химический каталог




Энциклопедия полимеров. Том 2 (Л-Полинозные волокна)

Автор главный редактор В.А.КАБАНОВ

их двойную спираль, входят водородные связи между азотистыми основаниями в каждой паре, электростатич. силы взаимодействия ионизируемых групп и вандерваальсо-вы (дисперсионные) силы между параллельно расположенными пуриновыми и пиримидиновыми циклами. Влияя на те или иные силы, ослабляя или усиливая их, можно сдвигать точку плавления цепей ДНК. В частном случае можно заставить ДНК плавиться при комнатной темп-ре.

ДНК превращается в клубок при смещении рН как в кислую, так и в щелочную области. В первом случае это объясняется ионизацией NH2-rpynn гуанина, цито-зина и аденина и возникающими дополнительными силами кулоновского отталкивания. Во втором случае при рН12 происходит ионизация енольных групп, образующихся из кетогрупп гуанина и тимина, вследствие чего разрываются водородные связи.

Влияние растворителя на водородные связи между основаниями также весьма ясное. Так, замена воды на

этиленгликоль вызывает укрепление водородных связей и повышает Тт на несколько десятков °С (она становится выше 100 °С). Замена воды на формамид вызывает ослабление водородных связей. В 80%-ном формамиде ДНК хорошо растворима, но переходит в клубок уже при комнатной темп-ре. То же наблюдается и при добавлении мочевины к воде. Денатурированная ДНК способна к обратному переходу клубок — спираль, т. е. к ренатурации при медленном изменении состояния (медленном охлаждении р-ра, называемом «отжигом», или медленном удалении мочевины, фор-мамида или к-ты). При этом ренатурация вирусной ДНК происходит быстро (время порядка минуты) и полно, т. к. в среднем одно столкновение макромолекул из двух дает нужную комбинацию комплементарных цепей.

Бактериальная ДНК ренатурируется гораздо медленнее (время порядка часа) и значительно менее полно, т. к. в смеси из 300 сортов фрагментов лишь одно столкновение из 3002, т. е. из 105, эффективно. В ДНК высших организмов имеется некоторая часть (достигающая 30—40%), способная ренатурироваться довольно быстро (за время того же порядка, что и бактериальная ДНК). Эта часть ДНК содержит повторяющиеся или многократно дублированные последовательности нуклеотидов. Наличие «повторов» в цепи ДНК высших организмов, а возможно и бактерий, имеет, по-видимому, глубокое функциональное значение и связано с явлениями регулирования процесса транскрипции.

Функции дезоксирибонуклеиновой к-ты. Бе химическая модификация

Как уже отмечалось выше, в ДНК в форме линейной последовательности нуклеотидов зашифрована структура всех клеточных белков. Т. к. белки составлены из 20 типов аминокислот, а нуклеиновые к-ты из 4 типов нуклеотидов, должен существовать специальный генетич. код, связывающий обе последовательности звеньев. Этот код триплетный: тройка соседних нуклеотидов образует к о д о н, соответствующий одному аминокислотному остатку белковой цепи. Число возможных кодонов составляет 43 = 64, т. е. оно избыточно для кодирования 20 аминокислот. Поэтому генетич. код является «вырожденным»: в большинстве случаев несколько кодонов соответствуют одной аминокислоте. Генетич. код во всей живой природе универсален, но картина его вырожденности носит на себе отпечаток эволюционной истории.

Код для нек-рых простейших аминокислот вырожден многократно (например, для лейцина — шестикратно) . Самый распространенный тип вырожденности кодонов — различие в третьем нуклеотиде при фиксированных первых двух. Это дает чаще всего встречающееся 4-кратное вырождение. Одна из самых сложных аминокислот, триптофан, представлена всего одним кодоном.

Генетич. код представлен в таблице. Всякое химич. изменение ДНК, затрагивающее хотя бы одно из азотистых оснований, может привести к мутации, т. к. изменяется соответствующий кодон, а следовательно, в одном из белков происходит замена аминокислотного звена, изображаемого измененным кодоном. Получается белок с «ошибкой» в одном звене цепи и это изменение наследуется, т. к. при редупликации ДНК измененный кодон повторяется в потомстве. Мутации м. б. спонтанными (самопроизвольными) и индуцированными.

Из уровня спонтанных мутаций у бактерий в расчете на одно поколение рассчитано, что вероятность одной репликационной ошибки при синтезе ДНК составляет порядка Ю-9. Эту величину можно рассматривать как отношение скоростей реакций правильной репликации

ДНК (с соблюдением принципа комплементарности) и ошибочной репликации.

Реальный «уровень шумов», создающий спонтанные мутации, согласуется с тем энергетич. барьером, к-рый защищает правильную репликацию матрицы от ошибочной. Спонтанные мутации — главный фактор изменчивости живых организмов.

Яркие примеры мутированных белков человека — разнообразные гемоглобины, встречающиеся при заболеваниях крови. Изменения одного аминокислотного звена гемоглобина из 287 оказывается достаточно, чтобы вызвать тяжелейшие недуги вследствие нарушения функции этого белка. Химич. анализ белковой цепи позволяет изучить материальную природу каждой конкретной мутации, т. е. понять, какая замена аминокислоты и в каком месте белковой молекулы вызвала нарушение функции. Зная генетич. код, можно легко выяснить, какое изменение претерпел соответствующий кодон. Чаще всего модифицируется лишь одно нуклеотидное звено ДНК.

