Номер 6, страница 44 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава I. Строение веществ. Параграф 8. Полимеры. Примените свои знания - номер 6, страница 44.

Условие.

6. Сравните структуры белка и ДНК. Используя свои знания по биологии, охарактеризуйте биологическую роль этих структур.

Решение.

Решение 2.

Сравнение структур белка и ДНК

Белки и дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) являются важнейшими биополимерами, однако их структура и состав существенно различаются.

• Мономеры:
  • Мономерами белка являются аминокислоты. В природе существует 20 основных видов аминокислот, комбинация которых создает огромное разнообразие белков.
  • Мономерами ДНК являются дезоксирибонуклеотиды. Существует 4 вида нуклеотидов, различающихся азотистым основанием: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т).
• Структура полимера:
  • Белок представляет собой одну или несколько полипептидных цепей. Аминокислоты в цепи соединены прочными пептидными связями.
  • ДНК в клетках эукариот обычно представляет собой двухцепочечную молекулу. Нуклеотиды в каждой цепи соединены фосфодиэфирными связями. Две цепи удерживаются вместе водородными связями между комплементарными основаниями ($A=T$, $Г \equiv Ц$).
• Пространственная организация (уровни структуры):
  • Белки имеют четыре уровня структурной организации:
    1. Первичная структура – последовательность аминокислот в полипептидной цепи.
    2. Вторичная структура – локальная укладка цепи в α-спирали или β-складчатые листы за счет водородных связей.
    3. Третичная структура – трехмерная укладка всей полипептидной цепи в пространстве (глобула), которая определяет функцию белка.
    4. Четвертичная структура – объединение нескольких полипептидных цепей (субъединиц) в единый функциональный комплекс (например, гемоглобин).
  • ДНК также имеет несколько уровней организации:
    1. Первичная структура – последовательность нуклеотидов в одной цепи.
    2. Вторичная структура – знаменитая двойная спираль, образованная двумя антипараллельными комплементарными цепями.
    3. Третичная структура (компактизация) – дальнейшая укладка двойной спирали в пространстве. У эукариот ДНК наматывается на белки-гистоны, образуя нуклеосомы, которые затем уплотняются в хроматин и хромосомы.

Ответ: Основные различия в структуре белка и ДНК заключаются в их мономерах (аминокислоты против нуклеотидов), типе связей между мономерами (пептидные против фосфодиэфирных), количестве цепей (обычно одна для функционального белка, но может быть больше в четвертичной структуре, против двух у ДНК) и принципах формирования их сложной пространственной структуры.

Характеристика биологической роли

Биологические роли ДНК и белков коренным образом различаются и взаимосвязаны.

• Роль ДНК:
  • Основная и практически единственная функция ДНК – это хранение, передача и реализация генетической информации.
  • Хранение: ДНК содержит в себе "чертежи" всех белков и РНК организма, то есть всю информацию о его строении и функционировании.
  • Передача: Благодаря процессу репликации (самоудвоения), генетическая информация точно копируется и передается от материнской клетки к дочерним, а также из поколения в поколение.
  • Реализация: Информация с ДНК "считывается" в процессе транскрипции с образованием молекул РНК, которые затем участвуют в синтезе белка (трансляция). Этот поток информации описывается центральной догмой молекулярной биологии: ДНК → РНК → Белок.
• Роль белков:
  • Белки – это "исполнители" генетической программы. Они выполняют огромное разнообразие функций в клетке и организме, определяемое их уникальной третичной и четвертичной структурой.
  • Структурная: образуют основу клеток и тканей (например, коллаген в соединительной ткани, кератин в волосах).
  • Ферментативная (каталитическая): ускоряют биохимические реакции (например, амилаза расщепляет крахмал, ДНК-полимераза синтезирует ДНК).
  • Транспортная: переносят вещества (например, гемоглобин переносит кислород).
  • Двигательная: обеспечивают движение (например, актин и миозин в мышцах).
  • Регуляторная: регулируют процессы в организме (например, гормон инсулин регулирует уровень глюкозы).
  • Защитная: защищают организм от патогенов (например, антитела).
  • Сигнальная (рецепторная): воспринимают сигналы из окружающей среды или от других клеток (например, родопсин в сетчатке глаза).

Таким образом, ДНК является матрицей, а белки – функциональными молекулами, которые строятся по инструкциям, закодированным в ДНК, и выполняют всю основную работу в живых системах.

Ответ: Биологическая роль ДНК заключается в хранении и передаче наследственной информации, которая является инструкцией для синтеза белков. Белки, в свою очередь, выполняют широчайший спектр функций (структурную, каталитическую, транспортную, защитную и др.), являясь основными "рабочими молекулами" клетки и реализуя генетическую программу.