المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11473 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية


Melted DNA Under RNA Polymerase  
  
73   10:56 صباحاً   date: 2025-04-14
Author : Robert Schleif
Book or Source : Genetics and Molecular Biology
Page and Part : 2nd Edition , p110-111


Read More
Date: 2025-03-12 240
Date: 28-4-2016 2434
Date: 29-11-2015 2366

One of the first steps of transcription is the binding of RNA polymerase to the proper sequence on the DNA. The best evidence at present supports the notion that RNA polymerase reads the sequence of the DNA and identifies the promoter in a double-stranded unmelted structure. It is theoretically possible that the bases of the growing RNA could be specified by double-stranded unmelted DNA, but it seems vastly easier for these bases to be specified by Watson-Crick base pairing to a partially melted DNA duplex.

Direct experimental evidence shows that during the initiation proc ess, RNA polymerase melts at least 11 base pairs of DNA. For example, positions on adenine rings normally occupied in base pairs become available for chemical reaction if the pairs are disrupted, and their exact positions along a DNA molecule can then be determined by methods analogous to those used in DNA sequencing. Results obtained from this type of measurement reveal that 11 base pairs of DNA from about the middle of the Pribnow box to the start site of transcription are melted when the RNA polymerase binds to a promoter.

A different method has also been used to measure the amount of DNA that is melted by the binding of RNA polymerase. This method consists of binding RNA polymerase to a nicked circular DNA molecule, sealing the nick with polymerase still bound, and determining the change in the supercoiling generated by the presence of the polymerase. If we assume that the melted DNA strands are held parallel to the helix axis, this method yields 17 base pairs melted. The problem is that no method has been developed to determine whether the melted region contains any twist. If it does, then the size of the region that is melted cannot be precisely determined (Fig. 1).

Fig1. Topological measurements cannot give the exact number of base pairs opened by binding of a protein. In each of the three cases, 13 base pairs are broken, but only if the melted region is not twisted does the DNA contain one less twist.

The melting of 10 to 15 base pairs of DNA under physiological conditions requires appreciable energy because this length of oligomers hybridize together with a very high binding constant. The tight hybridization derives from the same source that pushes DNA to the double helical structure, base stacking interactions and hydrogen bonds. Since a large amount of energy is required to melt the DNA and a limited amount of energy is available from the binding of RNA polymerase, thermal motion in the solution provides the activation energy for the melting. Once this occurs, polymerase binds tightly to parts of the separated strands and maintains the bubble. At low temperatures, and therefore lower thermal motion, an RNA polymerase-DNA duplex is much less likely to possess the requisite activation energy, and the melting rate at lower temperatures is much reduced. At 0° virtually no RNA polymerase bound to phage T7 DNA is able to initiate in reasonable periods of time, while at 30° almost 100% has isomerized and is able to initiate within a few minutes. Similarly, the melting rate is affected by the salt concentration. hybridize together with a very high binding constant. The tight hybridi zation derives from the same source that pushes DNA to the double helical structure, base stacking interactions and hydrogen bonds. Since a large amount of energy is required to melt the DNA and a limited amount of energy is available from the binding of RNA polymerase, thermal motion in the solution provides the activation energy for the melting. Once this occurs, polymerase binds tightly to parts of the separated strands and maintains the bubble. At low temperatures, and therefore lower thermal motion, an RNA polymerase-DNA duplex is much less likely to possess the requisite activation energy, and the melting rate at lower temperatures is much reduced. At 0° virtually no RNA polymerase bound to phage T7 DNA is able to initiate in reasonable periods of time, while at 30° almost 100% has isomerized and is able to initiate within a few minutes. Similarly, the melting rate is affected by the salt concentration.




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.