Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Ашмарин И.П. -> "Молекулярная биология, избранные разделы" -> 18

Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.

Ашмарин И.П. Молекулярная биология, избранные разделы — М.: Медицина, 1974. — 360 c.
Скачать (прямая ссылка): molekulyarnayabiologiya1974.djvu
Предыдущая << 1 .. 12 13 14 15 16 17 < 18 > 19 20 21 22 23 24 .. 164 >> Следующая

Мы не останавливаемся здесь на целом ряде других оптических свойств нуклеиновых кислот и, в частности, на дихроизме ориентированных пленок, поглощении в инфракрасной части спектра, дисперсии оптического вращения и др. Они относительно редко
используются при обычных исследованиях ДНК, хотя и принесли
большую пользу пр,и установлении ее структуры.
Характерной особенностью наиболее спирализованных нуклеиновых кислот является противоречие между тем обстоятельством, что они являются полиэлектролитами и должны, казалось бы, существенно изменять многие характеристики в зависимости от pH и ионной силы раствора, и тем фактом, что скорость седиментации, вязкость и ряд оптических свойств изменяются лишь очень незначительно в интервале pH от 4—11 и ц от 10_3 до нескольких единиц. Это опять-таки отражает жесткость молекулы в целом и высокую устойчивость всей системы водородных и вандерваальсовых связей, стабилизирующих двуцепочечную структуру. Если же нуклеиновые кислоты относятся к категории одноцепочечных, обладающих лишь перемежающимися и неполноценными спиральными участками, то зависимость указанных физико-химических характеристик от pH и (а выявляется гораздо более демонстративно, чем в случае ДНК. В частности, подкисление и обессоливание ведет к частичному разворачиванию, разрыхлению клубков рРНК и, соответственно, к возрастанию вязкости и падению гипохромности.
Представленный минимум данных о физико-химических свойствах нуклеиновых кислот позволяет далее рассмотреть процессы их денатурации и ренатурации.
ДЕНАТУРАЦИЯ И РЕНАТУРАЦИЯ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ
Денатурация нуклеиновых кислот — это процесс нарушения водородных и вандерваальсовых связей между отдельными основаниями и полинуклеотидными цепями в целом. Легко заметить, что определение денатурации применительно к нуклеиновым кислотам проще и однозначнее, нежели в отношении белков. Однако в обоих случаях под денатурацией понимаются изменения, не сопровождающиеся нарушением ковалентных связей в молекуле.
Денатурация нуклеиновых кислот может быть вызвана целым рядом воздействий: нагреванием, значительными изменениями pH, крайним снижением ионной силы и др. Наибольший интерес представляет термическая денатурация. Ее значение и высокая степень изученности привели к тому, что нередко вместо наиболее широкого термина «денатурация» пользуются термином «плавление», даже в случаях, когда разъединение цепей вызывается не нагреванием, а другими факторами. Заметим, что термин «плавление» не является абсолютно строгим по сути процесса даже термической денатурации, хотя и нет особой нужды стремиться к его замене.
Термическая денатурация нуклеиновых кислот регистрируется с помощью целого ряда показателей, описанных в предыдущем разделе: оптической плотности, оптической активности, и ряда
других, непосредственно связанных со спирализацией. Естественно также, что денатурация, снижая жесткость нитей, может регистрироваться по вязкости, по дисперсии оптического вращения, по двойному лучепреломлению и т. п. Наиболее показательно и удобно измерение оптической плотности при 260 ммк. Гипохромизм двуцепочечных нуклеиновых кислот обусловливает при денатурации
• обратный гиперхромный эффект. Максимальное повышение оптической плотности составляет обычно около 80% от того, которое наблюдается при полном распаде нуклеиновой кислоты до моно-
х 0 11 ' 1 1 ' 1_______1__
* 76 80 84 88 92 96 100 "С
Рис. 9. Зависимость гиперхромного эффекта различных ДНК от температуры. Величина максимального прироста оптической плотности принята за 100%.
нуклеотидов. Удобно оперировать относительными значениями ги-лерхромного эффекта, принимая за 100% максимальный прирост оптической плотности, достижимый при нагревании.
Если бы связи, стабилизирующие биспиральную структуру, были одинаковы на всем протяжении молекулы не только качественно, но и в количественном отношении, и если бы препараты ДНК представляли собой смесь абсолютно одинаковых молекул, то кривая зависимости между оптической плотностью и температурой образовала бы очень резкий переход — почти ступеньку — при температуре плавления. Некоторое отличие от ступеньки было бы все же обусловлено тепловой диффузией молекул. В действительности же регистрируются довольно отлогие S-образные кривые, почти симметричные в отношении точки перегиба (рис. 9). Наклон этих кривых (точнее, угол наклона касательной в точке перегиба) тем больше, чем больше гетерогенность по указанным выше признакам. Абсцисса точки перегиба, соответствующая половине гиперхромного эффекта, принимается как температура плавления данного препарата нуклеиновой кислоты — Тпп. Как видно на рис. 9, температуры плавления природных ДНК (а также искус-
ственных биспиральных полидезоксирибонуклеотидов) существенно различаются. Естественно, наиболее тугоплавкими являются ДНК, богатые ГЦ-парами, а легче всего плавятся ДНК АТ-типа. Существует более или менее строгая зависимость между % ГЦ-пар и Тпл, позволяющая производить ориентировочные оценки нуклеотидного состава ДН.К по температуре плавления: последняя возрастает на 1% при возрастании молярной доли ГЦ-пар на 2,5°/<г-Правда, существование такой зависимости, равно как и очевидность принципов спаривания комплементарных оснований, может привести к недооценке роли нарушения при плавлении не только водородных, но и вандерваальсовых связей. Даже при температуре, которая вызывает почти 100% гиперхромный эффект, сохраняется существенная доля водородных связей, которые еще удерживают цепочки друг возле друга, хотя биспиральной структуры уже не существует. Это доказывается, в частности, с помощью экспериментов по скорости обмена водорода аминных и иминных групп со средой, так как водород, вовлеченный в Н-связи, обновляется гораздо медленнее. В то же время вандерваальсовы связи между основаниями полностью нарушаются при этой температуре, что демонстрирует важную их роль в стабилизации биспиральной структуры. Только нагревание до температур, на 5—7° превышающих ту, при которой прекратилось повышение оптической плотности, вызывает полное расхождение цепей с образованием клубков, характерных для одноцепочечных ДНК.
Предыдущая << 1 .. 12 13 14 15 16 17 < 18 > 19 20 21 22 23 24 .. 164 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed