Lenindzher Основы биохимии т.3 (1128697), страница 36
Текст из файла (страница 36)
чю асзок, сосзоящий из чере- дующикся осгагкае пеигозы и фосфагиык групп, предсгащгясг собой сильно лоляриую ЧаСтЬ МОЛЕКУЛЫ. ЗОГда КаК ОСИОаанпа г.ПО Ис- поляриые, гидрофобиые компоиеи ~ы молекулы клеиновых кислотах можно схематически изобразить так, как показано ниже иа примере фрагмента ДНК, состоящего из пяти нуклеотидов: Основания обозначены символами А, Т, О и С, каящая дезоксирибоза изображена верппгальной чертой, а фосфатные группы †символом . Цифрами в кружках указаны места в дезоксирибоэе, к которым присоединены фосфатные группы.
Структуру одиночной цепи ДНК иэображазот всегда так, что слева располагается 5'-конец„а справа -3'-конец„т; е. в направлении 5' — 3'. Приведенный выше пентадезоксирибонуклеотид можно записать следунзщим образом: рАрТРСзрСрА или еше короче рАТО- СА. Межнуклеотидные связи в ДНК и РНК можно химически расщепить с помощью пщролиза. Их можно гидролизовать и ферментами, которые называкггся и»- клеазами.
Некоз.орые иуклеазы способны расщеплять связи между двумя соседннмн нуклеотндамн, расположенными внутри цепи ДНК или РНК; такие нуклазэы называют э идол»клей залщ Нуклеазы другого класса могу~ катализировать гидролиз ~олько связи концевого нуклеотида — или у 5'- или у 3'-конца молекулы; эти ферменты относятся к экзои»клгазаы. Дезокгиузибогб клеазы, специфически расщепляюшие определенные межнуклеотндные связи в ДНК, и рибоп»клеазы— ферменты, специфичные к РНК, найдены во всех живых клетках. Они секретируются, в частности, поджелудочной железой в кишечный тракт, где принимают участие в г.идролизе нуклеиновых кислот в процессе пищеварения.
Ниже мы увидим, что различные типы эндонуклеаз представляют собой важный биохимический инструмент для контролируемого расщепления ДНК и РНК на меньшие фрагменты при определении их нуклеотидной последовательности. История ДНК начинается с Фридриха Мишера, швейцарского биолога, который первым провел систематическое исследование клеточного ядра.
В 186о г. Мишер выделил из ядер клеток гноя, полученного с использованных хирургических повязок, вещество, содержащее фос- ном Мак-Леоном и Маклином Мак-Карти из Рокфеллеровского института, Они обзиружили, что ДНК, зкстрагированная из вирулентного (болезнетворного) штамма бактерии Бутерготусез рлеитоные, известного также как пневмококк, неизменно переводила невирулентный штамм этой бактерии в вирулентную форму (рис.
27-б). Эвери и его коллеги сделали вывод, что ДНК, выделенная из вирулентного штамма, несет наследуемую генетическую информацию, обусловливающую вирулентность, и что эта информация неизменно включается в ДНК реципиентных невирулентных клеток. На первых порах не все согласились с таким утверждением. Некоторые критики считали, что действительным носителем генетической информации могли служить следовые количества содержащихся в ДНК белковых примесей. Эта возможность была вскоре исключена, так как оказалось, что обработка ДНК дезокси- фор, которое было названо им нуклеином.
(Клетки гноя-это белые кровяные клетки, или лейкоциты.) Мишер обнаружил, что нуклеин содержит кислый компонент, который известен теперь ках ДНК, и основной компонент, который соответствует белку. Позже он нашел сходное вещество в головках сперматозоидов лосося.
Несмотря на то что Мишер отделил фракцию нуклеиновой кислоты и изучал ее свойства, ковалентная структура ДНК, показанная на рис. 27-5, оставалась невыясненной вплоть ло конца 40-х годов. Еще Мишер, а вслед за ним многие другие исследователи предполагали, что нуклеин или нуклеиновая кислота имеют какое-то отношение к клеточной наследственности, однако первое прямое доказательство того, что ДНК-носитель генетической информации, было получено только в 1943 г. в результате открытия, сделанного Освальдом Т.
Эвери, Коли- „= =2~~ 'В инрован И * вирты ж Н Рис. 27-6. Эксперимент Звери, Мак-Леала и Мак-Карти. Заражение мышей инкапсулиро- ванным штаммом пневмококка (д) вызывает смерть животных, в то время как бескапсуль- ный (б) и убитый нагреванием инкапсулирован- ный штаммы (В) безвредны. Г. Ранее бактерио- лог Фредерик Гриффит показал, что при добав- лении убитык нагреванием вирулентных паев- мококков Рооторыс свми по себе для мышей безврслны) к живым невирулентным клеткам последние неизменно превращались в вирулент- ные инкапсулированные клетки.
