Молекулярная биология, избранные разделы - Ашмарин И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Из анализа электронных микрофотограмм и других данных можно сделать вывод об относительной негибкости нитей ДНК.
4
ложится на более стройную основу, хотя и нарушается несколько восприятие исторического развития этой области знания.
Нуклеиновые кислоты в настоящее время можно видеть под электронным микроскопом. Поэтому целесообразно допустить еще одно отклонение от чаще всего встречающихся последовательностей описания высокомолекулярных соединений от компонентов к целому и рассматривать основные характеристики нуклеиновых кислот, двигаясь от целого к компонентам.
ВНЕШНЕЕ ОПИСАНИЕ МОЛЕКУЛЫ
Молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) выглядят под электронным микроскопом как длинные нити, незамкнутые (рис. 1, а) или образующие неправильной формы кольца (рис. 1,6). Источником молекул циклической формы является большинство ДНК-вирусов, а также митохондрии и хлоропласты. ДНК бактерий, которая также является in vivo циклической структурой, очень трудно выделить препаративно, не нарушив целостность кольца. Что же касается ДНК из ядер эукариотов, то она, судя по большинству накопленных данных, не является циклической.
Диаметр нитей ДНК близок к 20 ангстремам (А), а длина варьирует в очень широких пределах. В препаратах, выделенных щадящими способами, она составляет для особенно просто устроенных ДНК-вирусов около 5000 А, а для наиболее сложных вирусов, митохондрий, хлоропластов и бактерий — 0,54-1 • 10е А, т. е. 0,05—0,1 мм. Это соответствует диапазону молекулярного веса от 10е до 200-10е. Указанный верхний предел пока удается пе* рейти лишь в отдельных случаях; так, описано выделение из Н. influenceae ДНК с молекулярным весом около 400 • 10е, а из клеток дрожжей — до 1400 - 10е. Если такие оценки справедливы, то не только у вирусов, но также у бактерий и даже у столь сложного организма, как дрожжи. ДНК каждой хромосомы может представлять собой единую гигантскую молекулу или небольшое число таких молекул (Petes, Fangman, 1972). Пока, однако, неясно, не стоит ли за этими последними значениями недостаточное совершенство препаративных методов разделения сложных соединений из молекул ДНК, которые могут быть прочно связаны друг с другом какими-либо перемычками из белков, пептидов или даже аминокислот. Как бы то ни было, среди других биополимеров ДНК являются «рекордсменами» по молекулярному весу и оставили далеко позади белки, для которых верхние пределы составляют несколько миллионов, а если рассматривать только мономерные полипептидные цепочки, то лишь около 1 • 10е. Далее мы убедимся, что большие линейные размеры ДНК отражают главную их функцию—хранение огромного объема наследственной информации.
Из анализа электронных микрофотограйм и других данных можно сделать вывод об относительной негибкости нитей ДНК.
4
Рис. 2. Электронные микрофотографии рибосомальной РНК кишечной палочки.
а — при ионной силе 0,0003; б —при ионной силе 0*15; в — из подкисленного раствора (Богданова и сотр., 1962).
Наименьший радиус их изгиба составляет несколько сотен ангстрем.
Рассмотрение под электронным микроскопом другого типа нуклеиновых кислот—рибонуклеиновых (РНК) связано с большими трудностями. Нити РНК, как правило, значительно тоньше (~7 А) и, главное, не обладают такой упругостью, как нити ДНК, образуя либо клубки, подчас очень плотные (рис. 2, а, б), либо короткие толстые палочки. Только специальная обработка позволяет
•
развернуть клубки и наблюдать растянутые нити РНК (рис. 2, в). Лишь некоторые РНК-вирусы (реовирус, например) содержат РНК, близкую к ДНК и по толщине нити, и по упругости. Длина нитей РНК варьирует обычно в пределах от 400 до 4-104 А, а молекулярный вес — от 25 000 до 2* 106 дальтон. Реже встречаются РНК большего молекулярного веса. Верхний же предел составляет 10—14-106. Как видно, в общем, по размерам молекул РНК значительно уступает ДНК.
КОМПОНЕНТЫ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
Молекулы нуклеиновых кислот состоят из нуклеотидов, соединенных последовательно ковалентными связями. В определенных типах нуклеиновых кислот целочки нуклеотидов связаны друг с другом попарно водородными связями. В свою очередь нуклеотиды состоят из пуринового или пиримидинового основания, ри-бозы или дезоксирибозы и ортофосфорной кислоты. Структура нуклеотида показана на примере цитидиловой кислоты:
N^6(4)\ 1(3) 5(5) 2(2) 4(6) 30) /
O' \ /
Основание
(вообще: пиримидиновое или пуриновое)
(3-Конфигурация
В РНК В ДНК
Фосфорил
ОН ОН
или ¦> Н
Рибофуранозил (в РНК) или дезоксирибофурано-зил (в ДНК)
Нуклеозид
Нуклеотид
