химический каталог




Молекулярная биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

й теорией чтения кода (см. § 9.8).

§ 9.7. ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА

Генетически кодируется только первичная структура белка. Однако биологические функции определяются его пространственным строением. Первичная структура и пространственное строение однозначно связаны (см. § 4.9). Тем самым, генетически закодированы пространственное строение и биологическая функция белка. В то же время естественный отбор идет не по первичной, а по пространственной структуре — по биологическому поведению.

Различные мутационные замещения по-разному сказываются на строении белка. Из изложенного в § 4.6 следует, что мутации, сильно изменяющие гидрофобность аминокислотного остатка, должны сильнее сказываться на биологических свойствах белка, чем мутации, мало меняющие гидрофобность. Первый тип мутаций более опасен для существования вида, чем второй. Можно думать, что генетический код построен природой таким образом, чтобы обеспечить преимущество мутациям первого типа. Нужно выявить эти особенности кода.

Такая формулировка проблемы содержалась в работах [112], где было показано, что код обладает большой надежностью по отношению к неблагоприятным заменам полярных аминокислотных остатков на неполярные и наоборот. Между аминокислотами и кодонами имеется осмысленная корреляция (см. также [ИЗ]).

Прежде всего следует установить, какой характер имеют мутационные аминокислотные замещения. Мы уже видели, что внутренние аминокислотные остатки в гемоглобине и миогло-бине варьируют, но остаются неполярными (сад. .стр. 232).

Марголиаш обратил внимание на постоянство расположения полярных (основных) и неполярных остатков в цитохроме с позвоночных пяти видов [114]. В связи с этим Марголиаш писал: « ... является ли такое эволюционное постоянство следствием давления отбора на структурные особенности цитохрома или, хотя бы частично, результатом генетической изменчивости ... Это вопрос, на который сейчас нельзя ответить». Анализ кодового словаря дает искомый ответ [112, 115].

Уже отмечалось, что последовательность остатков вблизи активного центра гемоглобинов подчиняется той же закономерности. Большая часть природных мутантов гемоглобина человека характеризуется сохранением класса аминокислоты — чаще всего в мутантах полярная аминокислота заменяется на полярную. И во многих других случаях большая часть мутаций такова, что класс аминокислоты сохраняется.

Наблюдаемая ситуация может иметь два объяснения. Во-первых, «неправильные» мутации, меняющие класс аминокислоты, могут быть настолько опасны для функции белка, что они элиминируются естественным отбором. Эти мутации легальны и поэтому не наблюдаются. Во-вторых, сам генетический код может быть устроен таким образом, что он обеспечивает преимущества для правильных мутаций. Рассмотрим подробно вторую возможность.

Как мы видели (см-, стр. 22У), гидрофобность аминокислотного остатка может быть оценена, согласно Тенфорду, количественно— изменением свободной энергии AF при переносе аминокислоты из С2Н3ОН в воду (см. табл. 4.11). Вычислим среднюю разность величин AF при произвольном замещении любого остатка на любой — без учета различной встречаемости остатков, пользуясь данными табл. 4.11. По всем 20 аминокислотам AAF = 1280 кал/моль. В пределах условно введенных первого и второго классов — гидрофобных аминокислот (первые 10) и гидрофильных аминокислот (вторые 10) средние разности равны 805 и 392 кал/моль соответственно.

Представим словарь кодонов, обозначаемых xyz, квадратной таблицей (рис. 9.13). На рисунке заштрихованы гидрофобные остатки. Характерно, что при У на втором месте кодона (у = У) остаток всегда гидрофобен. При замене одного из нуклеотидов в кодоне xyz получается следующее распределение «правильных» и «неправильных» мутаций:

120 «правильных» 74 «правильных» 156 «правильных»

Замена xyz

S4 -щелравнльных» 102 снеправнльных» 20 «неправильных»

Всего 350 (т. е. 66,5%) «правильных» замен и 176 (33,5%) «неправильных». Вероятность «правильной» мутации вдвое больше,, чем вероятность «неправильной».

Вычислим средние разности AF для однократных замещений нуклеотидов. Получаем (в кал/моль)

при замене х 1000, у 1280, z 340.

В среднем по всем трем нуклеотидам имеем 870 кал/моль, что существенное меньше величины 1280 кал/моль для случайного замещения аминокислот. Средняя разность степеней гидрофобности исходной и замещающей аминокислот для 70 мутанов человеческого гемоглобина составляет 834, средняя разность для шести цитохромов с (безпозвоночных и позвоночных) 900, средняя разность для мутантов триптофан-синтетазы А [116] 1030 кал/моль. Процент «правильных» замещений в этих трех случаях соответственно равен 57,0%, 56,3% и 61,3%. Анализ 423 замещений при сопоставлений шести гомологичных белков различных видов (цитохром с, гсмоглобины аир, инсулины А и В, ферредоксин [117]) дает среднее значение разности степеней гидрофобности, равное 772 кал/моль. Все эти данные удовлетворительно согласуются с кодовой таблицей.

. Наиболее опасно заме

страница 215
< 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
уволить работника по медицинским показаниям
ручная мельница для соли или перца (mp110), 18 см, черная 010.070800.012 adhoc
сантехника villeroy
дома в кп николино

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
(21.01.2017)