Страница 106 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

5. Верны ли утверждения?

А. В состав природных белков входит около 20 аминокислот.

Б. Белки дают фиолетовое окрашивание под действием гидроксида меди(II) в щелочной среде.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

Для выбора верного варианта ответа необходимо проанализировать каждое из предложенных утверждений.

А. В состав природных белков входит около 20 аминокислот.

Это утверждение является верным. Белки — это биологические полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Подавляющее большинство белков во всех живых организмах строится из стандартного набора, включающего 20 так называемых протеиногенных аминокислот. Именно их последовательность закодирована в генетическом коде. Поэтому утверждение корректно.

Б. Белки дают фиолетовое окрашивание под действием гидроксида меди(II) в щелочной среде.

Это утверждение также верно. Оно описывает биуретовую реакцию, которая является качественной реакцией на наличие пептидных связей в молекуле. Белки состоят из аминокислот, соединенных пептидными связями. В щелочной среде ионы двухвалентной меди ($Cu^{2+}$), содержащиеся в гидроксиде меди(II) ($Cu(OH)_2$), образуют с пептидными группами белков комплексное соединение характерного фиолетового цвета. Это доказывает наличие белка в растворе.

Таким образом, оба утверждения (А и Б) верны. Следовательно, правильным является вариант ответа под номером 3.

Ответ: 3

6. В основе усвоения белков организмом лежит реакция

1) окисления

2) этерификации

3) денатурации

4) гидролиза

Усвоение белков организмом — это сложный биохимический процесс, который начинается в пищеварительной системе. Белки, поступающие с пищей, являются крупными полимерными молекулами, состоящими из аминокислот, соединенных пептидными связями. Чтобы организм мог использовать эти аминокислоты для построения собственных белков или для получения энергии, необходимо сначала расщепить исходные белки на их мономеры — аминокислоты.

Давайте проанализируем варианты ответов:

1) Окисление — это процесс, который может происходить с аминокислотами уже после их всасывания в клетки для выработки энергии. Однако это не является первичным процессом расщепления белков в пищеварительном тракте.

2) Этерификация — это реакция образования сложных эфиров между спиртами и кислотами. Этот процесс не имеет отношения к расщеплению белков.

3) Денатурация — это процесс нарушения нативной (природной) пространственной структуры белка (вторичной, третичной, четвертичной) под действием температуры, кислот, щелочей и других факторов. В желудке под действием соляной кислоты белки действительно денатурируют. Это важный предварительный этап, который делает полипептидные цепи доступными для действия ферментов, но сама по себе денатурация не разрывает пептидные связи, то есть не расщепляет белок на аминокислоты.

4) Гидролиз (от греч. hydro — вода и lysis — разложение) — это химическая реакция взаимодействия вещества с водой, приводящая к его разложению. Именно ферментативный гидролиз лежит в основе пищеварения белков. Под действием ферментов-протеаз (например, пепсина в желудке и трипсина в кишечнике) происходит разрыв пептидных связей в молекулах белков с присоединением молекул воды. В результате этого процесса белки распадаются на аминокислоты, которые могут быть усвоены организмом.

Схематически гидролиз дипептида можно представить так:
$R_1-CO-NH-R_2 + H_2O \xrightarrow{фермент} R_1-COOH + H_2N-R_2$

Следовательно, ключевой реакцией в процессе усвоения белков является гидролиз.

Ответ: 4

7. При денатурации белка не разрушается структура

1) первичная

г) вторичная

б) третичная

2) четвертичная

Решение

Денатурация белка — это процесс утраты белком своей естественной (нативной) пространственной структуры под воздействием внешних факторов, таких как нагревание, резкое изменение кислотности среды (pH), действие органических растворителей и т.д. Этот процесс затрагивает различные уровни структурной организации белка.

Белки имеют четыре уровня структурной организации:

Первичная структура — это линейная последовательность аминокислотных остатков, соединённых прочными ковалентными пептидными связями. Эта структура является самой устойчивой.

Вторичная структура (например, α-спирали и β-складчатые листы) — это пространственная организация участков полипептидной цепи, которая стабилизируется более слабыми водородными связями.

Третичная структура — это общая трёхмерная укладка всей полипептидной цепи в пространстве (глобула). Она поддерживается различными типами связей между аминокислотными радикалами: водородными, ионными, гидрофобными взаимодействиями и дисульфидными мостиками.

Четвертичная структура имеется у белков, состоящих из нескольких полипептидных цепей (субъединиц), и описывает их взаимное расположение. Она удерживается теми же типами слабых связей, что и третичная.

