Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_1 (1123309), страница 42
Текст из файла (страница 42)
и. В самом деле, образцы ДНК высших организмов из различных органов или тканей одного вида идентичны по составу. Состав ДНК из данно~о источника может быть Охарактеризован отношением (А+Т)1(Ст+С). В бактериях наблюдается большой разброс нуклеотндного состава: некоторые имеют высокое со- Вагапа 1игеа Л1са11яеаез (аесапз Вгисена аьог!иа Е. сои К12 Проростки пшеницы Тимус быка Печени человека Яассааготрсее сегеог- з1ое С1оеугггугит рег(гга- Кеаа 37,1 13,4 33,9 16,6 20,0 21,0 24,9 26,0 27,3 21,6 28,2 19,5 30,3 !8,3 31,7 37,1 12,4 32,8 16,8 28,9 21,1 26,2 23,9 22,8а 27,1 л2 пв 27 8 19,9 30,3 17,4 32,6 0,35 1.0! 1,60 1,02 О,ГО 0,98 1,03 1,02 0,73 1,00 1,00 1,00 1,00 1,09 0,99 1,08 1,19 1,0! 1,00 1,00 1,27 1,01 0,96 0,99 1„64 1,00 0,98 0,99 1,РО 0,9! 1,03 1,00 т.нукЛЕиНОВЫЕ КИСЛОТЫ 217 держание А+Т, другие — П+С. У высших организмов диапазон этих характеристик более узок; у большинства животных отношение (А+Т)('(С~+С) находится в пределах 1,3 — 1,5, а у высших растений колеблется от 1,1 до 1,7.
Кроме двух пурпнов, аденнна и гуаннна. и двух пиримидннов, цитозннб и тимина, в ДНК ряда бактерий идент!И)шцированы незначительные количества 6-мстнладенина и 5-метилцнтознна. Эти метилированныс основания защищают ДНК, в которых онн находятся, от атаки рестрнкционными дезоксирпбонуклеазами (гл. 25). Метилцнтозин — также характерный компонент ДНК некоторых высших растений и животных. ДНК растений богаче этим пиримпдином, чем ДНК животных. Проростки пшеницы — пока самый богатый источник мстилцитозина, содержащий 6 молей метилцитозпна на 100 молей оснований. Во всех случаях это основание замещает цитозпн.
Функция метилцитозина пока неизвестна. Предложено несколько методов определения последовктельности нуклеотндов в ДНК. В частности, удобен один из них, для которого необходимы микрогрзммовые количества ДЙК. Метод включает маркирование 5сконцв полинуклеотидной цепи з'Р с последующич специфическим рвсщеплеиием по остаткам аденинв, гувнинв, цнтозинз и тимина с помощью специальных агентов. Концевое мзркировзпие ДНК осуществлистся с вомощью полинрклеотидкинпзы— фермента, который кзтвлизирует перенос мР с т-"Р-меченого АТР нз 5'-концевую гидрокснлпую группу.
Частичное расщепление по каждому из четырех оснований приводит к набору меченых фрагментов, размеры которых соответствуют числу нуклеотидов от мечевого конца до каждого положения хинного основания в последовательности. Фрагменты разделяются злектрофорезом в поливкрилвмидном геле (рззд. 5.6.4). Последовательное расположение фрвгментоо по размерам позволяет установить точки расщепления. Рвдиоввтогрзфия гсзя, полученного для четырех различных способов расщеплении, дает картину полос, нз которой непосредственно может быть прочнтвнз последовательность. Этот метод позволяет определить последоввтсльность — 100 нуклеотидов, начиная с меченого 5'-концз цепи ДНК ".
7.2.3. Действие нуклеаз Нуклеазы могут специфически катализнровать гндролпз ДНК или РНК, а также соответствующих полинуклеотидов. Эти ферменты подразделяются на два типа: 1) экзонуклеазы, для действия которых необходимо наличие свободного конца цепи, и 2) эндонуклеазьь которые не нуждаются в наличии свободного конца цели н могут атаковать одну нли несколько связей в любом месте полинуклеотпда.
Экзонуклеазы могут расщеплять цепь либо с 3'-, либо с 5'-конца, давая мононуклсотпды или смесь моно- и олигонуклеотидов. Они не обладают специфичностью ни к основанию, нп к последова* В настоящее время разработаны весьма зффективные методы определения нуклсотиднчй последовательности ДНК (методы Сенгерв. Мзксзнз —. Гялбертв н др.), позволяюпгие определить структуру цепей из нескольких тысяч нуклеотидов (Шасюрово 3. А., Богданов А А. Химия нуклеиновых кислот и пх компонентов. — М, кляни. 1978, с. 3871. — 77рия ред. 218 Е ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ тельиости, однако они могут быть высокоспецифичны по их способности атаковать одно- или двухцспочечные полииуклеотиды (см. ниже).
Эндонуклеазы также могут различать одноцепочечиые и двуспиральные структуры. В то же время они могут быть спепифичны к последовательности оснований, как, например, рестрпкционные дезоксирибонуклеазы (гл. 25), или к отдельному основанию. Так, рибонуклеаза (РНаза) панкреатической железы быка гидролизует межиуклеотидные связи у пиримидинов так, что пиримидииовое звено Остается этерифицированным по 3'-положеиию. Точки расщепления этим ферментом показаны вертикальными пунктирными линиями, обозначенными буквой «а» (Руг — пиримндии).
Руг Пеа Аае РЧг Руг Яиа 1 а Ь Конечными продуктами, образующимися в результате действия панкреатической РНазы, являются пиримидин-3'-фосфаты и олигонуклеотиды, оканчивающиеся пиримидин-3'-фосфатом, т. е. ...СгрАрСтрРугр. Рибонуклеаза Т1 из АзрегдИиз Огузпе расщепляет РНК, образуя гуаиозии-3'-фосфат и олигонуклеотиды„оканчивающиеся гуанозин-3'-фосфатом. Места расщепления (см. выше) обозначены буквой «Ь». Оба фермента очень широко используются при анализе структуры РНК.
