Сторінки 228–231

Розв’язання

1. Перший чинник — термічний вплив: нагрівання пробірки з білком призводить до зміни його стану (мас стає білою й твердою).

2. Другий чинник — механічний вплив: енергійне струсання пробірки з водою викликає утворення в'язкої маси.

3. Третій чинник — хімічний вплив: додавання розчину солі важкого металу (наприклад, купрум(2+) сульфату) призводить до денатурації під дією йонів металічних елементів.

Розв’язання

1. Біуретова реакція: відбувається між йонами купрум(2+) ($C{u}^{2+}$) та поліпептидним ланцюгом білка; розчин набуває фіолетово-синього забарвлення.

2. Ксантопротеїнова реакція: використовується для виявлення ароматичних амінокислот (наприклад, тирозину); після дії концентрованої нітратної кислоти колір стає жовтим, а після додавання амоніаку — жовто-гарячим.

Розв’язання

1. Первинна структура — це послідовність амінокислотних залишків, які сполучені між собою пептидними зв'язками ($-\text{CO}-\text{NH}-$).

2. Вторинна структура (спіраль або складчаста форма) утворюється завдяки водневим зв'язкам, що виникають між атомами кисню карбонільної групи та атомами водню аміногрупи сусідніх амінокислот.

Розв’язання

1. Органічна кислота має у молекулі одну характерну групу — карбоксильну ($-\text{COOH}$), яка надає їй кислотних властивостей.

2. Амінокислота є похідною кислоти, у молекулу якої введена ще одна група — аміногрупа ($-{\text{NH}}_2$).

3. Саме наявність обох груп (кислотної та основної) робить ці сполуки амфотерними, тоді як звичайні кислоти реагують лише з основами.

Розв’язання

1. Припустимо, ми розглядаємо «Протеїновий гей» (спортивний напій). Його основні компоненти: вода, лактоза або мальтодекстрин (вуглеводи), сироватковий протеїн (білок), вітаміни та мінерали.

2. Білок необхідний для відновлення м'язових волокон після тренувань; вуглеводи швидко відновлюють енергетичні запаси; вітаміни підтримують імунітет.

3. Таке харчування є збалансованим лише тоді, коли його приймають додатково до звичайної їжі, а не замінюють повністю основні страви.

Розв’язання

1. Свіжий ананас містить фермент бромелайн, який розщеплює пептидні зв'язки в молекулах желатину, не даючи утворитися гелевій структурі.

2. Під час консервації або термічної обробки (варіння) фермент бромелайн руйнується через високу температуру і втрачає свою активність.

3. Тому консервовані ананаси не містять діючого ферменту, і желатин у розчині з ними може нормально застигнути.

Розв’язання

1. Білки містять аміногрупи ($-N{H}_2$) та карбоксильні групи ($-COOH$), які можуть приймати або віддавати протони залежно від pH середовища.

2. При зміні pH порушується баланс зарядів, що призводить до розриву водневих зв'язків і іонних взаємодій, які утримують вторинну та третинну структуру білка.

3. Отже, зміна pH викликає денатурацію (розгортання) білка, що змінює його властивості та здатність виконувати функції.

Розв’язання

1. Підігрійте вміст обох пробірок. У пробірці з білком рідина змінить колір на білий і загусне (утвориться тверда маса), оскільки відбувається денатурація. У пробірці з гліцеролом стан рідини не зміниться.

2. Альтернативно: додати розчин купрум(II) сульфату в лужному середовищі. Розчин білка набуває фіолетово-синього забарвлення (біуретова реакція), тоді як гліцерол залишиться безбарвним.

Розв’язання

1. Ні, замінювати білкову їжу на жирну та вуглеводну тривалий час не можна, оскільки організм потребує амінокислот для синтезу власних білків (ферментів, гормонів, тканин).

2. За таких умов розвиватиметься м'язова атрофія (розпад м'язів), порушуватиметься робота імунної системи, а також сповільнюватиметься регенерація клітин.

Розв’язання

1. Характеристика: Порівнюють мольні частки (відсотковий вміст) окремих амінокислот у складі двох білків.

2. Колір вовни: Дані про α-кератин, що міститься у вовні, позначено синім кольором.

3. Найбільше в фіброїні: Найбільша мольна частка (близько 45–47%) належить гліцину в павутинному фіброїні.

4. Частка аланіну: У α-кератині аланін становить близько 6–7%, у фіброїні — близько 30%. (Точне значення визначається візуально за шкалою: синій стовпчик трохи вище половини відмітки 10, рожевий — на позначці 30).

5. Інші амінокислоти: Оскільки сума всіх мольних часток має дорівнювати 100%, для обох білків залишкова частка (непозначених амінокислот) розраховується як різниця між 100% та сумою відсотків Гліцину, Аланіну, Серину та Цистеїну. Для α-кератину сума відомих ≈ 9–10 + 6–7 + 10 + 12 = 37–39%, отже інших ≈ 61–63%. Для фіброїну сума ≈ 45–47 + 6–7 + 13 + 0 = 64–67%, отже інших ≈ 33–36%.

Розв’язання

1. Запишемо рівняння реакції: ${\text{CH}}_3\text{COOH}+{\text{NH}}_3\to {\text{NH}}_2{\text{CH}}_2\text{COOH}$ (гліцин).

2. Обчислимо молярні маси: $M({\text{CH}}_3\text{COOH})=12\cdot 2+1\cdot 4+16\cdot 2=60\text{г/моль}$, $M({\text{NH}}_2{\text{CH}}_2\text{COOH})=14+1\cdot 5+12\cdot 2+16\cdot 2=75\text{г/моль}$.

