Органические вещества. Аминокислоты. Белки. Мономерами белков являются какие вещества? Что такое мономеры белков? Мономерами каких органических веществ они являются
Вариант №1
Задача 1.
Фрагмент одной из цепочек молекулы ДНК имеет такую последовательность нуклеотидов:
…А-Г-Т-А-Ц-Ц-Г-А-Т-А-Ц-Г-А-Т-Т-Т-А-Ц-Г…
Какую последовательность нуклеотидов имеет вторая цепочка той же молекулы?
Задача №2.
Найди и исправь ошибку в цепочке молекулы ДНК.
А-А-Г-Т-Ц-А-Т-Т-У-Т-У-А
Г-Т-Ц-А-У-У-А-А-А-А-А-А
Тест.
1. Гидрофобными соединениями являются
1)ферменты
2)белки
3)полисахариды
4) липиды
Пояснение.
Гидрофобные вещества не растворимы в воде, в первую очередь это жиры
(липиды)
Ответ: 4
2. Какие вещества синтезируются в клетках человека из аминокислот
1)фосфолипиды
2)углеводы
3)витамины
4) белки
Пояснение.
Из аминокислот синтезируются белки, углеводы состоят из моносахаров, фосфолипиды из глицерина и жирных кислот, витамины имеют разную природу.
Правильный ответ указан под номером: 4
Ответ: 4
3. Мономерами молекул каких органических веществ являются аминокислоты
1)белков
2)углеводов
3)ДНК
4) липидов
Пояснение.
Аминокислоты входят в состав белков.Углеводы состоят из моносахаридов, ДНК из нуклеотидов, липиды из глицерина и жирных кислот.
Ответ: 1
4. Ферментативную функцию в клетке выполняют
1)белки
2)липиды
3)углеводы
4) нуклеиновые кислоты
Пояснение.
Липиды входят в состав мембраны и участвуют в избирательной проницаемости мембран, углеводы идут на окисление и образовании молекул АТФ, нуклеиновые кислоты хранят и передают наследственную информацию, а белки входят в соста ферментов, поэтому выполняют ферментативную функцию.
Правильный ответ указан под номером: 1
Ответ: 1
5. Синтез каких простых органических веществ в лаборатории подтвердил возможность абиогенного возникновения белков
1)аминокислот
2)сахаров
3)жиров
4) жирных кислот
Пояснение.
Белки состоят из аминокислот. Если абиогенно можно создать аминокислоты, то из них могли бы образоваться белки.
Правильный ответ указан под номером: 1
Ответ: 1
6. Рибоза входит в состав молекул
1)гемоглобина
2)ДНК
3)РНК
4) хлорофилла
Пояснение.
Рибоза – это моносахарид, который входит в состав РНК.
Ответ: 3
7. Назовите молекулу, входящую в состав клетки и имеющую карбоксильную и амино- группы
1)Глюкоза
2)ДНК
3)Аминокислота
4) Клетчатка
Пояснение.
Аминогруппу и карбоксильную в своем составе содержат аминокислоты.
Правильный ответ указан под номером: 3
Ответ: 3
8. Липиды растворяются в эфире, но не растворяются в воде, так как
1)состоят из мономеров
2)гидрофобны
3)гидрофильны
4) являются полимерами
Пояснение.
Гидрофобные вещества не растворяются в воде, такими веществами и являются липиды.
Ответ: 2
9. Водородные связи между СО- и NН-группами в молекуле белка придают ей форму спирали, характерную для структуры
1)первичной
2)вторичной
3)третичной
4) четвертичной
10. Вторичная структура белка, имеющая форму спирали, удерживается связями
1)пептидными
2)ионными
3)водородными
4) ковалентными
11. Вода, играющая большую роль в поступлении веществ в клетку и удалении из нее отработанных продуктов, выполняет функцию
1) растворителя
2) строительную
3) каталитическую
4) защитную
1Пояснение.
Вода – самый хороший растворитель в клетке.
Правильный ответ указан под номером: 1
Ответ: 1
12. Значительную часть содержимого клетки составляет вода, которая
1) образует веретено деления
2) образует глобулы белка
3) растворяет жиры
4) придает клетке упругость
Пояснение.
