Страница 109 - гдз по химии 10 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

9. Для качественного определения белков можно использовать реагент, формула которого

1) $FeCl_3$

2) $Cu(OH)_2$

3) $H_2SO_4$

4) $NaOH$

Решение

Для качественного определения белков, а именно для обнаружения пептидных связей, которые являются основой их строения, используется биуретовая реакция. Эта реакция заключается в образовании окрашенного комплексного соединения при взаимодействии белка с гидроксидом меди(II) в щелочной среде. Появление фиолетовой окраски свидетельствует о наличии белка в исследуемом образце.

Рассмотрим каждый из предложенных реагентов:

1) $FeCl_3$ (хлорид железа(III)) — это качественный реагент на фенолы, с которыми он образует комплексное соединение фиолетового цвета. Для определения белков он не используется.

2) $Cu(OH)_2$ (гидроксид меди(II)) — это основной реагент для проведения биуретовой реакции. В щелочной среде ионы меди($II$) ($Cu^{2+}$) образуют с пептидными связями белка координационное соединение характерного фиолетового цвета. Это универсальная реакция на все белки.

3) $H_2SO_4$ (серная кислота), особенно концентрированная, вызывает необратимую денатурацию и разрушение (обугливание) белковых молекул. Она не является специфическим реагентом для общего качественного определения белков, хотя и участвует в некоторых других реакциях (например, в ксантопротеиновой реакции вместе с азотной кислотой).

4) $NaOH$ (гидроксид натрия) — это щелочь, которая необходима для создания щелочной среды, в которой протекает биуретовая реакция. Однако сама по себе она не дает цветной реакции с белком и не является определяющим реагентом.

Таким образом, из предложенных вариантов для качественного определения белков используется гидроксид меди(II).

Ответ: 2) $Cu(OH)_2$.

10. Гидролиз белков используют

1) для получения аминокислот

2) для снижения растворимости белков в воде

3) для качественного обнаружения белков

4) для получения глицерина

Решение:

Вопрос касается применения процесса гидролиза белков. Разберем, что такое гидролиз белка и проанализируем каждый из предложенных вариантов.

Белки — это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты, соединенные между собой пептидными связями ($-C(O)-NH-$). Гидролиз — это химическая реакция разложения вещества под действием воды. Следовательно, гидролиз белка — это процесс разрыва пептидных связей с присоединением молекул воды, в результате чего полипептидная цепь распадается на более короткие фрагменты (пептиды) и, при полном гидролизе, на отдельные аминокислоты. Этот процесс может катализироваться кислотами, щелочами или ферментами (протеазами).

Схематически гидролиз пептидной связи можно представить так:
$ ...-NH-CHR_1-C(O)-NH-CHR_2-C(O)-... + H_2O \xrightarrow{катализатор} ...-NH-CHR_1-COOH + H_2N-CHR_2-C(O)-... $

Теперь оценим варианты ответа:

1) для получения аминокислот
Это основное назначение гидролиза белков. В промышленности гидролиз растительных и животных белков используют для получения кормовых и пищевых аминокислотных смесей. В живых организмах процесс пищеварения включает ферментативный гидролиз белков пищи до аминокислот, которые затем всасываются в кровь и используются для построения собственных белков тела. Таким образом, этот вариант является правильным.

2) для снижения растворимости белков в воде
Этот вариант неверен. Гидролиз приводит к разрушению крупных белковых макромолекул на более мелкие пептиды и аминокислоты. Эти продукты, как правило, гораздо лучше растворимы в воде, чем исходный белок. Процесс, ведущий к снижению растворимости белка (например, сворачивание яичного белка при нагревании), называется денатурацией, и он не обязательно сопровождается гидролизом.

3) для качественного обнаружения белков
Этот вариант неверен. Для качественного обнаружения белков применяют цветные реакции, например, биуретовую (на наличие пептидных связей) или ксантопротеиновую (на наличие ароматических аминокислотных остатков). Эти реакции проводятся непосредственно с белком и не требуют его предварительного гидролиза до аминокислот.

4) для получения глицерина
Этот вариант неверен. Глицерин — это трехатомный спирт, который является структурным компонентом жиров (триглицеридов). Глицерин можно получить путем гидролиза жиров, но не белков. Белки состоят из аминокислот, и их гидролиз не может привести к образованию глицерина.

Ответ: 1.

