Физическая биохимия - Фрайфелдер Д.
Скачать (прямая ссылка):
о
о
о
II
II
HgN—С—Ml. мочевина
формальдегид
if—с:—II
И —С—NH;
форма мий
О
П
NIIC1
няс—s—с:н.
HjjN—С — \11.
но—с—с—он
н п
этиленгликоль
трифторуксусная
кислота
РИС. 1-11.
Некоторые распространенные денатурирующие агенты. Заметим, что многие из них содержат группы, способные образовывать водородные связи.
ру, при которой переход происходит на 50%, называют температурой плавления (Тил) или реже температурой перехода. Переходы спираль — клубок часто изучают, поскольку из условий перехода можно получить денную информацию о силах, стабилизирующих структуру макромолекулы. Примеры переходов спираль— клубок могут быть найдены в этой книге (рис. 14-15, 14-19, 16-11 и 17-12).
Термин ренатурация (рис. 1-8) обозначает преобразование денатурированной формы в нативную структуру. В действительности структура ренатурировапной молекулы зависит от того, какие критерии используют для определения восстановления нативной конформации. В случае ДНК это относится к преобразованию отдельных полинуклеотидных нитей в двойную спираль. Для белков этот термин менее определенен.
Если структура состоит из нескольких субъединиц, их разделение иногда называют денатурацией, но чаще — диссоциацией (рис. 1-12). Последний термин применяют, например, для описания превращения белка, состоящего из нескольких полипептид-ных цепей, в смесь отдельных полипептидов. В этом случае отдельные субъединицы не обязательно денатурировали в процессе диссоциации. Напротив, разделение двух цепей ДНК всегда называют денатурацией.
Реконструкцию структуры, состоящей из субъединиц, из отдельных субъединиц различных структур называют гибридизацией. Механизмом этого процесса может быть ренатурация или реассоциация. Например, если ДНК, у которой цепи содержат изотоп 14N, денатурирует и смешивается с одноцепочечной ДНК (денатурированной), меченной изотопом 15N, а затем подверга-
“N
денатурация
_ ренатурация
!.>N
Ф О © О |
ассоциация
л »
РИС. 1-12.
Гибридизация нуклеиновых кислот и белков.
Л — образование гибридной ДНК. Две молекулы ДНК, содержащие или н\ или 10\\ денатурировали с образованием одноцепочечных молекул, которые затем ренатурирова-ли. В некоторых случаях цепи, содержащие одинаковую метку, ренатурируют с образованием исходной ДНК. Однако может образоваться также гибридная молекула ДНК, состоящая из одной цепи, содержащей UN, и другой — меченной 15N. Если смешивали равные количества UN- и 16Ы-одноцепочечных молекул, то при случайной ассоциации ренатурированпая смесь будет состоять из 25% 141^-ДНК, 25% 15М-ДНК и 50% 14N— ^Ы-ДНК (гибридной); Б — образование гибридных белков при диссоциации на субъединицы и реассоциации. Два белка одинакового типа (но один из ткани быка, а другой — кролика) в процессе реассоциации могут образовывать четыре возможных типа гибридных молекул, которые отличаются числом и расположением субъединиц; в молекулах типа 2 и 3 содержится одинаковое число каждой субъединицы, но они по-разному расположены.
1 — гибридная ДНК; 2 — негибридная ДНК; 3 — белок быка; 4 — белок кролика; 5 — возможные гибридные белки; 6—негибридные белки.
ется ренатурации, то часть образующейся при этом двухцепочеч-поп ДНК состоит из одной 14N- и одной 15Ы-цспей (рис. 1-12). Такая i4N — 15Ы-ДНК является примером гибридной ДНК. Аналогично двухцепочечиый полинуклеотид, состоящий из одной цепи ДНК и одной цепи РНК, представляет собой другой тип гибрида — ДНК — РНК-гибрид. Белки также могут образовывать гибридные молекулы. Например, если белок, состоящий из четырех субъединиц, выделен из ткани быка и подвергнут диссоциации, а затем его смешивают с диссоциированной формой аналогичного белка из ткани кролика, то при этом субъединицы могут реассоциировать таким образом, что образуются гибридные структуры, показанные на рис. 1-12.
Линейные и циклические полинуклеотидные молекулы
Некоторые одно- и двухцепочечные молекулы ДНК (например, одноцепочечная ДНК из фага фХ174 Е. coli или двухцепочечная ДНК из фага РМ-2 Pseudomonas) не содержат концевых нуклеотидов, потому что каждый нуклеотид ковалентно присоединен посредством фосфодиэфирной связи к следующему. Такие молекулы называются циклическими. Если в молекуле имеются концевые нуклеотиды, такие молекулы называются линейными (рис. 1-13). Если в двухцепочечной молекуле ДНК обе полинуклеотидные цепи замкнуты, то такая ДНК называется ковалентно замкнутым циклом; если в ней имеется один или более одноцепочечных разрывов, то цикл является открытым или разрезанным. Некоторые линейные ДНК (например, из фага X Е. coli) содержат короткие комплементарные одноцепочечные участки на каждом конце молекулы (т. е. участки, в которых последовательность оснований такова, что путем обычных взаимодействий аденин — тимин и гуанин — цитозин может образоваться двухцепочечная структура). Такие короткие комплементарные участки называются липкими концами. При соединении липких концов образуется структура, называемая циклом Херши. Если ковалентный цикл перекручен (представьте, что линейную двухспиральную ДНК