В процессе денатурации происходит разрыв слабых связей (водородных, ионных, гидрофобных), которые поддерживают вторичную, третичную и четвертичную структуры. В результате белок "разворачивается", теряя свою сложную пространственную конфигурацию и, следовательно, свою биологическую функцию. Однако энергия денатурирующих факторов, как правило, недостаточна для разрыва прочных пептидных связей. Поэтому первичная структура белка — последовательность аминокислот — в ходе денатурации не разрушается.

Ответ: 1) первичная

8. При горении серосодержащих белков ощущается запах

1) тухлых яиц

2) аммиака

3) жжёных перьев

4) горелой резины

Решение

Белки являются биополимерами, состоящими из аминокислот. Некоторые аминокислоты, такие как цистеин и метионин, содержат в своей структуре атомы серы. Белки, в состав которых входят эти аминокислоты, называются серосодержащими. Ярким примером такого белка является кератин, из которого состоят волосы, шерсть, ногти и перья.

Процесс горения — это сложное химическое превращение, при котором органические вещества разрушаются под действием высокой температуры в присутствии кислорода. При горении серосодержащих белков образуется смесь газообразных продуктов:

• Из-за наличия серы образуются оксиды серы, в частности сернистый газ ($SO_2$), обладающий резким запахом.
• Аминогруппы ($–NH_2$) в составе аминокислот приводят к образованию аммиака ($NH_3$) и оксидов азота.
• Углеродный скелет аминокислот сгорает до углекислого газа ($CO_2$) и воды ($H_2O$).

Именно сложная смесь этих веществ, в первую очередь продуктов разложения серы и азота, создает характерный и очень неприятный запах. Этот запах исторически и в быту описывается как запах «палёного рога», «жжёных волос» или «жжёных перьев».

Проанализируем предложенные варианты ответа:

1. тухлых яиц: Этот запах обусловлен сероводородом ($H_2S$), который образуется в основном при анаэробном (без доступа кислорода) гниении белков, а не при их горении.
2. аммиака: Запах аммиака является лишь одной из составляющих общего запаха, но не передает его полностью, так как не учитывает продукты горения серы.
3. жжёных перьев: Это наиболее точное и общепринятое описание запаха, возникающего при сжигании серосодержащих белков, так как перья сами состоят из такого белка.
4. горелой резины: Этот запах характерен для горения вулканизированного каучука, который хоть и содержит серу, но имеет совершенно иную химическую структуру (полимер изопрена), отличную от белков.

Следовательно, правильным вариантом является запах жжёных перьев.

Ответ: 3) жжёных перьев.

9. К денатурации белка может привести

1) добавление сильного электролита

2) радиация

3) нагревание

4) все предыдущие ответы верны

Денатурация белка — это сложный процесс, при котором происходит нарушение высших уровней организации белковой молекулы (четвертичной, третичной и вторичной структур) под воздействием различных факторов. Это приводит к потере белком его нативных свойств и биологической активности. Первичная структура (аминокислотная последовательность) при денатурации, как правило, не затрагивается.

Рассмотрим факторы, предложенные в вариантах ответа:

1) добавление сильного электролита
Сильные электролиты (например, концентрированные растворы солей, кислот, щелочей) в водной среде диссоциируют на ионы. Эти ионы активно взаимодействуют с полярными и заряженными группами в белковой молекуле. Это приводит к разрушению ионных и водородных связей, которые стабилизируют пространственную структуру белка. Изменение pH среды при добавлении кислот или щелочей также вызывает изменение заряда боковых цепей аминокислот, что ведет к нарушению конформации. Следовательно, этот фактор вызывает денатурацию.

2) радиация
Ионизирующее (рентгеновское, гамма-излучение) и ультрафиолетовое излучение несут значительную энергию. При поглощении этой энергии молекулой белка могут разрываться как слабые нековалентные связи, так и прочные ковалентные (например, дисульфидные мостики). Это приводит к необратимому изменению структуры белка и потере его функциональности, то есть к денатурации.

3) нагревание
Повышение температуры увеличивает кинетическую энергию атомов в молекуле белка. Вследствие этого усиливаются колебательные движения, что приводит к ослаблению и разрыву слабых связей (водородных, гидрофобных, ионных), которые отвечают за поддержание сложной трехмерной структуры. Этот процесс хорошо иллюстрируется сворачиванием яичного белка при приготовлении пищи. Нагревание является одним из самых известных и распространенных способов денатурации белков.

Таким образом, все три перечисленных фактора — добавление сильного электролита, воздействие радиации и нагревание — способны вызывать денатурацию белка. Это означает, что все три первых варианта ответа верны.

Ответ: 4) все предыдущие ответы верны.

