Страница 104 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. Спиралевидная форма белковой молекулы называется

1) первичной структурой

2) вторичной структурой

3) третичной структурой

4) четвертичной структурой

Вопрос касается уровней структурной организации белковых молекул. Белки — это сложные биополимеры, чья функция напрямую зависит от их пространственной структуры. Выделяют четыре уровня организации белковой молекулы.

Решение

Рассмотрим предложенные варианты ответов, чтобы определить, какой из них соответствует спиралевидной форме белка.

1) первичной структурой
Первичная структура белка — это линейная последовательность аминокислот, соединенных в полипептидную цепь с помощью пептидных связей. Она определяет все последующие уровни укладки, но сама по себе представляет собой цепь, а не спираль.

2) вторичной структурой
Вторичная структура — это способ укладки полипептидной цепи в более упорядоченные локальные структуры. Эта укладка стабилизируется водородными связями между атомами кислорода карбонильной группы (-C=O) и атомами водорода амидной группы (-N-H) пептидного остова. Основными элементами вторичной структуры являются α-спираль и β-складчатый лист. α-спираль (альфа-спираль) имеет как раз спиралевидную форму. Следовательно, этот вариант является правильным.

3) третичной структурой
Третичная структура — это полная трехмерная укладка одной полипептидной цепи в пространстве. Она формирует компактную глобулу за счет различных взаимодействий (гидрофобных, ионных, водородных связей, дисульфидных мостиков) между радикалами аминокислот. Третичная структура включает в себя элементы вторичной структуры (α-спирали и β-листы), но сама является более сложной, уникальной для каждого белка пространственной формой.

4) четвертичной структурой
Четвертичная структура образуется при объединении нескольких полипептидных цепей (называемых субъединицами), каждая из которых уже имеет свою третичную структуру, в единый белковый комплекс. Эта структура характерна не для всех белков (например, гемоглобин состоит из четырех субъединиц).

Таким образом, именно вторичная структура белка включает в себя образование спиралевидных участков (α-спиралей).

Ответ: 2) вторичной структурой.

9. Денатурацией называется

1) связывание белками молекул воды

2) частичное или полное разрушение пространственной структуры белков при сохранении первичной структуры

3) расщепление полипептидной цепи под воздействием ферментов

4) набухание белкового вещества в растворителе

Решение

Денатурация — это процесс нарушения нативной (природной) пространственной структуры белковой молекулы под воздействием различных факторов (например, нагревания, изменения pH, действия химических реагентов). Важно понимать, какие именно уровни организации белка затрагиваются.

Белки имеют четыре уровня структурной организации:

• Первичная структура — последовательность аминокислот, соединенных пептидными связями.
• Вторичная структура — укладка полипептидной цепи в альфа-спирали или бета-складчатые листы за счет водородных связей.
• Третичная структура — трехмерная укладка полипептидной цепи в пространстве (глобула).
• Четвертичная структура — объединение нескольких полипептидных цепей (субъединиц) в единый функциональный комплекс.

При денатурации происходит разрушение вторичной, третичной и четвертичной структур, которые поддерживаются относительно слабыми связями (водородными, ионными, гидрофобными). Однако первичная структура, то есть последовательность аминокислот, скрепленная прочными ковалентными пептидными связями, при денатурации сохраняется.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) связывание белками молекул воды
Этот процесс называется гидратацией. Он необходим для функционирования белка в водной среде, но не является денатурацией. Это скорее свойство нативного белка.

2) частичное или полное разрушение пространственной структуры белков при сохранении первичной структуры
Это определение точно описывает процесс денатурации. Пространственная (трехмерная) структура, ответственная за биологическую активность белка, разрушается, но аминокислотная последовательность (первичная структура) остается неизменной. Если условия, вызвавшие денатурацию, устранить, в некоторых случаях возможен обратный процесс — ренатурация (восстановление структуры и функции).

3) расщепление полипептидной цепи под воздействием ферментов
Этот процесс является гидролизом (или протеолизом). При гидролизе происходит разрыв пептидных связей, то есть разрушается первичная структура белка. Это более глубокое разрушение, чем денатурация.

4) набухание белкового вещества в растворителе
Набухание — это физический процесс поглощения растворителя веществом, ведущий к увеличению его объема. Хотя этот процесс может сопровождать растворение или денатурацию белка, он не является синонимом денатурации.

Следовательно, наиболее точное определение денатурации представлено во втором варианте.

Ответ: 2

10. Для белков-ферментов характерна

1) селективность действия

2) растворимость в воде

3) высокая эффективность

4) все предыдущие ответы верны

Решение

Для определения правильного ответа необходимо проанализировать каждое из предложенных утверждений о свойствах белков-ферментов.

1) селективность действия
Это свойство, также известное как специфичность, является одной из фундаментальных характеристик ферментов. Каждый фермент обладает уникальным активным центром, который по своей форме и химическим свойствам комплементарен определенному субстрату (или небольшой группе сходных субстратов). Благодаря этому фермент катализирует только одну конкретную реакцию. Это обеспечивает точное и скоординированное протекание тысяч биохимических процессов в живой клетке. Таким образом, селективность является неотъемлемым свойством ферментов.

2) растворимость в воде
Большинство ферментов, функционирующих внутри клеток или в биологических жидкостях (например, в плазме крови), являются глобулярными белками. Их третичная структура организована таким образом, что гидрофильные (полярные) аминокислотные остатки располагаются на поверхности белковой глобулы, а гидрофобные (неполярные) — внутри. Такое строение обеспечивает их хорошую растворимость в водной среде, что необходимо для их функционирования. Следовательно, растворимость в воде характерна для большого числа ферментов.

