Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
БХ учебник Николаев.pdf
Скачиваний:
573
Добавлен:
02.05.2015
Размер:
15.53 Mб
Скачать

H O

Часть I. Строение информационных молекул и матричные биосинтезы

2.Транспортные РНК (тРНК) составляют около 15 % всей РНК клетки. Име­ ется несколько десятков видов тРНК, различающихся первичной структу­ рой. Молекулярная масса тРНК около 25 ООО. Характерной особенностью первичной структуры тРНК является наличие в их молекулах кроме обыч­ ных мономеров еще т. н. минорных нуклеотидов (нуклеотидов, содержа­ щихся в малых количествах). Минорные нуклеотиды содержат необычные основания (например, метилированные); в псевдоуридиловой кислоте нео­ бычна связь между основанием и рибозным остатком: не N—С, а С—С.

3.Матричные РНК (мРНК) составляют около 2 % всей РНК клетки. Число мРНК, различающихся по первичной структуре, так же велико, как число разных белков в организме. Матричные РНК иначе называют информаци­ онными РНК (иРНК).

Вторичная структура РНК

Молекулы РНК в отличие от ДНК построены из одной полинуклеотидной цепи. Однако в этой цепи имеются комплементарные друг другу участки, которые могут взаимодействовать, образуя двойные спирали. При этом соединяются нуклеотид­ ные пары А «»и и G«»C. Такие спирализованные участки (их называют шпилька­ ми) обычно содержат небольшое число нуклеотидных пар, в пределах двух-трех десятков, и чередуются с неспирализованными участками (рис. 3.12).

Рис. 3.12. Вторичная структура рибосомной 5S-PHK человека

Характерную вторичную структуру имеют тРНК. Они содержат четыре спирализованных участка и три (иногда четыре) одноцепочечные петли. При изобра­ жении такой структуры на плоскости получается фигура, называемая «клеверным листом» (рис. 3.13, а). Все несколько десятков разных тРНК клетки имеют общий план пространственной структуры, но различаются в деталях.

ГИБРИДИЗАЦИЯ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Денатурация и ренативация ДНК

Вторичная струкаура нуклеиновых кислот образуется за счет возникновения водо­ родных и гидрофобных связей между основаниями, т. е. слабых взаимодействий.

!лава 3. Строение нуклеиновых кислот

U l

 

 

 

З'-конец

 

 

 

 

С (акцепторный)

 

 

 

5'-конеп G '

 

 

 

 

С ■

 

 

 

 

Q'

 

 

 

 

G

 

 

 

 

А '

 

 

 

 

U'

 

 

QA

 

и и ■

 

Al/

С UС

А

 

 

ate

 

hu

GAGC

MjG

С ■ ■ С • ■

А • •

Q• •

А • ■

Cm

U

Gm

Рис. 3.13. Вторичная структура тРНК:

а — схема (минорные нуклеотиды выделены курсивом); б — пространственная модель (указаны номера некоторых нуклеотидов)

Поэтому, как и в случае белков, возможна денатурация нуклеиновых кислот при умеренных воздействиях.

Денатурация ДНК происходит при нагревании раствора до 70-100 °С, а также в сильнокислой или щелочной средах, или в растворе мочевины. В результате раз­ рушения водородных и гидрофобных связей цепи расходятся и принимают конфор­ мацию беспорядочного клубка. Температура денатурации зависит от состава ДНК: чем больше в ДНК нуклеотидных пар ГЦ, тем выше температура денатурации.

Температура, °С

Рис. 3.14. Денатурация ДНК:

а — схема изменения вторичной структуры; б — графики денатурации (плавления) двух образцов ДНК: образец 2, имеющий более высокую температуру плавления, содержит больше пар GC, чем образец 1

1 1 2 Часть I. Строение информационных молекул и матричные биосинтезы

Денатурация данного образца ДНК происходит в довольно узком интервале тем­ ператур, поэтому ее часто называют плавлением. Денатурация сопровождается увеличением поглощения при 260 нм (т. н. гиперхромный эффект). Поглощение может увеличиться примерно в 1,5 раза. Это дает удобный метод наблюдения за ходом денатурации (см. рис. 3.14). Денатурацию можно обнаружить также по уменьшению вязкости раствора.

Относительное поглощение — это отношение поглощения УФ-излучения ра­ створом ДНК при комнатной температуре к поглощению при температурах, ука­ занных на графике.

Если раствор ДНК, денатурированной нагреванием, охлаждать, то вновь воз­ никают слабые связи, и при определенных условиях могут получиться двуспираль­ ные структуры, идентичные структурам исходного (до денатурации) препарата; т. е. произойдет ренативация (отжиг ДНК). На явлениях денатурации и ренативации основан метод молекулярной гибридизации, который применяют для изуче­ ния строения нуклеиновых кислот, а также для их фракционирования.

Гибридизация ДНК-ДНК

Если смешать растворы ДНК, выделенных из организмов разных видов (напри­ мер, лягушки и кролика), нагреть эту смесь (т. е. денатурировать ДНК), а затем охладить, то вновь будут возникать двуспиральные структуры. При этом наряду с двуспиральными молекулами, идентичными исходным молекулам ДНК, могут об­ разовываться гибридные молекулы, содержащие одну нуклеотидную цепь из ДНК лягушки, а другую — из ДНК кролика (рис. 3.15). Такие гибридные молекулы быва­ ют несовершенными: спирализованные участки чередуются в них с неспирализованными; очевидно, в неспирализующихся участках полинуклеотидные цепи не комплементарны друг другу. Несовершенство гибридов ДНК-ДНК можно обнару­ жить с помощью электронного микроскопа. Изучение гибридизации ДНК-ДНК позволило сделать следующие важные для биологии выводы:

1.ДНК клеток всех органов и тканей одного и того же организма идентичны.

2.ДНК, выделенные из тканей разных особей одного биологического вида, идентичны (точнее — почти идентичны).

3.ДНК, полученные от особей разных биологических видов, неидентичны, образуют несоверш енные гибридные молекулы. Степень несоверш ен­ ства гибридов Д Н К -ДН К тем больше, чем отдаленнее филогенетическое родство между видами. Иначе говоря, первичная структура ДНК харак­ теризуется видовой специфичностью . В связи с этим метод гибридиза­ ции ДН К -ДН К оказалось возможным применять для уточнения система­ тики организмов.

Гибридизация ДНК-РНК

Сходным образом может происходить и гибридизация ДНК-РНК: в этом случае гибридная молекула содержит одну дезоксирибонуклеотидную цепь и одну рибонуклеотидную (см. рис. 3.15, б). Из результатов гибридизации следует, что каждая

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.