Страница 105 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. С помощью буквенных обозначений напишите формулы всех три-пептидов, образованных тремя разными аминокислотами.

Глицин: Gly или Гли

Аланин: Ala или Ала

Валин: Val или Вал

Дано:

Найти:

Решение:

Трипептид — это пептид, молекула которого состоит из трёх аминокислотных остатков, соединённых пептидными связями. Свойства пептида зависят не только от аминокислотного состава, но и от последовательности соединения аминокислотных остатков.

В данном случае необходимо составить все возможные трипептиды из трёх разных аминокислот: глицина (Гли), аланина (Ала) и валина (Вал). Это комбинаторная задача на нахождение числа перестановок из трёх элементов.

Число перестановок из $n$ различных элементов вычисляется по формуле факториала:

$P_n = n!$

Поскольку у нас 3 разные аминокислоты ($n=3$), то общее количество возможных уникальных трипептидов будет:

$P_3 = 3! = 3 \times 2 \times 1 = 6$

Перечислим все 6 возможных последовательностей, которые и будут являться формулами искомых трипептидов. В качестве буквенных обозначений используем коды, приведённые в условии (Гли, Ала, Вал).

1. Начиная с глицина (Гли):
   • Гли-Ала-Вал
   • Гли-Вал-Ала
2. Начиная с аланина (Ала):
   • Ала-Гли-Вал
   • Ала-Вал-Гли
3. Начиная с валина (Вал):
   • Вал-Гли-Ала
   • Вал-Ала-Гли

Каждая из этих шести последовательностей представляет собой отдельную молекулу трипептида с уникальными свойствами.

Ответ:

Формулы всех возможных трипептидов: Гли-Ала-Вал, Гли-Вал-Ала, Ала-Гли-Вал, Ала-Вал-Гли, Вал-Гли-Ала, Вал-Ала-Гли.

14. Предложите способы обнаружения белка в молоке, твороге, курином яйце.

Для обнаружения белка в пищевых продуктах, таких как молоко, творог и куриное яйцо, можно использовать качественные цветные реакции на белки, а также наблюдать процесс их денатурации. Основными методами являются биуретовая и ксантопротеиновая реакции.

Биуретовая реакция

Это общая реакция на все белки, так как она обнаруживает пептидные связи, которые соединяют аминокислоты в полипептидную цепь. В щелочной среде ионы меди(II) образуют с пептидными связями комплексное соединение фиолетового цвета.

Проведение реакции:
1. Для молока: В пробирку наливают 2-3 мл молока, добавляют столько же раствора гидроксида натрия ($NaOH$) и перемешивают. Затем по каплям добавляют 1%-ный раствор сульфата меди(II) ($CuSO_4$). Появление фиолетового окрашивания указывает на наличие белка.
2. Для творога: Небольшое количество творога помещают в пробирку, добавляют 4-5 мл воды и тщательно взбалтывают до получения однородной суспензии. Далее к полученной суспензии добавляют равный объем щелочи и несколько капель раствора сульфата меди(II).
3. Для куриного яйца: Отделяют белок от желтка. К 1-2 мл яичного белка добавляют 5-7 мл воды и перемешивают. Полученный раствор белка переливают в пробирку, добавляют равный объем раствора щелочи и по каплям раствор сульфата меди(II). Появляется интенсивное фиолетовое окрашивание.

Ответ: Биуретовая реакция, основанная на взаимодействии пептидных связей с сульфатом меди(II) в щелочной среде, позволяет обнаружить белок по появлению фиолетового окрашивания.

Ксантопротеиновая реакция

Эта реакция является качественной на ароматические аминокислоты (тирозин, триптофан, фенилаланин), входящие в состав многих белков. При нагревании с концентрированной азотной кислотой ($HNO_3$) белки, содержащие эти аминокислоты, дают желтое окрашивание из-за образования нитропроизводных. При последующем добавлении избытка щелочи (например, раствора аммиака $NH_3 \cdot H_2O$) окраска переходит в оранжевую.

Проведение реакции (Внимание: работать с концентрированной азотной кислотой следует с большой осторожностью, в вытяжном шкафу и в защитных очках!):
1. К 2-3 мл исследуемого образца (молока, суспензии творога или раствора яичного белка) осторожно приливают 0.5-1 мл концентрированной азотной кислоты.
2. Осторожно нагревают смесь на водяной бане или на слабом огне. Белок сворачивается (денатурирует) и образуется осадок желтого цвета.
3. После охлаждения пробирки к содержимому аккуратно по каплям добавляют концентрированный раствор аммиака или гидроксида натрия до появления яркого оранжевого окрашивания.