Специфичность некоторых нуклеаз приведена в табл. 7.3. 7.2.4. Двуспвральная структура ДН К Результаты рентгеноструктурного анализа ДНК, опубликованные Вилкинсом, Франклином и сотр., свидетельствуют о том, что нуклеотиды ДНК расположены в форме спирали с периодом идентичности (шагом) 3,4 нм и расстоянием между плоскостямп оснований 0,34 нм. На основании этих данных и аналитической информации, представленной выше (табл.
7.2), Уотсон и Крик предложили модель структуры ДНК, в которой две цепи, состоящие из иуклеотидов, соединенных 3',5'-фосфодиэфирными мостиками, сплетены друг с другом, так что на каждый виток спирали приходится 10 пар оснований. Диаметр спирали 2,0 нм. Две пепи удерживаются вместе большей частью за счет водородных связей между каждой амииогруппой и примыкающей к ней кетогруппой, т.
е. между адснином и тимином, гуанином и питозином и т. д. Расстояния между гликозидными связями, соединяющими пары основа- 219 Таблица 7.8 Специфичность некоторых нуклеаз Вндолуклеази Структура лоиасуилаосида, число ийсий Субои ат Продукты ДНаза 1 (панкреатиче- ская железа быка) ДНаза П (тимус телен- ка, селезенка) Эндонуклсаза )сСЕИГ05РОГа СГЛЛЗО Одна, две Одна, две ДНК ДНК, РНК Одна ДНК, РНК Одна РНК Паннреатнческая РНаза Одна РНК Одна аНемодафнцировзюняа ДНК Две Рестрикцпонные эндонук- леазы дта- иуе- мый ааааа Структура иолииуилеотида, чснсо нйсай Нрсдуасы Фермент Субстрат 5С 3С ДНК Одна Зс ДНК Две ДНК Две Ьс эндонуилеаэа (Азрегусу (из огугае) РНаза Т1 (А арета((!ий огууае) Фосфодизстераза змеиного яда Фосфодпзстераза селезенки Зкзонуклеаза 1 Е.
сод Зкзануклеаза 1Н Е. соД Экзонуклеаза, инду- цнруемая фатом )с У„ НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ РНК, ДНК Одна РНК, ДНК Одна 5'-Фосфорплированные олигонукдеотиды ЗСФосфорилнрованные олигонуклеотнды Нуклеозид-5пфосфаты; 5цфосфорнлированные олнгонуклеотиды Нуклеозвд-5цфосфаты: бсфосфорилированные олигонуклеотиды Пнрпмидиновые нуклео. аид-Зсфосфаты; олиго. нуклеотиды, имеющие на конце пнримиднновый ну- клеозид-Зсфосфат Гуанозин-Зсфосфат: олн- гонуклеотиды, имеющие иа конце гуанозин-3'- фосфат См. гл. 25 Нуклеозид-5цфосфаты Нуклсознд-3'-фосфаты Нуклеозид-5цфосфаты н дннуклеотиды с 5цконца ДНК Нуклеозид-5сфосфаты и одноцепочечная ДНК Нуклеозид-5цфосфаты н одноцепочечная ДНК !. Основныя компоненты клетки ил а цепи Рис.
7,2. Размеры комплексов и длина водородных связей между тимином и адениион (о), нитознном н гуанином (о) в двойной спирали ДНК. 1%1!й1пз з(. Ни Дглом 8., е. Мо!. В!о!., 11, 291, 196о.) ний с сахарофосфатным остовом, одинаковы для каждой пары (1,085 нм); зги связи симметрично ориентированы относительно оси второго порядка, расположенной определенным образом по отношению к плоскости пары. Таким образом, соединения между двумя С-1'-атомами на одном и том же уровне спирали могут быть образованы любой из четырех пар оснований А — Т, Т вЂ” А, б — С или С вЂ” С.
Типы водородных связей показаны на рнс. 7.2. Встречаются три сходные формы двуспиральных ДНК: А, В и С. В-форма, описанная выше, по-видимому, является обычной формой, найденной в растворе и 1и у(уо. В-форма превращается в А-форму, когда влажность препарата ДНК снижается да ~75ото. А-форма отличается от В-формы тем, что пары оснований не перпендикулярны оси спирали, а наклонены под углом 20'. В результате шаг спирали уменьшается с 3,4 до 2,8 нм.
В А-форме имеется 11 пар оснований на виток, что приводит к укорачиванию цепи приблизительно на 25%. С-форма, очень сходная с В-формой, имеет шаг спирали 3,3 им и 9 пар оснований на виток. Две цепи ДНК не идентичны, но колгплементарног, что означает спаривание соответствующих оснований (А с Т, б с С), ьак показано для гипотетического фрагмента двух цепей ДНК (где буквы означают дезоксирнбонуклеозиды): АатсААСТСССС тсАсттсдсссс 22! г. нуклепноиые кислоты рис.
7.З. Схематическое изображение двойной спирали ДНК. Две ленты изображают сахарофосфатную цепь, горизонтальные линии — связывание пар оснований, а вертикаль — ось спирали. Т А Направление цепей в отношении межнуклеотнзных связей неодинаково, т. е. цепи антилараллельны. Если, например, в верхней цепи фосфоднэфирные связи между А и Сг, Сг и Т, Т и С и т. д принадлежат к типу 5'- 3', то в нижней цепи фосфодизфнрныесвязи между Т и С, С н Л, Л и 0 н т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
