11 himpopel p u

	311. Чим різняться протеїни і протеїди?
	312. Прокоментуйте малюнок 117.
	313. Що таке денатурація білка? Чим
	вона може бути спричинена?
	314. Охарактеризуйте кольорові реак-
	ції білків.
	315. Масова частка білків у квасолі
	становить 21 %, а середня масова
	частка Нітрогену в білках — 16 %.	Мал. 117.
	Яка маса Нітрогену міститься в
		Взаємозв'язок структур
	60 г квасолі?
		молекули білка

Нуклеїнові кислоти

Матеріал параграфа допоможе вам:

отримати докладну інформацію про склад нуклеїнових кислот; з'ясувати будову подвійної спіралі ДНК;

розширити свої знання про функції та властивості нуклеїнових кислот.

Особливо в а ж л и в у роль у ж и в и х о р г а н і з м а х в и к о н у ю т ь не л и ш е б і л к и , а й нуклеїнові

кислоти.

Нуклеїнові кислоти — високомолекулярні природні органічні сполуки, які зберігають і відтворюють в організмах спадкову (генетичну) інформацію, а також беруть участь у синтезі білків.

Склад молекул. В а м відомо, що н у к л е ї н о в і к и с л о т и — це природні полімери . їх м о л е к у л и

с к л а д а ю т ь с я		з багатьох	повторюваних фраг -
ментів	—	нуклеотидів.	К о ж н и й	н у к л е о т и д
об'єднує	з а л и ш к и трьох		м о л е к у л	— ортофос-

.258

ф а т н ої к и с л о т и Н 3 Р 0 4 ,	моносахариду і нітро-
геновмісної с п о л у к и .	Його м о ж н а спрощено
зобразити так:
залишок молекули
ортофосфатної кислоти

І с н у ю т ь	дві	г р у п и	н у к л е ї н о в и х	к и с л о т .
М о л е к у л и	к и с л о т однієї		г р у п и м і с т я т ь з а л и ш -
ки ц и к л і ч н и х		м о л е к у л	рибози, а	і н ш о ї —

м о л е к у л дезоксирибози (с. 203). Ф о р м у л и мо- л е к у л ц и х моносахаридів:

	«СНоОН		5СН2ОН		он
	4С н	н Сі	Сі	н О
	о	ОН
	і \ г	^ /н	Н	С-	Л/й
	| 3 —-С			I З	н
	ОН	он		он
	рибоза		дезоксирибоза
Від	назв моносахаридів		п о х о д я т ь		н а з в и	спо-
лук,	які	розглядаємо:	рибонуклеїнові			кис-

лоти (скорочено — РНК), дезоксирибонуклеїнові кислоти (ДНК).

М о л е к у л и Д Н К і Р Н К р і з н я т ь с я й з а л и ш к а - ми нітрогеновмісних сполук, я к і м і с т я т ь с я в н и х . Д о с к л а д у м о л е к у л Д Н К в х о д я т ь з а л и ш - ки м о л е к у л ц и т о з и н у , аденіну, гуаніну і тимі-

ну, а Р Н К — з а л и ш к и м о л е к у л ц и т о з и н у ,	аде-
ніну, гуаніну й у р а ц и л у . Н а в о д и м о (не	д л я

з а п а м ' я т о в у в а н н я ) структурні ф о р м у л и моле- к у л ц и х сполук:

N

н

цитозин	тимін (Т)	аденін (А)	гуанін (Г)
	Ч е р в о н и м	к о л ь о р о м позначено		атоми Гідроге-
	ну, я к и х	немає в	з а л и ш к а х	ц и х м о л е к у л ,
				.259

н а я в н и х у Д Н К і Р Н К . У к а з а н і нітрогеновміс - н і с п о л у к и п р и й н я т о п о з н а ч а т и в е л и к и м и л і т е р а м и ( п е р ш и м и в їх н а з в а х ) .

С т р у к т у р н а ф о р м у л а одного і з н у к л е о т и д і в Д Н К :

0

0 = Р - 0 - С Н ,

ІО .

он

С н	Н.СД
Н	С _ т С Н
	з 2 г
	н

М і с ц я с п о л у ч е н н я н у к л е о т и д у і з д в о м а і н ш и - м и п о з н а ч е н о к р а п к а м и .