Вода, наполняя клетку, придает ей упругость.Действует давление цитоплазмы на клеточную стенку.Жиры гидрофобны и в воде не растворяются. Глобулы белка образуются за счет водородных связей, дисульфидных мостиков, ионных и гидрофобных взаимодействий.
Правильный ответ указан под номером: 4
Ответ: 4
13. Живые организмы нуждаются в азоте, так как он служит
1) главным составным компонентом белков и нуклеиновых кислот
2) основным источником энергии
3) главным структурным компонентом жиров и углеводов
4) основным переносчиком кислорода
14. Мономерами белков являются:
1) нуклеотид
2) аминокислота
3) глюкоза
4) глицерин
15. Последовательность мономеров в полимере называется:
1) первичная структура
2) вторичная структура
3) третичная структура
4) четвертичная структура
16. ДНК – это полимер:
1) нелинейный
2) линейный
3) клетчатый
4) разветвленный
17. Железо входит в состав:
1) гемоглобина
2) эритромицина
3) инсулина
4) древесины
Тест по теме «Химический состав клетки. Нуклеиновые кислоты».
Вариант №2
Задача №1
Укажите порядок нуклеотидов в цепочке ДНК, образующейся путем копирования цепочки:
Ц-А-Ц-Ц-Г-Т-А-А-Ц-Г-Г-А-Т-Ц…
Какова длина цепочки ДНК и ее масса? (Масса одного нуклеотида – 345 у.е.)
Задача №2
Какова молекулярная масса гена (двух цепей ДНК), если в одной его цепи запрограммирован белок с молекулярной массой 1500 у.е.?
Тест.
1. Органические вещества, ускоряющие процессы обмена веществ, -
1)аминокислоты
2)моносахариды
3)ферменты
4) липид
Пояснение.
Ускорителями процессов в клетке являются ферменты.
Правильный ответ указан под номером: 3
Ответ: 3
2. Молекулы АТФ выполняют в клетке функцию
1)защитную
2)каталитическую
3)аккумулятора энергии
4) транспорта веществ
Пояснение.
Атф – это аккумулятор энергии, остальные функции принадлежат белкам.
Правильный ответ указан под номером: 3
Ответ: 3
3. Какие связи определяют первичную структуру молекул белка
1) гидрофобные между радикалами аминокислот
2) водородные между полипептидными нитями
3)пептидные между аминокислотами
4) водородные между -NH- и -СО- группами
Пояснение.
Первичная структура белка определяется последовательностью аминокислот, которые между собой соединены пептидными связями.
Правильный ответ указан под номером: 3
Ответ: 3
4. Четвертичная структура молекулы белка образуется в результате взаимодействия
1) участков одной белковой молекулы по типу связей S-S
2) нескольких полипептидных нитей, образующих клубок
3) участков одной белковой молекулы за счет водородных связей
4) белковой глобулы с мембраной клетки
Пояснение.
Четвертичная структура белка это количество и взаиморасположение полипептидных цепей. Белки, состоящие из одной полипептидной цепи, имеют только третичную структуру (лизоцим, пепсин, миоглобин, трипсин), их называют мономерами. Для белков, состоящих из нескольких полипептидных цепей, характерна четвертичная структура.
Правильный ответ указан под номером: 2
Ответ: 2
5. В клетке липиды выполняют функцию
1) каталитическую
2) транспортную
3) информационную
4) энергетическую
Пояснение.
1, 2 – функции белков, 3 – функция ДНК, 4 – функция липидов и углеводов.
Правильный ответ указан под номером: 4
Ответ: 4
6. В клетках человека и животных в качестве строительного материала и источника энергии используются
1) гормоны и витамины
2) вода и углекислый газ
3) неорганические вещества
4) белки, жиры и углеводы
Пояснение.
Органоиды клетки состоят из белков, жиров и углеводов.
Правильный ответ указан под номером: 4
Ответ: 4
7. Жиры, как и глюкоза, выполняют в клетке функцию
1) строительную
2) информационную
3) каталитическую
4) энергетическую
Пояснение.
А,В – функции белков, Б – функция ДНК, Г – функция липидов и углеводов.