3) высокая эффективность
Ферменты — это самые эффективные из всех известных катализаторов. Они значительно ускоряют химические реакции (в $10^6–10^{12}$ раз), снижая энергию активации. Это означает, что даже очень малое количество фермента способно за короткий промежуток времени превратить большое количество субстрата в продукт. Высокая каталитическая активность позволяет биохимическим реакциям протекать с огромной скоростью при мягких условиях (нормальная температура и давление), существующих в живых организмах.

Так как селективность действия, высокая эффективность и растворимость в воде (для большинства из них) являются характерными чертами белков-ферментов, то все перечисленные утверждения верны.

Ответ: 4) все предыдущие ответы верны

11. Аминоуксусная кислота не взаимодействует

1) с хлоридом натрия

2) с соляной кислотой

3) с аланином

4) с пентаном

5) с гидроксидом калия

Решение

Аминоуксусная кислота, также известная как глицин, имеет химическую формулу $NH_2CH_2COOH$. Это амфотерное органическое соединение, поскольку в его молекуле одновременно содержатся две функциональные группы с противоположными химическими свойствами: аминогруппа ($-NH_2$), проявляющая основные свойства, и карбоксильная группа ($-COOH$), проявляющая кислотные свойства.

Благодаря такому строению аминоуксусная кислота способна реагировать как с кислотами, так и с основаниями, а также вступать в реакции поликонденсации с другими аминокислотами с образованием пептидных связей. Проанализируем взаимодействие аминоуксусной кислоты с каждым из предложенных веществ.

1) с хлоридом натрия

Хлорид натрия ($NaCl$) — это соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($HCl$). Аминоуксусная кислота является одновременно слабой кислотой и слабым основанием. Как более слабая кислота, она не может вытеснить сильную соляную кислоту из её соли. Аналогично, как более слабое основание, она не может взаимодействовать с катионом сильного основания ($Na^+$). Следовательно, химическая реакция между аминоуксусной кислотой и хлоридом натрия в обычных условиях не протекает.

2) с соляной кислотой

Соляная кислота ($HCl$) — это сильная кислота. Она вступает в реакцию с аминогруппой ($-NH_2$) аминоуксусной кислоты, которая проявляет основные свойства. В результате реакции протонирования аминогруппы образуется соль — хлорид глициния.

Уравнение реакции: $NH_2CH_2COOH + HCl \rightarrow [NH_3^+CH_2COOH]Cl^-$

Таким образом, аминоуксусная кислота взаимодействует с соляной кислотой.

3) с аланином

Аланин ($NH_2CH(CH_3)COOH$) — это другая аминокислота. Аминокислоты могут реагировать друг с другом, образуя пептидную связь (-CO-NH-). Карбоксильная группа одной аминокислоты взаимодействует с аминогруппой другой с отщеплением молекулы воды. В результате образуется дипептид.

Пример уравнения реакции: $NH_2CH_2COOH + NH_2CH(CH_3)COOH \rightarrow NH_2CH_2C(O)NHCH(CH_3)COOH + H_2O$

Таким образом, аминоуксусная кислота взаимодействует с аланином.

4) с пентаном

Пентан ($C_5H_{12}$) — это предельный углеводород (алкан). Алканы состоят из прочных, малополярных связей $C-C$ и $C-H$ и не имеют функциональных групп. Поэтому они химически очень инертны и не вступают в реакции с кислотами, основаниями и большинством других реагентов в обычных условиях. Взаимодействие между аминоуксусной кислотой и пентаном невозможно.

5) с гидроксидом калия

Гидроксид калия ($KOH$) — сильное основание (щёлочь). Он реагирует с карбоксильной группой ($-COOH$) аминоуксусной кислоты, которая проявляет кислотные свойства. Это реакция нейтрализации, в результате которой образуются соль (глицинат калия) и вода.

Уравнение реакции: $NH_2CH_2COOH + KOH \rightarrow NH_2CH_2COOK + H_2O$

Таким образом, аминоуксусная кислота взаимодействует с гидроксидом калия.

На основании анализа видно, что аминоуксусная кислота вступает в химические реакции с соляной кислотой, аланином и гидроксидом калия. Химическая реакция не протекает как с хлоридом натрия, так и с пентаном. В тестовых заданиях с единственным правильным ответом обычно требуется выбрать вещество, которое является наиболее инертным по своей природе. Алканы, к которым относится пентан, являются классическим примером химически неактивных соединений. Поэтому пентан является наиболее подходящим ответом.

Ответ: 4

Тестовое задание на соответствие

12. Установите соответствие между белком и функцией, выполняемой им в организме.

БЕЛОК

А) фиброин

Б) гемоглобин

В) интерферон

ФУНКЦИЯ БЕЛКА

1) каталитическая

2) защитная

3) транспортная

4) строительная

5) регуляторная

Решение

А) фиброин — это основной белок натурального шёлка и паутины. Он обладает высокой прочностью и используется насекомыми и паукообразными для создания конструкций (коконов, ловчих сетей), что является примером строительной (структурной) функции.
Ответ: 4

Б) гемоглобин — это сложный белок, содержащийся в эритроцитах крови. Его основная роль заключается в связывании молекул кислорода в лёгких и их переносе к тканям и органам, а также в обратном транспорте углекислого газа. Таким образом, он выполняет транспортную функцию.
Ответ: 3

В) интерферон — это белок, который вырабатывается клетками организма в ответ на вторжение вируса. Он подавляет размножение вирусов и активирует другие компоненты иммунной системы, обеспечивая неспецифическую защиту организма от вирусных инфекций. Следовательно, его функция — защитная.
Ответ: 2