М о л е к у л и Д Н К	з н а ч н о б і л ь ш і з а м о л е к у л и
Р Н К . З н а ч е н н я в і д н о с н и х м о л е к у л я р н и х м а с

Д Н К с т а н о в л я т ь к і л ь к а д е с я т к і в		або	сотень
м і л ь й о н і в , тоді як д л я Р Н К	— від	20	тис . до
к і л ь к о х м і л ь й о н і в . П р о т е	м о л е к у л		РІТК в

о р г а н і з м і н а б а г а т о б і л ь ш е , н і ж м о л е к у л Д Н К , П р о с т о р о в а б у д о в а м о л е к у л н у к л е ї н о в и х к и с л о т п е в н о ю м і р о ю н а г а д у є будову м о л е к у л

білків .

Первинна	структура	молекул	ДНК і
РНК, П і д	п е р в и н н о ю	с т р у к т у р о ю	м о л е к у л

н у к л е ї н о в и х к и с л о т р о з у м і ю т ь послідовність с п о л у ч е н н я н у к л е о т и д і в у л а н ц ю з і . Т а к и й

л а н ц ю г	н а з и в а	ю т ь	полінуклеотидним. Учені
в и я в и л и ,	щ о він	м а є	н е р о з г а л у ж е н у будову:

Н у к л е о т и д и р о з м і щ е н і в л а н ц ю з і в певно - м у п о р я д к у . З а л и ш к и м о л е к у л м о н о с а х а р и - д і в з ' є д н у ю т ь с я « ф о с ф а т н и м и м і с т к а м и » ( м а л . 118).

(Ц,	ДНК	РНК
		N11,

„ ?	,	( І ^ ] Аденін					9-Р-О-СН,	Аденін
О-Р-О-СН, N •
н			ки,
				Цитозин				Цитозин
	І	б			о
		б	/ -		А . и	Гуанін		Гуанін
		,, '	<	І	і
		о-р-о-сн, «-^м^кн,
		I	Р		о			г н - Л Усацил
			о	"^уЧіи

о-р-о-снД^

КV»/

Мал. 118.

Фрагменти полінуклеотидних ланцюгів молекул ДНК і РНК

Мал. 119.

Вторинна структура молекули ДНК

М о л е к у л а	Р Н К має п е р в и н н у	струк -
туру, однак	її д і л я н к и з а в д я к и	водне-

в и м з в ' я з к а м м о ж у т ь з а к р у ч у в а т и с я ,

ф о р м у ю ч и	вторинну і навіть	т р е т и н н у
с т р у к т у р и .
Вторинна	структура	молекули

ДНК. Це подвійна спіраль, утворена двома о д н а к о в и м и п о л і н у к л е о т и д н и м и л а н ц ю г а м и , п р о т и л е ж н о н а п р а в л е н и -

ми і	с к р у ч е н и м и	н а в к о л о спільної осі
(мал .	119). З а л и ш к и м о л е к у л иітроге-
новмісних сполук		р о з м і щ е н і всередині
спіралі м о л е к у л и		Д Н К і перпендику -

л я р н о до осі, а з а л и ш к и м о л е к у л ортофосфатної к и с л о т и і дезоксирибози —

із з о в н і ш н ь о г о боку	с п і р а л і . Обидва
л а н ц ю г и у т р и м у ю т ь с я	один біля одно-

го за допомогою водневих з в ' я з к і в , я к і існують м і ж р і з н и м и з а л и ш к а м и моле- к у л нітрогеновмісних с п о л у к . Послі-

довність		ц и х з а л и ш к і в	в	одному лан -
цюзі	Д Н К у з г о д ж у є т ь с я		з	їх	послідов-
ністю	в	і н ш о м у . Н а п р и к л а д ,			з а л и ш о к

.261

м о л е к у л и т и м і н у (Т)	в одному л а н ц ю з і	утво-
рює водневі з в ' я з к и	л и ш е і з з а л и ш к о м	моле-

к у л и аденіну (А) в і н ш о м у л а н ц ю з і , а з а л и ш о к м о л е к у л и ц и т о з и н у (Ц) — т і л ь к и із з а л и ш к о м м о л е к у л и гуаніну (Г). Тому будь - яка м о л е к у л а Д Н К м і с т и т ь о д н а к о в у к і л ь к і с т ь з а л и ш к і в м о л е к у л т и м і н у й аденіну, а т а к о ж ц и т о з и н у і гуаніну . У подвійній спіралі Д Н К м і ж з а л и ш - к а м и м о л е к у л т и м і н у й аденіну існують два водневих з в ' я з к и , а ц и т о з и н у і гуаніну — три .

