химический каталог




Молекулярная биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

(см. стр. 153). Клетки Е. coli, выращенные в среде, содержащей N15, переносились в среду с обычным N14. При делении клеток образовывались редуплицированные двойные спирали, в которых одна цепь содержала N15, другая — N14. До денатурации наблюдался один пик плотности 1,717 г/см3, отвечающий двойным спиралям N15—N14. После денатурации появляются два пика, а именно: 1,740 и 1,724 г/см3, отвечающие однонитевым клубкам соответственно с N15 и N14. Плотность повышается, так как клубки более компактны, чем спираль [76]. Прямые определения молекулярного веса ДНК показывают, что при денатурации он уменьшается вдвое [75, 77]. Образование клубков при денатурации непосредственно наблюдается в электронном микроскопе (рис. 8.15).

Как и в случае полиаминокислот (см. § 4.5), переход спираль— клубок может рассматриваться как плавление спирали. Простейшая модель для изучения этих процессов — синтетический гомополинуклеотид, содержащий комплементарные пары только одного сорта, например Поли-А — Поли-У. Такая двойная спираль плавится при 65 °С в 0,15 М растворе NaCl при рН 7,0. Интенсивность полос поглощения при 2600 А увеличивается на 34%, а удельное вращение [a]D убывает -на 275°.

Как и следует ожидать, температура плавления ДНК воз--растает с увеличением относительного содержания Г — Ц — эти нуклеотиды связаны сильнее, чем А — Т (см. § 8.3). Зависимость Гдл от содержания Г — Ц линейна [78]. Экстраполяция этой прямой дает предельные значения 7,ПЛ = 69°С для Поли-АТ и 110 °С для ПолиТЦ, хорошо согласующиеся с экспериментальными значениями для соответствующих синтетических полинуклеотидов, (65 и 104 °С). Температура плавления ДНК растет с увеличением ионной силы раствора приблизительно пропорционально логарифму концентрации катионов.

Теория плавления простейших, моделей — гомополинуклеотидов развита- в ряде работ [79—82] (см. также монографии [6,

83, 84]).

В области перехода молекула состоит из чередующихся спиральных и неупорядоченных участков. Если обозначить число разорванных пар через Nit число связанных, пар через N$ и

Pic 8Л5. Электронная микрофотография дотатурированной ДНК.

число спиральных участков (равное числу неупорядоченных участков) через я, то свободная энергия системы запишется в виде

F(NLT N2, п) = Nxh\ + N& + nF, — TS0l (8,4)

где Fi и F2 — свободные энергии полностью разделенных и полностью спиральных молекул, отнесенные к одной паре оснований, /\ч — энергия, необходимая для возникновения расплавленной области между двумя спиральными. Образование расплавленного участка, содержащего т пар, происходит в результате разрыва т поперечных и т -f 1 продольных связей. Наконец, S0 есть энтропия смешения спиральных и неспиральных участков

F имеет минимум при некотором значении л» удовлетворяющем

условию

№/«-1][ЛУП-11=1/<Т, (8,6)

где ехр(-FJRT)— фактор кооперативности (ср. стр. 210).

Равновесные значения JVi, N2 и п определяются условием, полученным путем минимизирования F при постоянном значении Mi -f N2 = N

s == expRT

1 - njNx

1 ~ n!N2 Fx — F

(8,7)

Кривая плавления, т. е. зависимость доли неупорядоченных пар 1 — 0 = NJN (9 — степень спиральности) от Т, идет тем круче, чем меньше <т. При а = 1 коопера- ^ тивность отсутствует, при ст = 0 кооперативность полная. Температурный интервал перехода спираль — клубок AT (рис. 8.16) определяется условием

max

1 (8,8)

dQ/dT

100V

и расчет, основанный на модели Изинга (ср. стр. 209), дает

пл

RT:

дя

(8,9)

где АЯ-разность энтальпий спиральной и неспиральной молекулы в расчете на пару оснований. Более строгая теория должна учесть то обстоятельство, что неупорядоченный участок образует замкнутую петлю, которая может быть и асимметричной [81, 82]. Уточненный расчет дает

16я;1/з АГ = -^—(2а)

RT

ДЯ

(8,10)

Из экспериментальных значений ДГ для синтетических гомо-полинуклеотидов находят о ~ 10~4—10~5, т. е. F8 ж 7 ккал/моль. Как мы видим, степень кооперативности весьма высока.

Подробный анализ ситуации для гетерополимеров, проведенный Лазуркиным, Франк-Каменецким и их сотрудниками, не только позволил построить теорию, применимую к ДНК и ее комплексам с малыми молекулами, но и привел к созданию метода исследования структуры нуклеиновых кислот [85].

Рассмотрение гетерогенности требует учета двух факторов — добавочного укрепления или ослабления двойной спирали ли-гандами и различной стабильности пар А — Т и Г — Ц. Эти факторы должны трактоваться по-разному — лиганды перераспределяются по цепи в процессе плавления^ а первичная структура остается неизменной.

510

гл. s. ФИЗИКА НУКЛЕИНОВЫХ кислот

Влияние обратимого связывания лигандов на плавление го-мополимеров рассмотрено в работах [82, 85, 86]. Допустим, что mi молекул лиганда связано неспиральными и т2 — спиральными участками полимера. Вместо (8,4) имеем

F (Nh N2, п, ть т2) = NiFx + N2F2 -F nFs + mfa -F

+ "ЧЬ ~ TS0 - RT In mi, {»i mi}[ ma, {NN2t MG)[ , (8,11)

где ijn и ty2 — свободные энергии лиганда на участках 1 и 2. Уравнение (8,11) отвечает случаю н

страница 183
< 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 "Молекулярная биофизика" (4.80Mb)


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

 

 

Реклама
защита прав должника
смесительный узел surp 40-4.0
txm1.6r-m 1.9 вт
Комод ARIVA-13-120

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
(20.01.2017)