Он ажлал вы- вод, что и убитых нагреванием вирулснтньн клетках присутствует некий трансформирую. щий фактор, который попалает в живые неви- рулентные клетки и прилает им вирулентность и способность образовывать «апсулы. Звери и его коллеги установили, что агат трансформирую- щий фактор прслставляет собой ДНК. Д. Они выделили ДНК из убитых нагреванием виру- леитных нневмококков, очистили ее от белков, насколько эта было возможно, н добавнлн к невнрулеитным клеткам. Прн этом невирулент- ные пневмококки превратились в вирулентныс. Очевидно, ДНК попала в невирулентные клет- ки, и геньс ответственные за аирулентность и образование капсулы, встроились в хромосомы невирулентных к«сток. ори«роване И нвврувннонн« .
Г) ' ц )в.,')==-=.=ь «ые унан« в, «нру. н НИ ювн ~.И., и~м- = . и Вр нвгрвваннн иву. н налег«мимов ювно 858 ЧАСтЫК МеХАНИЗМЫ пеРЕДАЧИ ГЕНеТИЧЕскОЙ инФОРМАЦИИ В59 ГЛ. 27. ДНК: СТРУКТУРА ХРОМОСОМ И ГЕНОВ рнбонуклеазамн уничтожает трансформнруюшую активность, а протеолитические ферменты на нее не влияют. Позже, в другом важном эксперименте, было получено независимое свидетельства в пользу того, что генетическую информацию несет ДНК. В 1952 г. Альфред Д. Херши и Марта Чейз в опытах с применением радиоактивных меток покамлн, что при инфекции бактериофагом Т2 Самым важным ключом к разгадке структуры ДНК стало открытие, сделанное в конце 40-х годов Эрвином Чаргаффом и его коллегами из Колумбийского университета.
Они обнаружили, что четыре основания нстречаются в ДНК разных организмов в различных соотно- Ъсперамант ер Зкоквт ьат ев Рв»како«в»в» Раавовкпмама сК . ®~ ю Рр 1~,Ж '4 Я ге~веке о «омеаье / «епрвфтгарккка» ЯЯ ьг Г 7 Я®'ьт,, Рис. 27-7. Обшая схема зкспсриманта Херши и Чсяз. Эксперимент проводили нв двух пропер«- так бактсриофапь мяч«нного радиоактивным изотопом.
В одном нз нюь с помошью изотопа в»Р были помсчсны фон)изныв труппы фвговон ДНК, а в прутом изотоп мк был »аслан в серусодсржвшис аминокислоты балка оболочки фага. Квждыа из мсчснных таким способом фатов по отдсяьносги был добавлен к сусл«изин нс. мсчсньж бвктсрий. Затем обо группы заражен. ных фатом бактсриальных клеток астрякиввлн в смсситсла Оказалось, что клетки, заражсиныс "Р-вирусными частицами, содержат в своем аостам мр, т.а в иих попала меченая вирусиаа ДНК. Отлмснныс ат влсток «тснл» фаге (пусты« оболочки вируса) радиоактивности ис содержали.
В клетках, зараженных в'Б-вирусными часпшвмн, радиоактивности ис было, зато она была наяд«на в «тсивк» фага посла отдслснив их От клеток с помоШью смесителя Поскольку в обоих случаях было получено потомство ви. русиых частил, данный зкспаримснт доказал, что генстичссквя информация, необходимая для рсплиыщии вируса, переносятся вирусной ДНК, а ис вирусным белкам. Ракаекпекмь Нерва»по»ваемо Нера»коан аь» Ре»аоаеаееа его клетки-хозяина Е, сой именно ДНК вирусной часпшы Т2, а не ее белковая часть попадает внутрь бактериальной клетки и доставляет туда генетическую информацию для репликации этого вируса (рис.
27-7). В результате этих важных ранних экспериментов и множестна других доказательств, полученных позже, в насгояшее время с полной уверенностью можно считать, что именно ДНК является той составной частью хромосом„которая несет в себе генетическую информацию живых клеток. шениях и что макну основаниями существует определенная количественная связь. В табл. 27-3 представлены количественные соотношения четырех оснований (А, Т, 0 и С) в препаратах ДНК, выделенных из разных аидов живьи организмов.
Такого рода результаты, полученные для препаратов ДНК, выделенных из огромного множества различных видов, привели Чаргаффа и более поздних исследователей к следуюшнм выводам: 1. Препараты ДНК, выделенные из разных тканей одного и того же вцпа организма„имеют одинаковый иуклеотидный состав. 860 ЧАСТЬ 1У. МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДАЧИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Таблица 27-3. Соотношение оснований в ДНКЧ Соотношения осиоввний Нуяяеотидный состав,мол.'; Организм С Т А/Т О/С Пурины Пири- миди- ны " Обратите внимание нв то, что нуялеотидиые составы ДНК человека и бактерии К лигеил почти олиневовы.
Квжлому виду соответствует опрслеленный нуялсотилный состяв ДНК, причем у рязныя видов различия в нуялеотилном составе могут быть очень незначительными. 2. Нуклеотидный состав ДНК у разных видев различен. 3. Нуклеотидный состав ДНК у данного нила не меняется с возрастом организма, не зависит от его питания и от изменений окружаюшей его средьь 4. Число адениновых остатков в любой ДНК независимо от вида организма равно числу тиминовых остатков (т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
