Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина - Биологическая химия (1128707), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Первый результат свидетельствовал, что при делении нити тлжелой ДНК разошлись и попали по одной в каждую из дочерних клеток. Второй результат показал сохранение исходных нитей, построенных из 44Н, в половине клеток второй генерации. Молекулы ДНК живых организмов неизбежно подвергаются действию различных повреждающих факторов: химических реагентов, ультрафиолетового облучения и более жесткой радиации. Двунитевая структура ДНК существенно уменьшвег опасность необратимого повреждения наследственной информации.
Если повреждение происходит на каком-то участке в пределах одной цепи, а вторая цепь на этом же участке оказывается незатронутой, то сохранившаяся в ней информация дает принципиальную возможность исправить повреждение. В клетках имеется большая группа ферментов, осуществляющих рсяерацию ДНК, т. е. занятых исправлением нарушений, возникших в наследственной программе на одной из цепей ДНК. Детальное рассмотрение системы репарации выходит за рамки данного курса.
Общую, наиболее распространенную стратегию репарации можно рассмотреть на примере репарации повреждений, возникающих при действии азотистой кислоты, которая образуется в природе в результате грозовых разрядов в атмосфере и прикосится на землю сопутствующими ливневыми дождями* — х — х — х-х гСС3о- х- х — х— — Х- Х вЂ” Х вЂ” Х-'О"„- Х- Х- Х— х - х - х- х- 1]- х — х- Х вЂ” (З] х — х — х — х — О-х-х-х — НВ гя-! Г-.П вЂ” х — х — х — х гсэ-х — х — х — (Н вЂ” х- х — х- х — ]ейоре(- х — х — х— 'Ч вЂ” -4- -] -х — х— — х-х — х — х б х— — х — х-х — х б х-Х- — — ]- - -х — о] 1 ГЧ .
— х-х-х-х-ц-,х-х-х — (з] В~~ 1 — х — —— — — х-х-х! д(- х-х- х — (Н вЂ” х — х — х — х-41]4-х-х-х — (е] 1 ! — Х-Х-Х вЂ” Х]Д4-Х-Х-Х вЂ” ( ] + — Х вЂ” Х вЂ” Х- Х-4 Тт- Х-Х вЂ” Х вЂ” (2] 1 ! — Х вЂ” Х вЂ” Х вЂ” Х-ьдн-Х вЂ” Х вЂ” Х вЂ” ПВ Г -Х х— х — ~е' — х-х-х— + х — х — х ей;и, х-х ]- х-х-х-х-Гс! х — х-х— х — х-х — х-]с(,- х- х- х — 1 1 и ев а ения НК з тачке превращения Рис. 44. Схема альтернативных биохимических превращ ых н клсатндав; символ г( цитазнна в урэцил н — пр 1Х Х вЂ” и анзваяьные пары кацплемгнтарных у е а икла: всюду опущен;.
— Рагм ;.аН]Ь вЂ” ф ент деэаксирибаэы, лишенный гстерац . ): ! -ЦНК-глякозидязы,  — дейсгвиеэндануняедлевая часть схемы — РР— епа яция Д вЂ” доисгвяе УРацин-!' -г П ть — возникновения мутация: 1 я !!в оы; С вЂ” денсгвие РеяаряРу щ " ю ей НК вЂ” паяямеразы Правая !агть — ваз яяинация измененной ДНК.
! якяо показан только результат Реплика циклы Реплинации. Ва огаРаы ! „ „ „ химичоскага превращения, цояи, Цифры (0), (1), (о) обозначают соотоетсгвенн жюд~ую синтезированные о первом н отарам цикл р индах еплиняцяя езаминирование экаоциклических аминогрупп Азотистая кислота осуществляет дезаминиров на в остатки п в ащеиию остатков цитозина в гегероцнклов, например приводит к превр Урацила по реакции иио, ГГ ) ] + и, ° и,о ОФ~ ~О- О О ения в ходе последующей репликаци и на изме- В результате такого превращения в х д войдет отбор ж ем остаток урацила, произо наиной нити на фрагменте, содержащ и вникнет доче няя цепь, в которо вм аденилового нуклеотида, т.
е. возникнет д, вм . Таким образом, изменится ин иа одном звене окажется аденнн, а р ~одержание молекул дНК в одной из д р з оче них клеток. о из ьный фермент, епа ации существует специаль поврвкдений в системе ферментов репарации су ной связи между й гидролиз гликозидной Ыт Урацил-ДНК-гликоэидаэа, катализирующн урацилом и остатком дезоксирибозы гйг 1 молекулах ДНК. В результате таког гидролиза в ДНК появляется фрагмен дезоксирибозы, не содержащей гет роцикла. Такие фрагменты получили название, в зависимости от их происхождения, апиримидиновых или апуриновых фрагментов.
Участки, в состав которых входят такие фрагменты, подвергаются ГО.....Н1 "г и 1 "--"-- " ) О Н ! л 1Вгг 168 Н и" ° ° ° Йг-Н Т г Π— Н ° ° ° О) действию специальной эндонуклеазм, с которая гидролитически выщепляет из поврежденной цепи олигонуклеотид Х.—.—. ). содержащий апуриновый/апиримидино- г= вый фрагмент (апуриио/алирижидинооая О ° ° ° ° ° Й~-Н М Н эндодеэохсирибамухлсаэа). На месте моди- Н фицированного участка полинуклеотидной цепи возникает брешь, которая зал страивается с помощью работающей в Рис.