Ответ: Ксантопротеиновая реакция, основанная на нитровании ароматических аминокислот концентрированной азотной кислотой, позволяет обнаружить белок по появлению сначала желтого, а при добавлении щелочи — оранжевого окрашивания.

Денатурация белка

Денатурация – это нарушение природной структуры белковой молекулы под действием различных факторов (нагревание, кислоты, спирт). Этот процесс часто необратим и сопровождается видимыми изменениями, например, выпадением белка в осадок (коагуляцией).

Способы наблюдения денатурации:
1. Нагревание: Самый простой пример – варка куриного яйца. Прозрачный и жидкий яичный белок (альбумин) при нагревании становится белым, плотным и непрозрачным. Аналогично, при кипячении молока на его поверхности и стенках посуды образуется пенка и осадок – это свернувшиеся белки.
2. Действие кислоты: Если к молоку добавить несколько капель кислоты (например, уксусной или лимонного сока), оно "створожится" – основной белок молока казеин выпадет в осадок в виде хлопьев. Этот же принцип лежит в основе получения творога.
3. Действие спирта: При добавлении к раствору яичного белка или к молоку этилового спирта также произойдет коагуляция белка и выпадение его в осадок.

Ответ: Наличие белка можно обнаружить по его денатурации (сворачиванию), вызванной нагреванием, добавлением кислоты или спирта, что приводит к видимым изменениям продукта (помутнение, образование осадка или сгустка).

1. Не относится к аминокислотам вещество, формула которого

1) $NH_2-CH_2-CH_2-COOH$

2) $NH_2-CH_2-CH_2-CHO$

3) $NH_2-CH_2-COOH$

4) $NH_2-\begin{array}{c} CH \\ | \\ CH_3 \end{array}-CH_2-COOH$

Решение

Аминокислоты — это органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся две функциональные группы: аминная группа ($-NH_2$) и карбоксильная группа ($-COOH$). Чтобы определить, какое из предложенных веществ не является аминокислотой, необходимо проанализировать наличие этих групп в каждой формуле.

• 1) $NH_2-CH_2-CH_2-COOH$

  Это вещество содержит аминную группу ($-NH_2$) и карбоксильную группу ($-COOH$). Следовательно, это аминокислота (гамма-аминомасляная кислота).

• 2) $NH_2-CH_2-CH_2-CHO$

  Это вещество содержит аминную группу ($-NH_2$) и альдегидную группу ($-CHO$). В его составе отсутствует карбоксильная группа ($-COOH$). Следовательно, данное соединение не является аминокислотой, а относится к классу аминоальдегидов.

• 3) $NH_2-CH_2-COOH$

  Это вещество содержит аминную группу ($-NH_2$) и карбоксильную группу ($-COOH$). Следовательно, это аминокислота (глицин, или аминоуксусная кислота).

• 4) $NH_2-CH(CH_3)-CH_2-COOH$

  Это вещество содержит аминную группу ($-NH_2$) и карбоксильную группу ($-COOH$). Следовательно, это аминокислота (3-аминобутановая кислота).

Таким образом, единственное вещество, которое не относится к классу аминокислот, — это соединение под номером 2, так как оно содержит альдегидную группу вместо карбоксильной.

Ответ: 2

2. Укажите формулу аланина.

1) $ \text{CH}_3\text{--}\text{CH}(\text{NH}_2)\text{--}\text{C}(=\text{O})\text{OH} $

2) $ \text{NH}_2\text{--}\text{CH}_2\text{--}\text{C}(=\text{O})\text{OH} $

3) $ \text{NH}_2\text{--}\text{CH}_2\text{--}\text{CH}_2\text{--}\text{C}(=\text{O})\text{OH} $

4) $ \text{CH}_3\text{--}\text{C}(=\text{O})\text{NH}_2 $

Решение

Аланин — это одна из 20 протеиногенных аминокислот. По химической структуре аланин является α-аминокислотой, что означает, что аминогруппа ($-NH_2$) и карбоксильная группа ($-COOH$) присоединены к одному и тому же атому углерода, который называется α-углеродом. Общая формула α-аминокислот имеет вид $R-CH(NH_2)-COOH$, где $R$ — это боковая цепь (радикал), которая отличает одну аминокислоту от другой.

Для аланина таким радикалом является метильная группа ($-CH_3$). Таким образом, подставляя метильную группу в общую формулу, мы получаем формулу аланина: $CH_3-CH(NH_2)-COOH$. Систематическое название этого соединения — 2-аминопропановая кислота.

