24.9. Двойная спираль может быть обратимо расплавлена

Две цепи ДНК-спирали могут легко разойтись, если разрушить водородные связи, соединяющие спаренные основания. Этого можно достичь, либо нагревая раствор ДНК, либо добавляя в раствор кислоту или щелочь для ионизации оснований. Раскручивание двойной спирали называется плавлением, так как происходит мгновенно при строго определенной температуре. Температура плавления это та температура, при которой разрушается половина спиральной структуры. Резкость этого перехода показывает, что двойная спираль ДНК - структура высококооперативная. Плавление ДНК легко регистрировать, измеряя ее поглощение при Нарушение межплоскостных взаимодействий пар оснований приводит к увеличению поглощения - эффект, называемый гиперхромизмом (рис. 24.19).

Температура плавления молекулы ДНК существенно зависит от ее нуклеотидного состава. Молекулы ДНК, богатые -рами оснований, имеют более высокие значения чем молекулы, богатые АТ-парами оснований (рис. 24.20). В общем

Таблица 24.1. (см. скан) Размеры некоторых молекул ДНК

Рис. 24.19. При плавлении двойной спирали, когда она переходит в одноцепочечную форму, поглощение раствора ДНК при возрастает.

Рис. 24.20. Кривые плавления различных ДНК. На графике отложено относительное поглощение при в зависимости от температуры (поглощение при 25°С принято за 1). равна 69°С для ДНК Е. coli (50% -пар) и 76°С для (68% -пар).

Рис. 24.21. Электронная микрофотография молекулы ДНК, частично расплетенной под действием щелочи. Одноцепочечные участки имеют вид петель, которые окрашены менее интенсивно, чем двухцепочечные участки. Эти расплетенные участки ДНК богаты АТ-парами оснований. Один из них помечен стрелкой. [Inman R. В., Schnos M., J. Mol. Biol., 49, 93 (1970).]

ДНК многих видов повышается линейно от 77 до 100°С с увеличением содержания С-пар от 20 до 78%. GC-пары стабильнее АТ-пар, так как в них основания удерживаются вместе тремя водородными связями, а не двумя. Следовательно, АТ-богатые области ДНК должны плавиться первыми (рис. 24.21). Как мы увидим ниже, in vivo двойная спираль расплетается под действием специальных белков. Некоторые из них вызывают раскручивание ДНК, гидролизуя АТР (разд. 24.21).

Разделенные комплементарные цепи ДНК спонтанно реассоциируют с образованием двойной спирали, если температура становится ниже Этот процесс ренату-рации иногда называют отжигом. Скорость реассоциации зависит от концентрации комплементарных последовательностей (разд. 29.10). Легкость, с которой плавятся и реассоциируют двойные спирали, имеет критическое значение для выполнения ДНК ее биологических функций.