45. Комплементарныс вэаимоденст- системе ферментов репарации ДНК-павия кетсформы бромурапила с аденинем (и) и гидроксиформы с гуанином (б) лимеразы по инфо мации, шейся в неповрежденной нити, в результате чего полностью восстанавливается исходная структура участка (рис. 44). Система репарации не является абсолютно совершенной, и с некоторой частотой возникают наследуемые изменения в структуре ДЕ!К, подебно описанным прн рассмотрении действия азотистой кислоты. Такие изменения получили название ,иугпаиий.
Вещества, способствующие возникновению мутаций, называют лулгагсма,ии В качестве еще одного примера мутагена можно привести 5-бромдезокснуридин (рис. 45), который, будучи добавлен в среду для выращивания микроорганизмов или эукариотических клеток или при введении в живью организмы может превращаться под действием ферментов в соответствующий нуклеотид и участвовать в процессе репликации. У бромдезаксиуридина по сравнению н- с урдином и тимином таутомерное равновесие между кето- и гидроксифармами в значительно большей мере смещено в сторону последней, хотя кетоформа остается доминирующей, Как видно из рис.
45, кетоформа сохраняет сродство к аденнну, поэтому фрагменты бромдезоксиуридина преимущественно включаются в участки, на которых должен находиться дезокситимидин. Однако получающиеся матрицы из-за повышенного содержания гидрокситаутомера при участии в построении комплементарной цепи могут способствовать отбору в точке нахажэ ения д ',фрагмента бромдезоксиуридина не аденилового, а гуанилового нуклеотида. Н» месте исходной пары А.Т образуется пара СВг%. При последующем цикле репликацни цепь, содержащая фрагмент дезоксигуанозина, будет способствовать отбору Шбтидиловога нуклеотида, в результате чего образуется пара С ° С. Схема возникновения такой пары на месте ранее существовавшей пары А Т представлена на р .
6. На схеме также показано, что с определенной вероятностью остаток ис. 46. На дезоксигуанозина может отобрать не цитидиловый, а бромдезоксиуридиловый нуклеотид. Наряду с описанными так называемыми точечными мутациями, приводящими гг 1 — — -(О) — — эя 1 — — (0) Х'-' (0)г А Г ~г ',— (о) + — -и"г — — Пг Г (1) —— 1 Вггц 1 (г) — — ' " б —— млм г (') — — ~ Вггц Г (г) — — ~~ О г Г г ггг (г) (0) Йлм г 3 =(г) — ) Вгго1 „— (о) Иг, 1 1 г-- (1) — — 1 Вгг (3) — — ч А млм Г 1 (3) — Ч В,гц Г= (г) — — ~ О 1 МХ гыл днн млм Г ( (3) (г) .1 Рис, 46.
Схема замены пары Т А на пару С С при репликации в присутствии наряду с тимидином его аналога 5.бромдезоксиуридина (Вгзц); символ с) всюду опущен к замене одних пар нуклеотидов другими, могут происходить и более сложные события: выпадение одного или нескольких нуклеотидных звеньев — дембиля: вставки дополнительных нуклеотидов — имсерчия. Пути их возникновения рассматриваются в специальных курсах молекулярной биологии и молекулярной генетики. Если возникшие мутации сопровождаются появлением полезных для оРганизма признаков, то при благоприятных условиях они могут закрепиться в популяции организмов данного вида и дать носителям этих мутаций определенные преимущества при естественном отборе. Мутации в сущности являются первичным, происходящим на молекулярном уровне событием, лежащим в основе изменчивости живых организмов, которая в сочетании с естественным отбором является главной движущей силой эволюции.
Возникающие под действием различных факторов мутации приводят иногда к появлению у живых организмов полезных для человека признаков. Такие организмы могут быть использованы как исходный материал для селекции при выведении новых штаммов микроорганизмов, сортов растений и пород животных с ценными характеристиками. Облучение клеток микроорганизмов или семян рбстений рентгеновскими лучами или обработка их химическими мутагенами резко "овышает выход мутаций и создает особенно богатый материал для селекции. В то же время мутации в сочетании с естественным отбором позволяют микроорганизмам и клеточным популяциям приспосабливаться к присутствию в окружаю'цей их среде неблагоприятных для их роста и размножения веществ, в том числе 169 $4 1! 1! 11 1! 1! 1$ 1! 11 1! 1! $! 1! !! 1 11 1$ $! 1! !! $! 1в ° 11 11 ! 1 и> ° и пъ !! !! в> !! п! ! $ 11 11 а$! ! $! 1! ° ! п! 11 ъп п! а' !$ а!! 11 !! 11 11 11 !1 ° ! $$ !! !! ! ° !! т ° !! ! ° 1! !1 !! !1 !! !1 1!Ь $! ° ° 1! !1 1! 1! 1! ! $ ! 1 1 1$Ь >! 3 !1 ! в ! ! Ьп' Ь 1! 2 Ь' Рнг 47 ( кемл гамотогн ~нон реломбннкпнн ДНК ! — як холныг лвтннтевые сгргкттры; ' — ьтртктуря с четырекннтевым фрлгмен~ом: т — тн яе ьтрьктгря после рекомбннмгнн; 4 — р,гвои1еп- щнегя пвгн~ ггевые стрнкттры ~мгле рекомбкняцнн лекарственных препаратов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