Правильный ответ указан под номером: 4
Ответ: 4
8. Вторичная структура молекулы белка имеет форму
1) спирали
2) двойной спирали
3) клубка
4) нити
Пояснение.
Первичная структура – линейная, вторичная – спираль, клубок – третичная структура.
Правильный ответ указан под номером: 1
Ответ: 1
9. Какую функцию выполняют белки, вырабатываемые в организме при проникновении в него бактерий или вирусов
1) регуляторную
2) сигнальную
3) защитную
4) ферментативную
Пояснение.
Лимфоциты вырабатывают антитела, которые представлены белками, поэтому белки выполняют защитную функцию в организме.
Правильный ответ указан под номером: 3
Ответ: 3
10. Разнообразные функции в клетке выполняют молекулы
1) ДНК
2) белков
3) иРНК
4) АТФ
11. Минеральные вещества в организме НЕ участвуют в
1) построении скелета
2) освобождении энергии за счет биологического окисления
3) регуляции сердечной деятельности
4) поддержании кислотно-щелочного равновесия
Пояснение.
Энергия освобождается при окислении глюкозы, во всех остальных перечисленных процессах принимают участие минеральные вещества.
Правильный ответ указан под номером: 2
Ответ: 2
12. Вода играет большую роль в жизни клетки, так как она
1) участвует во многих химических реакциях
2) обеспечивает нормальную кислотность среды
3) ускоряет химические реакции
4) входит в состав мембран
Пояснение.
Вода является непосредственным участником многих химических процессов в клетке. Например, участвует в фотолизе воды при фотосинтезе.
Правильный ответ указан под номером: 1
Ответ: 1
13. Вода участвует в теплорегуляции благодаря
1) полярности молекул
2) низкой теплоемкости
3) высокой теплоемкости
4) небольшим размерам молекул
14 .Гуанин относится к основаниям:
1) пуриновым
2) пиримидиновым
3) анилиновым
4) нафталиновым
15. Что не входит в состав ДНК?
1) тимин
2) урацил
3) гуанин
4) цитозин
16.Сахароза – это:
1) полимер
2) мономер
3) димер
4) вата
17. Какие из перечисленных ниже веществ являются полимерами:
1) глюкоза
2) гликоген
3) холестерин
4) ДНК
5) гемоглобин
Тест по теме «Химический состав клетки. Нуклеиновые кислоты».
Вариант №3
Задача 1.
Известны молекулярные массы четырех белков:
А)3000 у.е.; Б)4600 у.е.; В)78000 у.е.; Г) 3500 у.е.
Определите длины соответствующих генов.
Задача 2.
Фрагмент молекулы ДНК содержит 2348 нуклеотидов, из них адениновых – 420. Сколько содержится других нуклеотидов? Найдите массу и длину фрагмент а ДНК?
1. Фосфолипиды - это
1) ферменты, отвечающие за расщепление жиров
2) нейромедиаторы, синтезируемые нервными клетками
3) структурный компонент клеточных мембран
4) запасное вещество клетки
Пояснение.
Фосфолипиды составляют двойной слой в мембране, выполняют структурную функцию.
Правильный ответ указан под номером: 3
Ответ: 3
2. рРНК - это
1) переносчик генетической информации
2) переносчик аминокислот
3) компонент клеточного ядра
4) компонент рибосом
Пояснение.
иРНК - переносчик генетической информации, тРНК - переносчик аминокислот, ДНК - компонент ядра, рРНК - компонент рибосом.
Правильный ответ указан под номером: 4
Ответ: 4
3. Пептидная связь возникает между
1) аминокислотами
2) остатками глюкозы
3) молекулами воды
4) нуклеотидами
Пояснение.
Пептидная связь возникает между аминокислотами - т. е. возникает при образовании белков и пептидов в результате взаимодействия α-аминогруппы (-NH2) одной аминокислоты с α-карбоксильной группой (- СООН) др. аминокислоты
Между остатками глюкозы, и между нуклеотидами - связь ковалентная полярная.
Между молекулами воды возникает водородная связь. Эта химическая связь – межмолекулярная.
Правильный ответ указан под номером: 1
Ответ: 1
4. Сколько водородных связей связывают аденин с тимином в молекуле ДНК?