11. Аминоуксусная кислота взаимодействует

1) с гидроксидом натрия

2) с сульфатом калия

3) с 2-аминопропановой кислотой

4) с этаном

5) с метилацетатом

Аминоуксусная кислота (глицин), формула которой $H_2N-CH_2-COOH$, является амфотерным органическим соединением. Это означает, что она содержит как кислотную функциональную группу (карбоксильную, $-COOH$), так и основную (аминогруппу, $-NH_2$). Благодаря этому аминоуксусная кислота способна вступать в реакции, характерные как для кислот, так и для оснований, а также в специфические реакции, такие как образование пептидов. Проанализируем взаимодействие аминоуксусной кислоты с каждым из предложенных веществ.

1) с гидроксидом натрия

Аминоуксусная кислота проявляет кислотные свойства за счет карбоксильной группы и реагирует с основаниями, такими как гидроксид натрия ($NaOH$). Это реакция нейтрализации, в результате которой образуется соль (аминоацетат натрия) и вода.
Уравнение реакции:
$H_2N-CH_2-COOH + NaOH \rightarrow H_2N-CH_2-COONa + H_2O$

Ответ: аминоуксусная кислота взаимодействует с гидроксидом натрия.

2) с сульфатом калия

Сульфат калия ($K_2SO_4$) — это средняя соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и сильной кислотой ($H_2SO_4$). Раствор этой соли нейтрален. Аминоуксусная кислота, будучи слабой кислотой и слабым основанием, не вступает в реакцию ионного обмена с сульфатом калия, так как не образуется осадок, газ или более слабый электролит.

Ответ: аминоуксусная кислота не взаимодействует с сульфатом калия.

3) с 2-аминопропановой кислотой

2-аминопропановая кислота (аланин) также является аминокислотой. Одной из важнейших химических свойств аминокислот является их способность реагировать друг с другом с образованием пептидной связи ($-CO-NH-$). В этой реакции карбоксильная группа одной аминокислоты реагирует с аминогруппой другой, при этом отщепляется молекула воды. В результате образуется дипептид.
Уравнение реакции:
$H_2N-CH_2-COOH + H_2N-CH(CH_3)-COOH \rightarrow H_2N-CH_2-CO-NH-CH(CH_3)-COOH + H_2O$

Ответ: аминоуксусная кислота взаимодействует с 2-аминопропановой кислотой.

4) с этаном

Этан ($C_2H_6$) — это предельный углеводород (алкан). Алканы являются химически инертными соединениями, они не содержат функциональных групп и вступают в реакции только в жестких условиях (например, галогенирование на свету). Аминоуксусная кислота не реагирует с этаном в обычных условиях.

Ответ: аминоуксусная кислота не взаимодействует с этаном.

5) с метилацетатом

Метилацетат ($CH_3COOCH_3$) — это сложный эфир. Аминогруппа в аминоуксусной кислоте обладает нуклеофильными свойствами и может атаковать электрофильный атом углерода карбонильной группы сложного эфира. Эта реакция называется аминолизом сложных эфиров и приводит к образованию амида (в данном случае N-ацетилглицина) и спирта.
Уравнение реакции:
$H_2N-CH_2-COOH + CH_3COOCH_3 \rightarrow CH_3-CO-NH-CH_2-COOH + CH_3OH$
Хотя эта реакция возможна, она может потребовать определенных условий (например, нагревания).

Ответ: аминоуксусная кислота взаимодействует с метилацетатом.

12. Установите соответствие между белком и его функцией в организме.

БЕЛОК

1) миоглобин

2) коллаген

3) интерферон

ФУНКЦИЯ БЕЛКА

а) каталитическая

б) защитная

в) транспортная

г) строительная

д) регуляторная

Решение

Для установления соответствия необходимо проанализировать функции каждого из предложенных белков.

1) миоглобин
Миоглобин — это сложный белок, содержащийся в мышечной ткани. Его основная роль заключается в связывании кислорода, который поступает из крови (от гемоглобина), и создании его запаса непосредственно в мышцах. Этот запас кислорода используется мышечными клетками во время интенсивной работы. Таким образом, миоглобин выполняет функцию транспорта кислорода внутри мышечных волокон. Это соответствует транспортной функции.
Ответ: в) транспортная.

2) коллаген
Коллаген — это фибриллярный белок, который является основным компонентом соединительных тканей в организме, таких как кожа, сухожилия, кости, хрящи и стенки кровеносных сосудов. Он придаёт этим тканям прочность и упругость, формируя их структуру. Следовательно, его главная функция — строительная (или структурная).
Ответ: г) строительная.

3) интерферон
Интерферон — это белок, который выделяется клетками организма в ответ на проникновение вируса. Он не действует на сам вирус, а активирует в соседних, еще не зараженных клетках, механизмы, подавляющие размножение вирусов. Также интерферон стимулирует активность иммунных клеток. Таким образом, он выполняет защитную функцию, являясь важным фактором противовирусного иммунитета.
Ответ: б) защитная.