Крім водневих зв'язків, стабілізація подвійної спіралі ДНК здійснюється за рахунок утворення л-електронної системи між залишками молекул нітрогеновмісних сполук.

Повний виток спіралі містить 10 пар нуклеотидів. Його довжина по осі становить 3,4 нм, а діаметр спіралі — приблизно 2 нм.

Р о з к р и т т я			просторової			будови			м о л е к у л и
Д Н К	стало		о д н и м	і з	в и з н а ч н и х				д о с я г н е н ь
н а у к и XX ст. Його з д і й с н и л и в							1953 р. амери -
к а н с ь к и й		біохімік		Д ж .	Уотсон		і	а н г л і й с ь к и й
біофізик		Ф. К р і к . Ц и м у ч е н и м у						1962		р. було
п р и с у д ж е н о			Нобелівську премію .
	Відтворення молекули ДНК. Молекула									дезокси-
рибонуклеїнової кислоти,					на	відміну від молекули
білка, здатна до відтворення. Під час ділення кліти-
ни	водневі зв'язки			між двома ланцюгами						молеку-
ли	ДНК	руйнуються і			відбувається				роз'єднання

ланцюгів. До кожного окремого ланцюга «добудовується» новий, і формується подвійна спіраль, ідентична попередній (мал. 120). Утворювана ДНК отримує таку саму генетичну інформацію, яка була в ДНК клітини до ділення.

Синтез молекули РНК відбувається на нуклеотидному ланцюзі молекули ДНК. Під дією ферменту на певній ділянці подвійної спіралі водневі зв'язки розриваються і відбувається розкручування спіралі з утворенням двох окремих полінуклеотидних ланцюгів. Одразу на цій ділянці ланцюга ДНК синтезується взаємодоповнюваль-

ний ланцюг РНК. У ньому з'являються залишки молекул урацилу, які розміщуються навпроти залишків молекул аденіну молекули ДНК. Якщо, наприклад, у фрагменті ДНК була послідовність залишків молекул аденін — цитозин — гуанін — тимін (мал. 118), то у відповідному фрагменті новоутвореної РНК їх послідовність стане такою: урацил — гуанін — цитозин — аденін.

Після синтезу РНК ланцюги ДНК знову з'єднуються в подвійну спіраль.

Роль і функції нуклеїнових кислот. Роль

ДНК	в	організмі	полягає у збереженні ге-
нетичної		інформації,		притаманної	даному
біологічному		виду.	Ця	і н ф о р м а ц і я «зашифро -
вана»	в м о л е к у л і		Д Н К ч і т к о ю послідовністю
з а л и ш к і в		м о л е к у л нітрогеновмісних			сполук і

в и к о р и с т о в у є т ь с я д л я синтезу білків і рибону- к л е ї н о в и х кислот .

Одиницею генетичної інформації є ген. Це — фрагмент молекули ДНК, у якому закодована послідовність залишків молекул амінокислоту білку.

Мал. 120.

