Номер 2, страница 171, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Какие элементы входят в состав белков? Охарактеризуйте строение белковых молекул.

Какие элементы входят в состав белков?

Белки – это сложные высокомолекулярные органические соединения, которые являются биополимерами. В их состав всегда входят четыре основных химических элемента (элементы-органогены):

• Углерод (C)

• Водород (H)

• Кислород (O)

• Азот (N)

Содержание азота в белках составляет в среднем 15–18% от их массы, что является ключевым отличием белков от большинства углеводов и липидов.

Кроме того, в состав некоторых аминокислот (в частности, цистеина и метионина) входит сера (S), поэтому она также часто встречается в белках.

Белки, содержащие только аминокислотные остатки, называются простыми (протеины). Однако существуют и сложные белки (протеиды), которые помимо аминокислотной части содержат компонент неаминокислотной природы (простетическую группу). В состав таких групп могут входить и другие химические элементы:

• Фосфор (P) – в составе фосфопротеинов (например, казеин – белок молока).

• Железо (Fe) – в составе хромопротеинов (например, гемоглобин, переносящий кислород в крови).

• Медь (Cu), Цинк (Zn), Магний (Mg), Марганец (Mn) – в составе металлопротеинов, которые часто являются ферментами.

Ответ: Обязательными химическими элементами в составе белков являются углерод (C), водород (H), кислород (O) и азот (N). Часто также встречается сера (S). В составе сложных белков могут присутствовать и другие элементы, такие как фосфор (P), железо (Fe), медь (Cu), цинк (Zn) и др.

Охарактеризуйте строение белковых молекул.

Белки являются нерегулярными полимерами, мономерами которых служат 20 видов α-аминокислот. Сложная пространственная организация белковых молекул описывается с помощью четырех уровней структурной организации.

Первичная структура

Это уникальная линейная последовательность аминокислотных остатков, соединенных друг с другом прочными ковалентными пептидными связями. Пептидная связь образуется в результате реакции между карбоксильной группой ($-COOH$) одной аминокислоты и аминогруппой ($-NH_2$) другой аминокислоты с отщеплением молекулы воды. Первичная структура определяется последовательностью нуклеотидов в гене, кодирующем данный белок, и именно она задает все последующие уровни укладки молекулы.

Вторичная структура

Это способ укладки полипептидной цепи в локальные, упорядоченные фрагменты. Она образуется за счет водородных связей между атомами кислорода C=o группы и водорода N-H группы пептидного остова. Существуют два основных типа вторичной структуры:

• $\alpha$-спираль: полипептидная цепь плотно закручена по часовой стрелке. Эта структура очень характерна для белков, выполняющих структурную функцию (например, кератин в волосах).

• $\beta$-складчатый лист (или $\beta$-структура): несколько вытянутых участков полипептидной цепи укладываются рядом друг с другом (параллельно или антипараллельно) и соединяются водородными связями. Структура напоминает сложенный в складки лист бумаги (например, фиброин шелка).

Третичная структура

Это полная трехмерная укладка всей полипептидной цепи в пространстве. Для глобулярных белков это компактная форма, называемая глобулой. Третичная структура стабилизируется различными типами взаимодействий между боковыми цепями (радикалами) аминокислот, которые могут быть расположены далеко друг от друга в первичной цепи:

• Гидрофобные взаимодействия: неполярные радикалы аминокислот группируются внутри белковой глобулы, избегая контакта с водой.

• Водородные связи между полярными радикалами.

• Ионные связи (солевые мостики) между противоположно заряженными радикалами.

• Дисульфидные мостики ($-S-S-$): прочные ковалентные связи между атомами серы двух остатков аминокислоты цистеина.

Четвертичная структура

Этот уровень организации характерен не для всех белков. Он возникает, когда несколько полипептидных цепей (называемых субъединицами или протомерами), уже обладающих своей третичной структурой, объединяются в единый функциональный белковый комплекс. Субъединицы удерживаются вместе теми же типами нековалентных связей, что и в третичной структуре. Классический пример — гемоглобин, состоящий из четырех субъединиц.

Ответ: Строение белковых молекул характеризуется четырьмя уровнями организации. Первичная структура — последовательность аминокислот, соединенных пептидными связями. Вторичная структура — локальная укладка цепи в $\alpha$-спирали или $\beta$-листы за счет водородных связей. Третичная структура — полная трехмерная укладка одной полипептидной цепи, стабилизированная взаимодействиями между радикалами аминокислот. Четвертичная структура — объединение нескольких полипептидных субъединиц в единый белковый комплекс (присуща не всем белкам).