Теперь проанализируем предложенные варианты:

1. Формула $CH_3-CH(NH_2)-COOH$. Эта структура представляет собой пропановую кислоту, у второго (α) атома углерода которой находится аминогруппа. Это в точности соответствует строению аланина.

2. Формула $NH_2-CH_2-COOH$. Это аминоуксусная кислота, также известная как глицин. Это простейшая α-аминокислота, у которой в качестве радикала выступает атом водорода ($R = -H$).

3. Формула $NH_2-CH_2-CH_2-COOH$. Это 3-аминопропановая кислота, или β-аланин. В этой молекуле аминогруппа присоединена к третьему (β) атому углерода от карбоксильной группы. Это изомер аланина, но не α-аланин, который обычно подразумевается под названием "аланин".

4. Формула $CH_3-C(O)NH_2$. Это ацетамид — амид уксусной кислоты. Данное соединение не является аминокислотой, так как не содержит карбоксильной группы.

Следовательно, правильная формула аланина указана под номером 1.

Ответ: 1

3. При взаимодействии аминокислот со щелочами и кислотами образуются

1) сложные эфиры

2) соли

3) дипептиды

4) полипептиды

Решение

Аминокислоты являются амфотерными органическими соединениями, так как в их состав одновременно входят две функциональные группы с противоположными химическими свойствами: основная аминогруппа ($ -NH_2 $) и кислотная карбоксильная группа ($ -COOH $).

Благодаря этому аминокислоты способны реагировать как с кислотами, так и со щелочами.

1. Взаимодействие с кислотами. Аминогруппа, обладая основными свойствами, реагирует с кислотами. При этом протон кислоты присоединяется к аминогруппе, образуя катион. В результате образуется соль. Например, реакция аминоуксусной кислоты (глицина) с соляной кислотой:

$ NH_2-CH_2-COOH + HCl \rightarrow [H_3N^+-CH_2-COOH]Cl^- $ (хлорид глициния)

2. Взаимодействие со щелочами. Карбоксильная группа, обладая кислотными свойствами, реагирует со щелочами (основаниями). При этом водород карбоксильной группы замещается на катион металла, образуя соль и воду. Например, реакция аминоуксусной кислоты (глицина) с гидроксидом натрия:

$ NH_2-CH_2-COOH + NaOH \rightarrow NH_2-CH_2-COONa + H_2O $ (натриевая соль глицина, или глицинат натрия)

Таким образом, при взаимодействии аминокислот и со щелочами, и с кислотами продуктами реакции являются соли.

Рассмотрим другие варианты:

• Сложные эфиры образуются при реакции аминокислот со спиртами (реакция этерификации).
• Дипептиды и полипептиды образуются в результате реакции поликонденсации между молекулами аминокислот, когда аминогруппа одной молекулы реагирует с карбоксильной группой другой с образованием пептидной связи.

Следовательно, правильный вариант ответа — 2.

Ответ: 2) соли.

4. В промышленности аминокислоты получают гидролизом

1) белков

2) жиров

3) углеводов

4) сложных эфиров

Аминокислоты являются структурными единицами (мономерами), из которых построены белки (полипептиды). Процесс гидролиза представляет собой реакцию разложения вещества под действием воды, часто в присутствии катализаторов (кислот, щелочей или ферментов). Чтобы определить, из какого класса соединений получают аминокислоты гидролизом, проанализируем каждый вариант.

1) белков

Белки представляют собой полимерные цепи, состоящие из аминокислотных остатков, соединенных пептидными связями. Гидролиз белков приводит к разрыву этих пептидных связей, в результате чего высвобождаются отдельные аминокислоты. Это основной промышленный метод получения аминокислот.

2) жиров

Жиры являются сложными эфирами трехатомного спирта глицерина и высших карбоновых (жирных) кислот. Их гидролиз приводит к образованию глицерина и соответствующих жирных кислот, но не аминокислот.

3) углеводов

Сложные углеводы (полисахариды), такие как крахмал и целлюлоза, являются полимерами моносахаридов (например, глюкозы). При их гидролизе образуются моносахариды. Аминокислоты не являются продуктами этого процесса.

4) сложных эфиров

Гидролиз сложных эфиров в общем виде приводит к образованию спирта и карбоновой кислоты. Жиры являются частным случаем сложных эфиров, и, как было указано выше, их гидролиз не дает аминокислот.

Таким образом, единственным верным ответом является гидролиз белков.

Ответ: 1) белков.