Розділення і відтворення молекули ДНК

Суть ролі РНК в організмі					—	здій-
снення	синтезу	білків.
З а л е ж н о від функцій, я к і виконують
рибонуклеїнові		кислоти,		розрізняють
три типи ц и х		сполук	—	інформаційні
(або	матричні),	транспортні			й	рибо-
сомні	РНК.
І н ф о р м а ц і й н а Р Н К к о п і ю є п е в н у
д і л я н к у м о л е к у л и Д Н К			і слугує			осно-

вою (матрицею) д л я біосинтезу білка . П о с л і д о в н і с т ь н у к л е о т и д і в н а ц і й д і л я н ц і відповідає послідовності амі- н о к и с л о т н и х з а л и ш к і в у м о л е к у л і

білка . (Саме тому	Д Н К відповідає за
с т р у к т у р у білків,	в л а с т и в и х	організ-
му.) Цю послідовність (код)		р о з ш и ф -
ровує транспортна Р Н К , я к а		«перено-

сить» м о л е к у л и а м і н о к и с л о т до м і с ц я

. 263

с и н т е з у		б і л к а .	К о ж н і й	а м і н о к и с л о т і відпові -
дає	своя	т р а н с п о р т н а		Р Н К .	Р и б о с о м н а Р Н К
бере	у ч а с т ь у біосинтезі б і л к а .
В л а с т и в о с т і н у к л е ї н о в и х к и с л о т . Д Н К і
Р Н К	— тверді		р е ч о в и н и , я к і		р о з ч и н я ю т ь с я у

воді з у т в о р е н н я м к о л о ї д н и х р о з ч и н і в . Під час н а г р і в а н н я ц и х р о з ч и н і в н у к л е ї н о в і к и с л о т и о с а д ж у ю т ь с я ; в і д б у в а є т ь с я їх д е н а т у р а ц і я і в т р а т а біологічної а к т и в н о с т і .

З а в д я к и н а я в н о с т і	в м о л е к у л а х Д Н К і Р Н К
з а л и ш к і в о р т о ф о с ф а т н о ї к и с л о т и ц і с п о л у к и

р е а г у ю т ь із л у г а м и з у т в о р е н н я м солей .

Н у к л е ї н о в і к и с л о т и з а у ч а с т ю ф е р м е н т і в , а т а к о ж у к и с л о м у і л у ж н о м у с е р е д о в и щ а х

з а з н а ю т ь	гідролізу .		П р и	ц ь о м у з в ' я з к и		м і ж
н у к л е о т и д а м и		р у й н у ю т ь с я й у т в о р ю ю т ь с я
відповідні	н і т р о г е н о в м і с н і			с п о л у к и (у	к и с л о -
му с е р е д о в и щ і		— їх	солі),	в у г л е в о д и	й	орто-

ф о с ф а т н а к и с л о т а (у л у ж н о м у с е р е д о в и щ і — о р т о ф о с ф а т и ) .

Під дією радіації порушується послідовність залишків молекул нітрогеновмісних сполук у молекулі ДНК, унаслідок чого виникають мутації, які призводять до захворювань або загибелі організму.

Н у к л е ї н о в і к и с л о т и — в и с о к о м о л е к у л я р н і природні сполуки, які зберігають і відтворюють в організмах генетичну інформацію, а т а к о ж беруть участь у синтезі білків.

Молекула нуклеїнової кислоти складається із багатьох нуклеотидів, к о ж н и й із я к и х містить по одному з а л и ш к у молекул ортофосфатної кислоти, моносахариду і нітрогеновмісної сполуки.

Існують рибонуклеїнові (РНК) та дезоксири-

бонуклеїнові	к и с л о т и	(ДНК) . Молекула Д Н К
с к л а д а є т ь с я	і з д в о х	с п і р а л ь н и х иодінуклео -

т и д н и х л а н ц ю г і в , з а к р у ч е н и х н а в к о л о спільної осі, а молекула Р Н К — із одного л а н ц ю г а .

.264

Біологічна роль Д Н К в організмі полягає у збереженні генетичної інформації, а РНК — у здійсненні синтезу білків.

о

я

316. Які сполуки називають нуклеїновими кислотами?

317. Що таке нуклеотид?

318. Назвіть основні відмінності у складі молекул ДНК і РНК. 319. Охарактеризуйте просторову будову молекул ДНК і РНК. 320. Які функції виконують в організмі нуклеїнові кислоти?

321. Охарактеризуйте властивості нуклеїнових кислот. 322. Чим схожі й чим різняться білки і нуклеїнові кислоти?

323. Обчисліть масові частки Нітрогену і Фосфору в нуклеотиді, зображеному на с. 260.

