Номер 4, страница 183 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

4. Опишите физические и химические свойства белков.

Физические свойства белков

Белки представляют собой высокомолекулярные органические соединения, полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Их физические свойства очень разнообразны и зависят от состава и структуры.
1. Агрегатное состояние: В чистом виде белки — это твердые вещества, которые могут быть аморфными или кристаллическими.
2. Молекулярная масса: Белки имеют очень большие молекулярные массы, варьирующиеся от нескольких тысяч до нескольких миллионов дальтон (а.е.м.).
3. Растворимость в воде: По этому признаку белки делят на растворимые (например, альбумины и глобулины, образующие коллоидные растворы) и нерастворимые (например, фибриллярные белки, как кератин волос или коллаген). Растворимость сильно зависит от pH среды и температуры.
4. Набухание: Некоторые белки способны поглощать значительное количество воды, увеличиваясь в объеме (набухая). Например, желатин при набухании образует гель.
5. Денатурация: Это процесс нарушения нативной (природной) пространственной структуры белковой молекулы (вторичной, третичной, четвертичной) под действием различных факторов: высокой температуры, резкого изменения pH, действия солей тяжелых металлов, радиации, органических растворителей. Денатурация приводит к потере белком его биологической активности и изменению физических свойств, например, к снижению растворимости (коагуляции). Примером необратимой денатурации является варка куриного яйца. В некоторых случаях возможна обратная денатурация — ренатурация.

Ответ: Основные физические свойства белков включают их твердое агрегатное состояние, огромную молекулярную массу, различную растворимость в воде (от растворимых до нерастворимых), способность к набуханию и денатурации (утрате природной структуры) под воздействием внешних факторов.

Химические свойства белков

Химические свойства белков определяются наличием пептидных связей и функциональных групп в боковых цепях аминокислотных остатков.
1. Гидролиз: Это важнейшее свойство белков, представляющее собой разрушение пептидных связей при взаимодействии с водой. Гидролиз может протекать при нагревании в присутствии кислот, щелочей или ферментов (протеаз). В результате полного гидролиза белковая молекула распадается на составляющие ее аминокислоты. Процесс можно представить схемой: Белок + $n H_2O \xrightarrow{H^+, OH^- \text{ или ферменты}} \text{Смесь аминокислот}$.
2. Амфотерность: Белки являются амфотерными соединениями, так как содержат как кислотные (карбоксильные группы $-COOH$), так и основные (аминогруппы $-NH_2$) центры. В кислой среде они ведут себя как основания (присоединяют протоны, заряжаясь положительно), а в щелочной — как кислоты (отдают протоны, заряжаясь отрицательно). Существует значение pH, называемое изоэлектрической точкой, при котором суммарный заряд белка равен нулю, и его растворимость минимальна.
3. Качественные (цветные) реакции: Эти реакции используются для обнаружения белков и отдельных аминокислот в их составе.
- Биуретовая реакция: При добавлении к раствору белка раствора сульфата меди(II) в щелочной среде появляется фиолетовое окрашивание. Эта реакция доказывает наличие пептидных связей (минимум двух).
- Ксантопротеиновая реакция: При действии концентрированной азотной кислоты ($HNO_3$) на белки, содержащие ароматические аминокислоты (тирозин, триптофан), при нагревании появляется желтое окрашивание.
- Осаждение солями тяжелых металлов: Ионы тяжелых металлов (например, $Cu^{2+}$, $Pb^{2+}$, $Hg^{2+}$) вызывают необратимую денатурацию и осаждение белков.
4. Горение: При сжигании белки разлагаются с образованием углекислого газа, воды, азота и других веществ, издавая характерный запах жженых перьев или волос.

Ответ: Ключевые химические свойства белков — это способность к гидролизу до аминокислот, амфотерность (проявление кислотных и основных свойств), а также вступление в качественные цветные реакции (биуретовую, ксантопротеиновую) и необратимое осаждение под действием солей тяжелых металлов.