, принадлежащего одной из нитей двухзаходной спирали, лежит тимин во второй нити и против каждого гуанина находится цитозин. Подобная картина спаривания оснований А — Т и Г — Ц носит название принципа комплементарности Уотсона — Крика.

Т. о., обе спирали в двухниточной структуре ДНК зависимы друг от друга. Структура одной из них полностью детерминирует структуру второй.

Матричный синтез

Ни один из известных химич. приемов получения регулярных сополимеров не позволяет синтезировать длинную полимерную цепь с полным повторением всего чередования различных мономеров при соблюдении математич. точности и безошибочности. Клетка же при делении передает обеим дочерним клеткам весь свой комплект генетич. информации, т. е. полные цепи ДНК, идентичные той цепи, к-рая содержится в материнской клетке. Единственное возможное объяснение этому явлению можно дать на основе идеи о матричном синтезе, т. е. о принудительном наборе цепи ДНК из 4 типов мономеров под влиянием шаблона, или матрицы, к-рая навязывает порядок чередования звеньев в сополимере.

Идея о матричном синтезе высказывалась давно как некая умозрительная абстракция. Принцип комплементарности придает ей вполне ясный физич. смысл. При синтезе новых цепей ДНК двойная спираль нарушается на нек-ром участке. Взамен разорванных водородных связей возникают новые благодаря сорбции мономеров на освободившихся местах. Мономеры будут сорбироваться из р-ра с соблюдением принципа комплементарности. Затем происходит поликонденсация (мономерами являются нуклеозидтрифосфаты и при каждом акте реакции отщепляется пирофосфат) и вместо одной двойной спирали ДНК образуются 2 идентичные двойные спирали. Каждая дочерняя спираль имеет в своем составе одну материнскую неповрежденную нить, послужившую матрицей, и одну вновь синтезированную. Но обе дочерние спирали структурно неотличимы друг от друга. Этот процесс наз. полуконсервативной редупликацией (или удвоением). Термин «полуконсервативная» указывает на то, что макромолекула материнской ДНК разделилась пополам между потомством.

Синтез ДНК — ферментативный процесс. Это означает, что существует специальный фермент (белок ДНК-полимераза), к-рый образует комплекс с концом растущей цепи и с молекулой мономера и ускоряет поликонденсацию. Реакция не идет без фермента и без ДНК-матрицы. Фермент не селективен по отношению к 4 типам мономеров. Он может образовать комплекс с любым из них. Отбор правильного мономера происходит автоматически благодаря принципу комплементарности.

В самой структуре двойной спирали заложен принцип матричного синтеза и редупликации ДНК. Физич. основой правильного функционирования матрицы при синтезе ДНК являются молекулярные силы — взаимодействие А с Т и Г с Ц посредством водородных связей. Принцип полуконсервативной редупликации ДНК подвергся весьма детальной и полной проверке и сейчас является одним из самых значительных завоеваний биологич. науки.

Второй не менее важный процесс — синтез РНК по ДНК — наз. транскрипцией. Этот процесс осуществляется с помощью фермента РНК-полимеразы. Образование водородных связей между нитью ДНК и нитью РНК происходит так же, как между двумя комплементарными нитями ДНК. Тот факт, что одно из пиримидиновых оснований, тимин, заменено на урацил, никак не сказывается на способе спаривания, т. к. метильная группа, отличающая тимин от урацил а, находится в положении 5 и не участвует в образовании водородных связей.

Транскрипция в принципе протекает почти так же, как редупликация. Главное отличие ее в том, что транскрибируется в каждой области молекулы ДНК лишь одна из двух нитей, вторая остается инертной. При этом транскрипция разных областей ДНК может происходить с разных нитей. Но в каждом месте матрицей служит лишь одна из двух комплементарных нитей ДНК. ДНК содержит особые области, т. наз. промоторы, к к-рым прикрепляется фермент РНК-полимераза — спец

страница 107
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291

Скачать книгу "Энциклопедия полимеров. Том 2 (Л-Полинозные волокна)" (22.63Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
привод skd62 цена
моноколесо кингсонг 18 а отзывы
наколенники для баскетбола магазин в спб
купить архивные металлические стеллажи

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(19.08.2017)