324. Масова частка Нітрогену в деякому нуклеотиді становить 21,3 % У складі нуклеотиду —• п'ять атомів Нітрогену. Обчисліть масову частку Фосфору в нуклеотиді.

.265

розділ

Синтетичні

високомолекулярні органічні сполуки

К р о х м а л ь , ц е л ю л о з а , б і л к и , н у к л е ї н о в і

кислоти	є природними		високомолекулярними
сполуками1.	Вони утворюються в			ж и в и х орга-
нізмах і с к л а д а ю т ь с я з м о л е к у л ,				побудованих
із в е л и к о ї	к і л ь к о с т і	о д н а к о в и х		або	р і з н и х
груп атомів . Багато і		н ш и х	сполук, щ о		м а ю т ь

м о л е к у л и подібної будови, добувають за допо-

могою х і м і ч н и х р е а к ц і й (серед н и х			— добре
відомий	поліетилен) .	Т а к і р е ч о в и н и	назива -
ють	синтетичними	високомолекулярними
сполуками.	Із н и м и ви	д о к л а д н о ознайомитесь

у цьому розділі.

ЗА Загальна характеристика синтетичних

високомолекулярних сполук

Матеріал параграфа допоможе вам:

дізнатися про класифікацію синтетичних високомолекулярних сполук; з'ясувати властивості цих сполук.

1 Скорочена назва високомолекулярних сполук — ВМС.

266

Мал. 121. Матеріали на основі синтетичних високо-

молекулярних

сполук

С и н т е т и ч н і в и с о к о м о л е к у л я р н і с п о л у к и

с т а н о в л я т ь	основу п л а с т м а с ,	в о л о к о н ,	г у м и .
З а д е я к и м и	в л а с т и в о с т я м и ц і	м а т е р і а л и	пере-

в а ж а ю т ь т р а д и ц і й н і — д е р е в о , к е р а м і к у , с к л о , м е т а л і ч н і с п л а в и . К о ж н и й і з нас в и к о - р и с т о в у є с и н т е т и ч н і м а т е р і а л и в п о в с я к д е н - н о м у ж и т т і , н а роботі, в і д п о ч и н к у (мал . 121).

Серед	с и н т е т и ч н и х в	и с о к о м о л е к у л	я р н и х
с п о л у к	н а й у ж и в а н і ш и м и	є п о л і е т и л е н ,	полі -

п р о п і л е н , п о л і с т и р о л . З а г а л ь н а н а з в а ц и х т а

і н ш и х подібних р е ч о в и н		— полімери.	( Ч а с т о
п о л і м е р а м и н а з и в а ю т ь	усі	в и с о к о м о л е к у л я р н і
с п о л у к и . )
Будова полімерів. Із	п о л і е т и л е н о м		і полі-

п р о п і л е н о м в и о з н а й о м и л и с ь , в и в ч а ю ч и хі- м і ч н і в л а с т и в о с т і н е н а с и ч е н и х в у г л е в о д н і в

(с.	76). Ці с п о л у к и		с к л а д а ю т ь с я	із	д у ж е дов-
г и х	м о л е к у л ,	я к і	н а з и в а ю т ь	макромолекула-
ми.	Н а в о д и м о	с т р у к т у р н у ф о р м у л у			ф р а г м е н т а

м а к р о м о л е к у л и п о л і п р о п і л е н у :

...—СН2—СН—СН2—СН—СН2—СН—СН2—СН—СН2—СН—СН2—СН—...
І	І	І	І	І		І
СНз	СН3	СНз	СН3	СН3		СН 3
У	н і й б а г а т о р а з о в о		п о в т о р ю є т ь с я			г р у п а	ато-
мів —		елементарна ланка:
		-сн2-сн-
			СН 3
	К і л ь к і с т ь е л е м е н т а р н и х л а н о к у м а к р о м о -
л е к у л і		п о л і м е р у	н а з и в а ю т ь		ступенем		полі-
меризації		і п о з н а ч а ю т ь		л і т е р о ю	п.	Ф о р м у л у
м а к р о м о л е к у л и п о л і п р о п і л е н у ,					як	і самого
п о л і м е р у , з а п и с у ю т ь т а к :

( - С Н 2 - С Н - ) „ . СНз

. 2 67