Номер 4, страница 180 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

4. Опишите физические свойства белков.

Физические свойства белков очень разнообразны и зависят от их аминокислотного состава, пространственной структуры и функции.

Агрегатное состояние и молекулярная масса

Белки являются высокомолекулярными органическими соединениями, или биополимерами. Их молекулярная масса колеблется в очень широких пределах – от 5–6 тысяч до нескольких миллионов дальтон (атомных единиц массы). Например, гормон инсулин имеет массу около 5700 а.е.м., а мышечный белок титин – более 3 000 000 а.е.м. В чистом виде большинство белков – это твердые вещества, которые могут существовать в аморфной (например, высушенный яичный белок) или кристаллической форме. Как правило, чистые белки не имеют цвета, вкуса и запаха.

Ответ: Белки – это твердые аморфные или кристаллические вещества с очень большой молекулярной массой, в чистом виде обычно бесцветны и не имеют запаха.

Растворимость в воде

По растворимости в воде белки делятся на две большие группы:

• Глобулярные белки (например, альбумины и глобулины крови, ферменты) обычно растворимы в воде или водных растворах солей. При этом они образуют не истинные, а коллоидные растворы (золи), в которых гигантские молекулы белка равномерно распределены в растворителе. Эти растворы обладают повышенной вязкостью и способны к светорассеянию (эффект Тиндаля).

• Фибриллярные белки (например, кератин волос и ногтей, коллаген соединительной ткани, фиброин шелка) в воде, как правило, нерастворимы. Их нерастворимость обусловлена вытянутой нитевидной структурой молекул и их прочной упорядоченной упаковкой.

Ответ: Растворимость белков варьируется: глобулярные белки растворимы в воде с образованием коллоидных растворов, а фибриллярные – нерастворимы.

Набухание

Многие белки способны поглощать большое количество воды и других полярных растворителей, значительно увеличиваясь в объеме. Этот процесс называется набуханием. В результате сильного набухания могут образовываться гели – студенистые системы. Ярким примером является желатин (продукт переработки коллагена), который при добавлении воды набухает и при охлаждении образует желе. Свойство белков связывать воду имеет огромное значение для живых организмов, так как ткани, богатые белками (например, мышечная), способны удерживать влагу.

Ответ: Белки способны к набуханию – поглощению большого количества воды, что приводит к увеличению их объема и образованию гелей.

Денатурация

Денатурация – это сложный процесс нарушения естественной пространственной структуры белковой молекулы (вторичной, третичной и четвертичной) под действием различных факторов. При этом первичная структура (последовательность аминокислот) сохраняется. Факторы, вызывающие денатурацию:

• Высокая температура (например, при варке яйца белок сворачивается).

• Резкое изменение pH среды (действие сильных кислот и щелочей).

• Действие солей тяжелых металлов (свинца, ртути, меди).

• Органические растворители (спирт, ацетон).

• Ионизирующее излучение (рентгеновское, ультрафиолетовое).

В результате денатурации белок теряет свою биологическую активность и изменяет физические свойства, например, теряет растворимость и выпадает в осадок. Денатурация может быть обратимой (ренатурация), если воздействие было слабым и кратковременным, но чаще всего она необратима.

Ответ: Денатурация – это разрушение естественной пространственной структуры белка под действием внешних факторов (температуры, pH и др.), приводящее к потере его биологических функций и изменению физических свойств.

Амфотерность

Так как белки состоят из аминокислот, каждая из которых содержит как кислотные карбоксильные группы ($ \text{-COOH} $), так и основные аминогруппы ($ \text{-NH}_2 $), они являются амфотерными соединениями. Это означает, что в зависимости от кислотности (pH) среды белковая молекула может вести себя и как кислота (отдавать протон), и как основание (присоединять протон). В результате молекула белка может нести положительный, отрицательный или нулевой суммарный заряд. Значение pH, при котором суммарный заряд молекулы белка равен нулю, называется изоэлектрической точкой (pI). В этой точке белки наименее растворимы и наиболее склонны к осаждению (коагуляции).

Ответ: Белки обладают амфотерными свойствами, то есть могут проявлять свойства как кислот, так и оснований, а их суммарный электрический заряд зависит от pH окружающей среды.