Номер 1, страница 199 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 8. Первоначальные представления об органических веществах. Параграф 58. Аминокислоты. Белки. Подумай, ответь, выполни... - номер 1, страница 199.

Условие.

1. Охарактеризуйте строение молекул аминокислот и белков.

Решение.

Решение 2.

Строение молекул аминокислот

Аминокислоты — это органические соединения, являющиеся мономерными звеньями, из которых построены все белки. Каждая молекула аминокислоты имеет общую структурную схему. В её центре находится атом углерода, называемый альфа-углеродом ($C_{\alpha}$). С этим атомом ковалентно связаны четыре различных заместителя:

• Аминогруппа ($-NH_2$), которая обладает основными свойствами.
• Карбоксильная группа ($-COOH$), которая обладает кислотными свойствами.
• Атом водорода ($-H$).
• Боковая цепь или радикал (R-группа), которая является уникальной для каждой из 20 стандартных протеиногенных аминокислот и определяет её индивидуальные физико-химические свойства (полярность, размер, заряд).

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

$$ H_2N - \underset{\underset{R}{|}}{C}H - COOH $$

Благодаря одновременному наличию в молекуле кислотной карбоксильной группы и основной аминогруппы, аминокислоты являются амфотерными соединениями. В водных растворах при нейтральных значениях pH они существуют преимущественно в виде биполярных ионов (цвиттер-ионов), где аминогруппа протонирована ($ -NH_3^+ $), а карбоксильная — депротонирована ($ -COO^- $).

Строение молекул белков

Белки — это сложные высокомолекулярные органические соединения, биополимеры, мономерами которых служат аминокислоты. Аминокислоты соединяются друг с другом в длинные цепи с помощью прочных ковалентных пептидных связей. Пептидная связь ($-CO-NH-$) образуется в результате реакции конденсации (с выделением молекулы воды) между карбоксильной группой одной аминокислоты и аминогруппой другой. Последовательность из нескольких аминокислот называется пептидом, а из многих — полипептидом.

Для правильного функционирования белковая молекула должна иметь определенную пространственную конформацию. Выделяют четыре уровня структурной организации белков:

1. Первичная структура — это уникальная линейная последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи. Она определяется последовательностью нуклеотидов в гене, кодирующем данный белок. Основой этой структуры являются пептидные связи.
2. Вторичная структура — это локальная пространственная укладка полипептидной цепи, стабилизированная водородными связями между атомами кислорода карбонильных групп ($>C=O$) и атомами водорода аминогрупп ($-NH-$) пептидного остова. Наиболее распространенными элементами вторичной структуры являются $\alpha$-спираль и $\beta$-складчатый лист.
3. Третичная структура — это общая трехмерная укладка всей полипептидной цепи в пространстве. В результате формируется компактная структура, называемая глобулой (у глобулярных белков). Эта структура поддерживается различными типами связей, возникающих между боковыми радикалами (R-группами) аминокислот: водородными связями, ионными связями (солевыми мостиками), гидрофобными взаимодействиями и дисульфидными мостиками (ковалентными связями между остатками цистеина).
4. Четвертичная структура — образуется при объединении нескольких полипептидных цепей (субъединиц), каждая из которых имеет свою собственную третичную структуру, в единый функциональный белковый комплекс. Данная структура характерна не для всех белков. Субъединицы в комплексе удерживаются вместе за счет нековалентных взаимодействий (гидрофобных, ионных, водородных связей). Классическим примером белка с четвертичной структурой является гемоглобин, который состоит из четырех субъединиц.

Ответ: Молекулы аминокислот являются мономерами и характеризуются наличием центрального $\alpha$-атома углерода, связанного с аминогруппой ($-NH_2$), карбоксильной группой ($-COOH$), атомом водорода и уникальным боковым радикалом (R-группой). Белки — это полимеры, состоящие из аминокислот, соединенных в полипептидные цепи пептидными связями. Структура белков имеет четыре уровня организации: первичная (линейная последовательность аминокислот), вторичная (локальная укладка цепи в $\alpha$-спирали и $\beta$-листы), третичная (полная трехмерная форма одной полипептидной цепи) и четвертичная (объединение нескольких полипептидных цепей в единый комплекс).