10. Аминокислоты, необходимые для построения белков, попадают в организм человека

1) с пищей

2) с водой

3) с воздухом

4) все ответы верны

Решение

Аминокислоты являются структурными компонентами (мономерами), из которых построены все белки в организме человека. Белки выполняют множество жизненно важных функций: строительную, ферментативную, транспортную, защитную и другие. Для синтеза собственных белков организму необходим постоянный приток аминокислот. Часть аминокислот организм может синтезировать сам (заменимые аминокислоты), а другую, так называемые незаменимые аминокислоты, он должен получать извне.

Рассмотрим предложенные варианты поступления аминокислот в организм:

1) с пищей: Основным источником аминокислот для человека является белковая пища (мясо, рыба, яйца, молочные продукты, бобовые, орехи и т.д.). В процессе пищеварения белки, поступившие с пищей, расщепляются ферментами до отдельных аминокислот, которые затем всасываются в кровь и используются клетками для построения собственных белков. Это основной и правильный путь поступления аминокислот.

2) с водой: Вода, химическая формула которой $H_2O$, является неорганическим веществом и не содержит аминокислот. Она необходима для всех обменных процессов, но не является источником строительного материала для белков.

3) с воздухом: Воздух представляет собой смесь газов (азот, кислород, углекислый газ и др.) и также не содержит аминокислот. Человек не способен усваивать азот из воздуха для синтеза аминокислот, в отличие от некоторых бактерий.

4) все ответы верны: Этот вариант неверен, так как аминокислоты не поступают ни с водой, ни с воздухом.

Таким образом, единственный способ, которым аминокислоты, необходимые для построения белков, попадают в организм человека, — это с пищей.

Ответ: 1) с пищей.

11. Глицин не взаимодействует с веществами, формулы которых

Решение

Глицин, или аминоуксусная кислота, имеет химическую формулу $NH_2CH_2COOH$. Это простейшая алифатическая аминокислота. Молекула глицина содержит две функциональные группы: аминогруппу ($-NH_2$), которая проявляет основные свойства, и карбоксильную группу ($-COOH$), которая проявляет кислотные свойства. Такое строение обуславливает амфотерность глицина, то есть его способность реагировать как с кислотами, так и с основаниями. Проанализируем взаимодействие глицина с каждым из предложенных веществ.

1) $C_2H_5OC_2H_5$

Диэтиловый эфир ($C_2H_5OC_2H_5$) относится к классу простых эфиров. Простые эфиры — химически инертные соединения. Они не реагируют с кислотами, щелочами, а также с аминокислотами в обычных условиях. Следовательно, глицин не вступает в химическое взаимодействие с диэтиловым эфиром.

Ответ: не взаимодействует.

2) $NaOH$

Гидроксид натрия ($NaOH$) является сильным основанием (щелочью). Глицин, благодаря наличию кислотной карбоксильной группы, реагирует со щелочами по типу реакции нейтрализации с образованием соли (глицината натрия) и воды.

Уравнение реакции: $NH_2CH_2COOH + NaOH \rightarrow NH_2CH_2COONa + H_2O$

Ответ: взаимодействует.

3) $C_2H_4$

Этен (этилен, $C_2H_4$) — это непредельный углеводород из класса алкенов. Для алкенов характерны реакции присоединения по двойной связи. Глицин не содержит функциональных групп или реагентов, которые бы вступали в реакцию с двойной связью этена в стандартных условиях. Химического взаимодействия между ними не происходит.

Ответ: не взаимодействует.

4) $NH_2CH_2CH_2COOH$

Вещество с формулой $NH_2CH_2CH_2COOH$ — это 3-аминопропановая кислота (β-аланин), которая также является аминокислотой. Аминокислоты могут реагировать друг с другом, образуя пептиды. В этой реакции карбоксильная группа одной аминокислоты взаимодействует с аминогруппой другой, образуя пептидную связь ($-CO-NH-$) и выделяя молекулу воды.

Пример реакции: $NH_2CH_2COOH + H_2NCH_2CH_2COOH \rightarrow NH_2CH_2CO-NHCH_2CH_2COOH + H_2O$

Ответ: взаимодействует.

5) $HCl$

Соляная кислота ($HCl$) — сильная кислота. Глицин, благодаря наличию основной аминогруппы, реагирует с сильными кислотами с образованием соли (в данном случае — хлорида глициния или гидрохлорида глицина).

Уравнение реакции: $NH_2CH_2COOH + HCl \rightarrow [H_3N^+CH_2COOH]Cl^-$

Ответ: взаимодействует.

Таким образом, глицин не взаимодействует с веществами, указанными в пунктах 1 (диэтиловый эфир) и 3 (этен).

Ответ: 1, 3.