3. Знайдемо кількість речовини етанової кислоти: $n(\text{кислоти})=\frac{m}{M}=\frac{15\text{г}}{60\text{г/моль}}=0,25\text{моль}$.

4. Оскільки коефіцієнти при реактантах дорівнюють одиниці, кількість речовини гліцину також $0,25\text{моль}$.

5. Обчислимо масу гліцину: $m(\text{гліцин})=n\cdot M=0,25\text{моль}\cdot 75\text{г/моль}=18,75\text{г}$.

Розв’язання

1. Обчислимо масу чистої аміноетанової кислоти: $m(\text{кислоти})=50\text{г}\cdot 0,06=3\text{г}$.

2. Кількість речовини кислоти: $n=\frac{3\text{г}}{75\text{г/моль}}=0,04\text{моль}$. (Молярна маса гліцину $\approx 75\text{г/моль}$).

3. Рівняння реакції з лугом: ${\text{NH}}_2{\text{CH}}_2\text{COOH}+\text{NaOH}\to {\text{NH}}_2{\text{CH}}_2\text{COONa}+{\text{H}}_2\text{O}$. Кількість речовини солі (${\text{NH}}_2{\text{CH}}_2\text{COONa}$) дорівнює $0,04\text{моль}$.

4. Молярна маса солі: $M(\text{солі})=75+23-1=97\text{г/моль}$ (замінюємо $\text{H}$ на $\text{Na}$, різниця мас $23-1=22$).

5. Маса солі: $m(\text{солі})=0,04\text{моль}\cdot 97\text{г/моль}=3,88\text{г}$.

6. Загальна маса розчину після додавання лугу: $m(\text{розчин})=50\text{г}+47\text{г}=97\text{г}$. (Вода з лугу та вода реакції не виходять).

7. Масова частка солі: $\omega =\frac{3,88}{97}\approx 0,04$ або $4\%$.

Розв’язання

1. Знайдемо масову частку Гідрогену: $100\%-(32,0+18,7+42,7)\%=6,6\%$.

2. Обчислимо кількість атомів у формульній одиниці (приймемо загальну масу сполуки $M$ як $100\text{г}$):
   - $n(\text{C})=\frac{32}{12}\approx 2,67$
   - $n(\text{N})=\frac{18,7}{14}\approx 1,34$
   - $n(\text{O})=\frac{42,7}{16}\approx 2,67$
   - $n(\text{H})=\frac{6,6}{1}=6,6$

3. Знайдемо найменше число ($1,34$) і поділимо всі значення на нього:
   - $\text{C}:\frac{2,67}{1,34}\approx 2$
   - $\text{N}:\frac{1,34}{1,34}=1$
   - $\text{O}:\frac{2,67}{1,34}\approx 2$
   - $\text{H}:\frac{6,6}{1,34}\approx 5$

4. Отже, формула сполуки: ${\text{C}}_2{\text{H}}_5{\text{NO}}_2$.

Розв’язання

1. Знаходимо масову частку Оксигену: $100-(40,4+7,9+15,7)=36\%$.

2. Приймаємо молярну масу сполуки приблизно рівною $100$ г/моль (оскільки сума відсотків дає числа, близькі до цілих). Тоді кількість атомів: $C=40,4/12\approx 3,37$, $H=7,9/1\approx 7,9$, $N=15,7/14\approx 1,12$, $O=36/16\approx 2,25$.

3. Щоб отримати цілі числа, помножимо на коефіцієнт (наприклад, 4 або знайдемо найменше спільне кратне). Простіший шлях: припустити формулу типу $C_x{H}_y{N}_z{O}_w$. Відносні кількості атомів: $C:H:N:O=\frac{40,4}{12}:\frac{7,9}{1}:\frac{15,7}{14}:\frac{36}{16}\approx 3,37:7,9:1,12:2,25$.

4. Поділимо всі значення на найменше ($1,12$): $C\approx 3$, $H\approx 7$, $N=1$, $O\approx 2$. Отримаємо формулу $C_3{H}_{7}N{O}_2$. Перевірка маси: $3\cdot 12+7\cdot 1+14+2\cdot 16=36+7+14+32=89$ г/моль.

5. Перевіримо відсотки для $C_3{H}_{7}N{O}_2$: $C:36/89\approx 40,4\%$, $H:7/89\approx 7,9\%$, $N:14/89\approx 15,7\%$, $O:32/89\approx 36\%$. Це відповідає умові.

Розв’язання

1. Фізичні фактори (нагрівання): підвищення температури збільшує кінетичну енергію молекул, що призводить до розриву водневих зв'язків, які утримують спіральну або клубкову форму білка. Білок згортається і втрачає розчинність.

2. Хімічні фактори (кислоти, луги): зміна pH порушує іонні зв'язки між аміно- та карбоксильними групами, що призводить до розкручування структури.

3. Солеві важких металів (наприклад, $C{u}^{2+}$): йони металів утворюють міцні координаційні зв'язки з функціональними групами білка, «закріплюючи» його в розкладеному стані або викликаючи агрегацію.

4. Механічний вплив (струсіння): фізичне пошкодження слабких внутрішньомолекулярних зв'язків призводить до згортання структури.

5. Різні білки денатуруються за різних умов, оскільки їх первинна послідовність амінокислот різна, що визначає специфічні місця утворення водневих та інших зв'язків, відповідальних за стабільність конкретної структури.