химический каталог




Биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

циональности белка. Мы видели, что гидро-фобность аминокислотного остатка имеет важнейшее значение для структуры глобулы (см. § 4.5). Соответственно мутации, сильно изменяющие гидрофобность остатка, должны сильнее сказываться на биологических свойствах белка, чем мутации, мало меняющие гидрофобность. Первый тип мутаций более опасен для оуществования особи и вида, чем второй. Можно думать, что эволюция, приведшая к современному коду, шла в направлении нозрастающей его надежности в смысле уменьшения доли более опасных мутаций. Убедимся в надежности кода.

Рассмотрим табл. 4.5 (с. 108), в которой приведены гидро-фобности аминокислот. Средняя разность этих значений при произвольном замещении одной аминокислоты на другую равна 5370 Дж/моль. В пределах условно введенных первого и второго классов аминокислот — гидрофобных (первые 10) и гидрофильных (вторые 10 аминокислот)—средние разности равны 3370 и 1640 Дж/моль соответственно.

Класс аминокислоты в первую очередь зависит от второго луклеотида у в кодоне xyz. При у = У остаток всегда гидрофо-«бен (Иле, Мет, Лея, Вал, Фен). Назовем мутации, не меняющие класса остатка, правильными, меняющие класс — неправильными. Вторые более опасны для структуры белка. При замене одного из нуклеотидов в кодоне xyz получается следующее распределение правильных и неправильных мутаций:

120 правильных 74 правильных 156 правильных

Замена х у г

54 неправильных 102 неправильных 20 неправильных.

Всего 350 (66,5%) правильных замен и 176 (33,5%) неправильных. К правильным заменам относятся и «тихие мутации», т. е. те случаи, в которых замена нуклеотида не сопровождается заменой остатка вследствие вырождения кода. Код устроен такг что вероятность правильной мутации вдвое больше неправильной.

Вычислим средние разности гидрофобностей остатков, отвечающие однократным замещениям нуклеотидов. Получаем

при замене х 4200, у 5370, z 1420 Дж/моль

и в среднем по всем трем нуклеотидам 3660 Дж/моль, что заметно меньше значения 5370 Дж/моль при случайном замещении аминокислот. Опыт дает среднюю разность гидрофобностей исходной и замещающей аминокислот для 70 мутантов гемоглобина человека 3500, для 6 цитохромов с —3780 Дж/моль и т. д. Анализ 423 замещений при сопоставлении шести гомологичных белков различных видов (цитохром с, гемоглобины а и р\ инсу-лины А и В) дает среднюю разность гидрофобностей 3240 Дж/моль.

Таким образом, код обладает высокой, хотя и не абсолютной, надежностью по отношению к правильным мутациям, обеспечивая их большую вероятность. Преимущество правильных мутаций определяется пространственным строением белка в водном окружении и, тем самым, особыми физическими свойствами воды. Корреляция кодонов с аминокислотами оказывается продиктованной физикой воды.

§ 8.7. Мутации

Мутации происходят либо спонтанно, либо под влиянием мощных внешних факторов — химических или радиационных воздействий на хромосомы и гены. Следует различать хромосомные мутации — перестройки хромосом, наблюдаемые под микро-Скопом, и точечные, или генные, мутации. Первые представляют собой изменения надмолекулярных структур, вторые — изменения последовательности нуклеотидов в ДНК и, соответственно, в мРНК. Здесь мы остановимся на точечных мутациях.

Существуют четыре типа точечных мутаций.

а) Мутации, состоящие в заменах нуклеотидов в кодонах,

меняющие смысл кодона, т. е. кодируемый аминокислотный остаток в белке (missense mutations).

б) Такие же замены, переводящие кодон в совместно с ним

вырожденный, т. е. не меняющие аминокислотный остаток в белке. Эти «тихие мутации» (silent mutations) фенотипически не

проявляются, но имеют весьма важное значение для эволюции

(см. далее, § 17.9).

в) Мутации, превращающие осмысленный кодон в терминальный УАА, УАГ, УГА (nonsense mutations). Эти мутации, приводящие к обрыву белковой цепи, особенно опасны.

г) Делении нуклеотидов или их включения, т. е. мутации сдвига рамки (frame shift mutations, см. с. 260).

Спонтанные генные мутации определяются ошибками при репликации ДНК, возникающими вследствие теплового движения атомов и молекул. Очевидно, что ошибки транскрипции и трансляции не наследуются.

Включение нуклеотида, некомплементарного матричному, деления или замена нуклеотида обычно приводят к образованию петли в двойной спирали ДНК (см. с. 230). В последующих репликациях ДНК петля исчезает вследствие полуконсервативного синтеза, но первичная структура ДНК остается измененной. Наряду с образованием петель возможно образование пары, отличной от уотсон-криковской вследствие способности азотистого основания создавать необычные водородные связи (с. 231), а также вследствие таутомерии (с. 37).

Очевидно, что замена пары AT на ГЦ термодинамически выгодна, так как Г связывается с Ц сильнее, чем А с Т. Если бы все сводилось к термодинамике, то в ходе эволюции должно было бы увеличиваться относительное содержание ГЦ в ДНК. Это не так — у высших организмов содержание ГЦ стабилизовано на уровне 40—45%. Эволюционное образование «Г + Ц-органи

страница 108
< 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

Скачать книгу "Биофизика" (6.44Mb)


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

 

 

Реклама
обучающая программа по корол дро
Candino Classic C4471.3
fissler blackedition цены
заказать изделия из металла

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
(06.12.2016)