що і С5, то конформація іменується ендо, в протилежному випадку - екзо. Можливі, отже, С2-ендо, С3-ендо, С2-екзо і С3-екзо- форми. Перші дві зустрічаються частіше.
Експеримент (дифузне розсіювання рентгенівських променів, КД і т.д.) і теорія показали, що слід говорити не про окремі конформаціях А, В, С ДНК, а про конформаційних сімействах А і В. С-форма, а також Т- і D-форми схожі з В-формою і відносяться до В-сімейству. Подвійна спіраль виявляється структурою, здатною до безперервного зміни конформації. У межах сімейств А і В конформації змінюються некооперативного, ймовірно, шляхом плавної зміни параметрів спіралі. Навпаки, перехід від одного сімейства до іншого, А? В, відбувається різко, кооперативно і супроводжується стрибкоподібним зміною конформації цукру від 3-ендо до 2-ендо. Відомості про конформационной структурі нуклеїнових кислот виходять безпосередньо з даних рентгеноструктурного аналізу монокристалів олігонуклеотидів. На малюнку показані структури двох форм ДНК - В і Z.
Рис. 13. Z і В-форми ДНК.
Подвійна спіраль ДНК в будь-якої можливої ??її конформації характеризується широкою і вузькою спіральними борозенками, виїмками на поверхні макромолекули.
Подвійні спіралі ДНК в А-, В-, С-формах - праві. Пізніше була відкрита ліва подвійна спіраль ДНК. Так як вона зигзагоподібна, ця форма була названа Z-формою. Z-форми утворюються ланцюгами з чергуються пуринів і піримідинів. ДНК стабілізуються в Z-формі при високій концентрації солі або в результаті бромування або метилювання.
Робота з синтетичними ДНК показала, що послідовності пурин-піримідин можуть відчувати переходи від правої В-форми до лівої Z-формі, залежно від концентрації солі або хімічної модифікації - від метилювання. Такі переходи оборотні. Метилирование і демитилирования, мабуть, істотні для контролю активності генів.
Можливо і те, що конформаційні перетворення ДНК істотні для її функціонування, для взаємодії з ферментами (полімерази), для регуляції дії генів і т.д.
Очевидно, що є дві можливості організації подвійної спіралі - з паралельних і антипаралельних ланцюгів. Справедливість другої моделі доведена рентгенографічними і біохімічними даними. Ланцюги в подвійній спіралі антіпараллельни.
Специфічна двуспіральная структура ДНК безпосередньо пояснює важливі факти - реплікацію ДНК при мітозі і метаболічну стійкість ДНК. При реплікації подвійна спіраль спочатку розділяється внаслідок розриву водневих зв'язків і розкручування ланцюгів. Кожна з них служить матрицею для складання нового ланцюга, комплементарної до матриці. Мономери нового ланцюга з'єднуються з матрицею, утворюючи уотсон-кріковських пари АТ, ТА, ГЦ та ЦГ. Одночасно відбувається поліконденсація нуклеозидтрифосфатів, і в результаті утворюються дві подвійні спіралі, тотожні початкової. Така напівконсервативної модель (нова спіраль містить одну стару і одну нову ланцюг) дійсно підтверджується досвідом. Помилки при реплікації є точковими мутаціями. Найбільший гіпохромізм, тобто найбільша ступінь двуспіральную, спостерігається при складі суміші полинуклеотидов 1: 1.
.4 Оптичні характеристики нуклеїнових кислот
Інтенсивне поглинання нуклеїнових кислот в УФ-області спектра обумовлено пуриновими і піримідинових основ. Спектри поглинання окремих підстав зливаються в одну широку смугу і дають характерне поглинання НК з лmax=260 нм.
Квантово-механічні розрахунки показали, що інтенсивне поглинання світла пуриновими і піримідинових основаніяміпрі 260 нм пов'язано з р? р * - переходами. Певний внесок у це поглинання вносять n? р-переходи. Коефіцієнт молярної екстінціі е 260 для нуклеїнових кислот майже на порядок більше, ніж е 280 для білків. Оптичні властивості хромофорних груп залежать від конформації ДНК. Після теплової денатурації оптична щільність D збільшується приблизно на 30%. Явище, що з збільшенням оптичної щільності НК, називається гіперхромними ефектом. Зменшене поглинання нативних препаратів ДНК є гіпохромний ефект.
Рис. 14. Спектр поглинання ДНК.
На підставі лінійної залежності температури плавлення ДНК від змісту ГЦ-пар гіперхромний ефект намагалися пояснити розривом водневих зв'язків. Але дослідження одноланцюгових полинуклеотидов показали, що стабілізацію подвійної спіралі неможливо пояснити тільки горизонтальними взаємодіями комплементарних пар, стабілізованих водневими взаємодіями. Виявилося, що спектри поглинання полі-А і АМФ у водному розчині, що містить однакову кількість нуклеотидів значно відрізняються. Інтегральне поглинання полі-А істотно менше, ніж поглинання складових його мономерів АМФ, тобто для полі-А спостерігається гіпохромний ефект, аналогічний і для нативної ДНК. Для полі-А при збільшенні температури спостерігається гіперхромний ефект.
У тому ж температурному інтервалі д...
