Номер 1, страница 175 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Охарактеризуйте строение молекул аминокислот. Какова роль аминокислот в жизни человека и животных?

Строение молекул аминокислот

Аминокислоты — это органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся две функциональные группы: аминогруппа ($ -NH_2 $), обладающая основными свойствами, и карбоксильная группа ($ -COOH $), обладающая кислотными свойствами. В состав белков живых организмов входят преимущественно $ \alpha $-аминокислоты. В их молекулах обе эти группы присоединены к одному и тому же атому углерода, который называется альфа-углеродом ($ \alpha $-углеродом).

Общая структура $ \alpha $-аминокислоты включает:

1. Центральный $ \alpha $-атом углерода.

2. Связанную с ним аминогруппу ($ -NH_2 $).

3. Связанную с ним карбоксильную группу ($ -COOH $).

4. Атом водорода ($ H $).

5. Боковую цепь или радикал ($ R $).

Общая формула $ \alpha $-аминокислоты выглядит следующим образом:

$ H_2N-CHR-COOH $

Именно строение радикала $ R $ отличает одну аминокислоту от другой и определяет её уникальные физико-химические свойства. В природе существует большое количество аминокислот, но в построении белков человека и животных участвуют 20 стандартных (протеиногенных) аминокислот.

Благодаря наличию кислотной и основной групп аминокислоты являются амфотерными соединениями, то есть могут реагировать как с кислотами, так и с основаниями. В водных растворах при нейтральных значениях pH они существуют преимущественно в виде цвиттер-ионов (внутренних солей), где аминогруппа протонирована ($ -NH_3^+ $), а карбоксильная группа депротонирована ($ -COO^- $).

Ответ: Молекула $ \alpha $-аминокислоты состоит из центрального атома углерода, с которым связаны четыре заместителя: аминогруппа ($ -NH_2 $), карбоксильная группа ($ -COOH $), атом водорода ($ H $) и уникальная для каждой аминокислоты боковая цепь (радикал $ R $).

Роль аминокислот в жизни человека и животных

Аминокислоты выполняют множество жизненно важных функций в организмах человека и животных:

Строительная (пластическая) функция: это основная роль аминокислот. Они являются мономерами («кирпичиками»), из которых путем образования пептидных связей строятся полимеры — белки. Белки, в свою очередь, составляют основу всех клеточных структур (мембран, органелл) и тканей организма (мышечной, соединительной). Примерами структурных белков являются коллаген и кератин.

Каталитическая функция: все ферменты, ускоряющие биохимические реакции в организме, по своей природе являются белками, а значит, состоят из аминокислот.

Транспортная функция: некоторые белки специализируются на переносе веществ. Классический пример — гемоглобин, который транспортирует кислород от легких к тканям. Белки-переносчики в мембранах клеток обеспечивают транспорт ионов и молекул.

Регуляторная функция: многие гормоны (например, инсулин, глюкагон, соматотропин) имеют белковую или пептидную природу и регулируют обмен веществ и другие процессы в организме.

Двигательная функция: сократительные белки, такие как актин и миозин, обеспечивают движение мышц и другие формы клеточной подвижности.

Защитная функция: антитела (иммуноглобулины), которые являются ключевым компонентом иммунной системы, — это белки, способные распознавать и нейтрализовывать чужеродные агенты (вирусы, бактерии).

Энергетическая функция: хотя это не основная их роль, аминокислоты могут использоваться в качестве источника энергии. При их распаде выделяется энергия (около 17,6 кДж/г), особенно в условиях недостатка углеводов и жиров.

Исходные вещества для синтеза: аминокислоты служат предшественниками для синтеза многих важных небелковых азотсодержащих соединений, таких как нейромедиаторы (серотонин, дофамин), гормоны (адреналин, тироксин), пигменты (меланин) и азотистые основания (компоненты ДНК и РНК).

Важно отметить, что аминокислоты делятся на заменимые (организм может синтезировать их сам) и незаменимые (должны поступать с пищей, так как организм их не синтезирует). Это подчеркивает важность сбалансированного питания для обеспечения организма всеми необходимыми "строительными блоками".

Ответ: Основная роль аминокислот — быть строительными блоками для синтеза всех белков организма, которые выполняют структурную, каталитическую, транспортную, двигательную, регуляторную и защитную функции. Также аминокислоты служат источником энергии и предшественниками для синтеза гормонов, нейромедиаторов и других важных биологических молекул.