Строение и свойства ДНК

Содержание

Слайд 2

План: Стабилизация двойной спирали ДНК Основные физико-химические свойства ДНК Измерение спектров

План:
Стабилизация двойной спирали ДНК
Основные физико-химические свойства ДНК
Измерение спектров поглощения ДНК
Гипохромизм ДНК
Денатурация

ДНК. Кривые плавления
Определение гиперхромного эффекта ДНК
Ренатурация
Связывание лигандов с ДНК
Слайд 3

Стабилизация двойной спирали ДНК

Стабилизация
двойной спирали ДНК

Слайд 4

A•T - 2 водородные связи G•C - 3 водородные связи Водородные связи

A•T - 2 водородные связи
G•C - 3 водородные связи

Водородные


связи
Слайд 5

2) Стэкинг-взаимодействия Стэкинг ароматических колец азотистых оснований стабилизруется гидрофобными взаимодействиями и

2) Стэкинг-взаимодействия
Стэкинг ароматических колец азотистых оснований стабилизруется гидрофобными взаимодействиями и

дипольными взаимодействиями.
Различные последовательности имеют различные стэкинг-взаимодействия,.

Термодинамические параметры могут быть
расcчитаны для различных динуклеотидных шагов.

Слайд 6

3) Ионные взаимодействия Основания гидрофобны; PО-2 – гидрофильны, но электростатическое отталкивание

3) Ионные взаимодействия
Основания гидрофобны; PО-2 – гидрофильны, но электростатическое отталкивание дестабилизирует

двойную спираль. Для стабилизации необходимы противоионы – одновалентные катионы металлов.

4) Гидратация
Упорядоченная гидратная (связанная) вода
(хребет гидратации в малом желобке).

Слайд 7

Кислотно-основные свойства ДНК – многоосновная кислота, Фосфатные группы определяют заряд. Устойчивость


Кислотно-основные свойства
ДНК – многоосновная кислота, Фосфатные группы определяют заряд. Устойчивость двуцепочечной

ДНК является фунцией рН в диапазоне от 4 до 11 единиц.
Плотность
нуклеиновых кислот близкая к 1,7, являющаяся следствием значительного содержания фосфора.
Вязкость
Упругие нитевидные молекулы большой длины определяют очень высокую вязкость и её зависимость от молекулярного веса.
Следует учитывать ломкость её молекул даже при небольших градиентах скорости среды.
Оптические свойства
нуклеотиды имеют максимум поглощения света вблизи 260 нм. Вхождение нуклеотидов в состав нуклеиновых кислот практически не изменяет положение максимума, но значительно снижает интенсивность поглощения - гипохромный эффект, обусловлен строго упорядоченным, параллельным расположением плоскостей гетероциклических колец оснований

Физико-химические свойства ДНК

Слайд 8

Поглощение в УФ диапазоне

Поглощение в
УФ диапазоне

Слайд 9

Поглощение в УФ диапазоне

Поглощение в
УФ диапазоне

Слайд 10

The absorbance at 260 nm of a DNA solution increases when

The absorbance at 260 nm of a DNA solution increases
when

the double helix is melted into single strands.

Гипохромизм

Слайд 11

Переход ДНК из упорядоченной структуры в неупорядоченную протекает с образованием промежуточных

Переход ДНК из упорядоченной структуры в неупорядоченную протекает с образованием промежуточных

состояний – петлеобразных частично расплетенных структур
Слайд 12

Денатурация ДНК заключается в разрыве Н-связей и стэкинг-взаимодействий, что приводит к

Денатурация ДНК заключается в разрыве Н-связей и стэкинг-взаимодействий, что приводит к

расплетанию и разделению цепей. (БЕЗ РАЗРЫВА КОВАЛЕНТНЫХ СВЯЗЕЙ!) под действием температуры или рН.
Гипохромизм двуцепочечных нуклеиновых кислот обусловливает при денатурации обратный гиперхромный эффект.

Денатурация ДНК

Слайд 13

Hyperchromic effect: stacking of nucleotide bases decreases ε. bases in ss

Hyperchromic effect:
stacking of nucleotide bases decreases ε.
bases in ss

absorb more than bases in ds.
absorbance increases as DNA denatures.

Гиперхромизм

Слайд 14

Кривая плавления Tпл – температура середины перехода ΔТпл – температурный интервал

Кривая плавления

Tпл – температура середины перехода

ΔТпл – температурный интервал перехода

Если

бы препараты ДНК представляли собой смесь абсолютно одинаковых молекул, то кривая плавления образовала бы очень резкий переход – почти ступеньку – при температуре плавления. В действительности регистрируются довольно отлогие S-образные кривые, почти симметричные в точке перегиба.
Слайд 15

Абсцисса точки перегиба, соответствующая половине гиперхромного эффекта, принимается как температура плавления

Абсцисса точки перегиба, соответствующая половине гиперхромного эффекта, принимается как температура плавления

Тпл.
Наиболее тугоплавкими являются ДНК, богатые ГЦ-парами, а легче всего плавятся ДНК АТ-типа.

Кривая плавления

Слайд 16

Денатурация ДНК Average base composition (G-C content) can be determined from the melting temperature of DNA

Денатурация ДНК

Average base composition
(G-C content) can be determined from the

melting temperature of DNA
Слайд 17

Ренатурация ДНК

Ренатурация ДНК

Слайд 18

Если свести вместе продукты денатурации целых молекул ДНК, лишь частично совпадающих

Если свести вместе продукты денатурации целых молекул ДНК, лишь частично совпадающих

по нуклеотидным последовательностям, то в условиях ренатурации будут возникать двуцепочечные молекулы не только из гомологичных цепей, но и из цепей разных ДНК. Этот процесс называют молекулярной гибридизацией.
Чем ближе по первичной структуре сводимые ДНК, тем будет больше протяжённость спирализованных участков в гибридной молекуле. По доле последних можно количественно оценивать сходство нуклеотидных последовательностей ДНК разных организмов и таким образом судить о степени их генетической близости.

Молекулярная гибридизация

Слайд 19

Связывание лигандов с ДНК

Связывание лигандов
с ДНК

Слайд 20

Связывание лигандов с ДНК

Связывание лигандов
с ДНК