Итоговое соответствие: 1-в, 2-г, 3-б.

Задания с развёрнутым ответом

13. В качестве высокоэффективной кормовой добавки животным используют аминокислоты лизин и метионин. Напишите структурные формулы этих аминокислот. Проанализируйте состав лизина. Основные или кислотные свойства должны у него преобладать?

Решение

1. Напишем структурные формулы аминокислот лизина и метионина.

Лизин (2,6-диаминогексановая кислота):
$ \text{H}_2\text{N}-(\text{CH}_2)_4-\underset{\displaystyle\underset{\text{NH}_2}{|}}{\text{CH}}-\text{COOH} $
или в более простом линейном виде:
$ \text{HOOC}-\text{CH}(\text{NH}_2)-(\text{CH}_2)_4-\text{NH}_2 $

Метионин (2-амино-4-(метилтио)бутановая кислота):
$ \text{CH}_3-\text{S}-(\text{CH}_2)_2-\underset{\displaystyle\underset{\text{NH}_2}{|}}{\text{CH}}-\text{COOH} $
или в более простом линейном виде:
$ \text{HOOC}-\text{CH}(\text{NH}_2)-(\text{CH}_2)_2-\text{S}-\text{CH}_3 $

2. Проанализируем состав лизина и определим, какие свойства у него преобладают.

Кислотно-основные свойства аминокислот определяются соотношением числа аминогрупп ($-\text{NH}_2$), обладающих осно́вными свойствами, и карбоксильных групп ($-\text{COOH}$), обладающих кислотными свойствами.

В молекуле лизина $ \text{HOOC}-\text{CH}(\text{NH}_2)-(\text{CH}_2)_4-\text{NH}_2 $ содержится:

• одна карбоксильная группа ($-\text{COOH}$);
• две аминогруппы ($-\text{NH}_2$).

Поскольку число осно́вных аминогрупп (две) больше числа кислотных карбоксильных групп (одна), то в водном растворе лизин будет создавать щелочную среду, и для него будут характерны преимущественно осно́вные свойства.

Ответ: Структурная формула лизина: $ \text{HOOC}-\text{CH}(\text{NH}_2)-(\text{CH}_2)_4-\text{NH}_2 $. Структурная формула метионина: $ \text{HOOC}-\text{CH}(\text{NH}_2)-(\text{CH}_2)_2-\text{S}-\text{CH}_3 $. У лизина преобладают осно́вные свойства, так как в его молекуле содержатся две аминогруппы и одна карбоксильная группа.

14. Предложите способ, позволяющий отличить натуральную, например шерстяную, ткань от синтетической.

Решение

Наиболее простым и показательным способом отличить натуральную шерстяную ткань от синтетической является проба на горение (также известная как пирогностический тест). Этот метод основан на различном химическом составе волокон и, как следствие, их разном поведении при нагревании и горении. Проводить тест следует с соблюдением мер предосторожности: использовать пинцет для удержания образца и негорючую поверхность (например, керамическое блюдце).

Порядок действий:

1. Отделите от ткани небольшую нить или вырежьте маленький лоскуток.
2. Зажмите образец пинцетом.
3. Аккуратно поднесите край образца к пламени (например, от спички или зажигалки) и внимательно наблюдайте за происходящим.

Характеристики горения натуральной шерсти:

Шерсть является белковым волокном животного происхождения. При контакте с огнем она горит медленно и неохотно, спекаясь. Если убрать источник пламени, горение, как правило, прекращается (самозатухание). В процессе горения распространяется характерный запах жженого волоса или пера. После сгорания образуется хрупкий черный остаток в виде шарика, который легко растирается пальцами в порошок.

Характеристики горения синтетической ткани:

Синтетические волокна (например, полиэстер, акрил, капрон) являются полимерами. При поднесении к огню они не горят, а плавятся, съеживаясь и отступая от пламени. Горение, если оно происходит, часто сопровождается копотью. Запах при этом резкий, химический, напоминающий запах горящей пластмассы. После удаления из огня на конце нити образуется твердый, прочный, темный шарик-наплав, который невозможно растереть.

Ответ: Необходимо поджечь небольшой образец ткани (нить). Натуральная шерсть будет гореть медленно, с запахом паленых волос, и оставит после себя хрупкий пепел. Синтетическая ткань будет плавиться, издавая химический запах, и после остывания на ее конце образуется твердый, нерастираемый шарик.