Большая часть мутаций нарушает функцию белков и приносит вред организму. Постепенно такие мутации исчезают в результате естественного отбора. Лишь в редких случаях мутации могут несколько усовершенствовать функциональную активность. Такие полезные для организма мутации закрепляются естественным отбором.

Три кодона в таблице, помеченные символами «янтарь», «охра» и «опал», являются «бессмысленными», т. е. им не соответствует какая-либо аминокислота. Когда значащий кодон превращается в «бессмысленный», синтез белковой цепи обрывается в соответствующей точке. По всем данным, «бессмысленные» ко-доны выполняют свою необходимую функцию — они являются сигналами к окончанию синтеза белковой цепи.

Индуцированные мутации вызываются мутагенными веществами или излучениями. Особенно ясные результаты получаются при изучении мутагенеза на самых простых объектах — бактериофагах и вирусах. Проще всего оказалось действие азотистой к-ты на Н. к., которое сводится к обычному дезаминированию оснований:

RNH2+HN03->R0H+H20-fN2

В итоге аденин превращается в гипоксантин:

НС с—с

/ \ / N=CH

/МН2

HC^^C-V

HNO, НС\ / С\

N-C /NH

XN==CH

/

СН—С

, / \

НС N

N—С

к-рыи спаривается водородными связями с цитозином, а не с тимином. Цитозин после дезаминирования превращается в урацил

NH,

СН—С

HNOj / \

i- НС NH

>-<

О

к-рый спаривается с аденином вместо гуанина. Поэтому под действием HN02 возникают мутации типа замен пар А — Т на Г — Ц или наоборот^ На нек-рых очень ясных примерах, напр. мутагенном действии HN02 на вирус табачной мозаики, эту схему удалось хорошо подтвердить путем анализа химич. изменений, произошедших в мутированных белках.

NH,

NH2

I

Модифицирующее действие гидроксиламина сосредоточено на цитозине:

NHOH I

С

N СН NHjjOH N СН2 NH2OH N ЧСН2

If

А УСН А .СН-NHOH .С СН—NHOH

if

NOH

NH II С / \ HN СН,

HN СНг

Л СН-NHOH С СН—NHOH

I I

В результате появления группы NH в положении 3 кольца пиримидин начинает спариваться водород/>Н"°\ /СНз

сн .с—с ,с—сч

\N_cf \,_„ >Н

^_н_о'

н

н

Н Н

I I

,N H-N

N—С^ ^NH N' СП

N=*CH С—N

Цитозин

Аденин [имино-форма]

Рис. 5. «Неправильное» спаривание оснований, служащее причиной спонтанных мутаций.

N / с—С.

ной связью с аденином вместо гуанина. Следовательно, этот мутаген стремится создавать замены только в сторону Г — Ц -* А — Т.

В самой структуре пуринов и пиримидинов содержатся возможности для неправильных спариваний вследствие таутомерных превращений, кето-енольных и амино-иминных переходов. На рис. 5 изображены «неправильные» пары, способные образоваться вследствие таутомерии. Правда, статистич. вес таутомерных форм очень низок, но и мутации образуются очень редко, если на ДНК не воздействуют мутагенными агентами. Хорошим подтверждением роли таутомерии оснований в мутагенезе служит след. факт. Если бактерии подпитывать 5-бромурацилом, то этот пиримидин частично включается в ДНК на место тимина. 5-Бромурацил оказывает при этом сильное мутагенное действие на клетки: вследствие электроотрицательности брома происходит сильное смещение равновесия в пользу таутомерной (енольной) формы, и это основание начинает гораздо чаще образовывать «ошибочную» пару с гуанином, чем это делал тимин. Суммарное число мутаций у бактерий под действием этого агента может достигать нескольких процентов на поколение.

Функции рибонуклеиновой к-ты. Ее роль в синтезе белка

Как уже отмечалось, функцией РНК является реализация матричного синтеза белка. Выше мы рассмотрели принципы кодирования белковой цепи. Разберем теперь механизм реализации этого принципа. Информация о. структуре белка содержится в матричной РНК, к-рая является копией одной из цепей ДНК (с заменой дезоксирибозы на рибозу и тимина на урацил, что не отражается на спаривании оснований). Матричную РНК можно себе представить разбитой на триплеты (кодоны). Нужная последовательность аминокислот на матрице набирается с помощью транспортной рибонуклеиновой к-ты.

Каждая аминокислота присоединяется в клетке к своей тРНК эфирной связью к концевому З'-гидрок-силу рибозы. Образовавшиеся соединения носят название аминоацил-тРНК. Молекулы тРНК имеют вторичную и третичную структуру. Они свертываются так, чтобы образовать возможно большее число водородных связей по принципу Уотсона — Крика. Выращены монокристаллы отдельных тРНК, и одна из них изучена рентгеноструктурным анализом. тРНК образует две неполностью спирализованные цилиндрические палочки, сложенные концами под прямым углом.

В «аморфной части» центрального участка цепи тРНК находится триплет оснований, комплементарный кодо-ну (а н т и к о д о н), к-рый и служит для набора аминокислот на матрице.

На рис. 6 изображена работа «маши

страница 109
< 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
купить гибкую черепицу
оптик нет интернет
www.argumet.ru/verstk/standart.html
запуск чиллеров mcquay

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
(24.07.2017)