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Пояснение.
Водородные связи между нуклеотидами двух цепочек ДНК: аденин-тимин (А-Т) - двойная; гуанин-цитозин (Г-Ц) - тройная.
Правильный ответ указан под номером: 2
Ответ: 2
5. Сигнальную, двигательную, транспортную и защитную функции в клетке выполняют
1) белки
2) углеводы
3) липиды
4) ДНК
Пояснение.
Функции белков разнообразны.
- Строительный материал – белки участвуют в образовании оболочки клетки, органоидов и мембран клетки. Из белков построены кровеносные сосуды, сухожилия, волосы.
- Каталитическая роль – все клеточные катализаторы – белки (активные центры фермента). Структура активного центра фермента и структура субстрата точно соответствуют друг другу, как ключ и замок.
- Двигательная функция – сократительные белки вызывают всякое движение.
- Транспортная функция – белок крови гемоглобин присоединяет кислород и разносит его по всем тканям.
- Защитная роль – выработка белковых тел и антител для обезвреживания чужеродных веществ.
- Энергетическая функция – 1 г белка эквивалентен 17,6 кДж.
И если по отдельности некоторые перечисленные функции могут быть присущи и липидам, и углеводам, то вместе - только белкам.
Правильный ответ указан под номером: 1
Ответ: 1
6. Вторичная структура белка поддерживается
1) ковалентными связями
2) электростатическими взаимодействиями
3) водородными связями
4) гидрофобными взаимодействиями
Пояснение.
Вторичная структура - локальное упорядочивание фрагмента полипептидной цепи, стабилизированное водородными связями.
Правильный ответ указан под номером: 3
Ответ: 3
7. Богатые энергией связи между остатками фосфорной кислоты имеются в молекуле
1) АТФ
2) ДНК
3) иРНК
4) белка
Пояснение.
АТФ - эти связи называют макроэнергетическими, т.к. при их разрыве выделяется 40 кДЖ энергии. АТФ представляет собой аденозинфосфорную кислоту, содержащую 3 остатка фосфорной кислоты (или фосфатных остатка), служит универсальным переносчиком и основным аккумулятором химической энергии в живых клетках
Правильный ответ указан под номером: 1
Ответ: 1
8. В процессе фотосинтеза энергия света идёт на синтез молекул
1) ДНК
2) белков
3) жиров
4) АТФ
Пояснение.
В ходе световой фазы хлорофиллом поглощается квант света, в результате чего образуются молекулы АТФ и НАДФН. Вода при этом распадается, образуя ионы водорода и выделяя молекулу кислорода.
Правильный ответ указан под номером: 4
Ответ: 4
9. Белки наружной плазматической мембраны обеспечивают
1) транспорт веществ в клетку
2) окисление веществ
3) её полную проницаемость
4) упругость и тургор клетки
Пояснение.
Основными функциями клеточной мембраны (плазмалеммы) являются следующие: 1) барьерная, 2) рецепторная, 3) обменная, 4)транспортная.
Мембрана обеспечивает избирательное проникновение в клетку и из клетки в окружающую среду различных химических веществ. Существует два основных способа поступления веществ в клетку и вывода из клетки во внешнюю среду: пассивный транспорт, активный транспорт.
При облегченной диффузии в транспорте веществ участвуют белки – переносчики, работающие по принципу «пинг-понг». Белок при этом существует в двух конформационных состояниях: в состоянии «понг» участки связывания транспортируемого вещества открыты с наружной стороны бислоя, а в состоянии «пинг» такие же участки открываются с другой стороны. Этот процесс обратимый. С какой же стороны в данный момент времени будет открыт участок связывания вещества, зависит от градиента концентрации, этого вещества.
Таким способом через мембрану проходят сахара и аминокислоты.
Правильный ответ указан под номером: 1
Ответ: 1
10. Ферментативную, строительную, транспортную, защитную функции в клетке выполняют молекулы
1) липидов
2) углеводов
3) ДНК
4) белков
11. Ионы какого химического элемента необходимы для процесса свертывания крови?
1) натрия
2) магния
3) железа
4) кальция
12. В процессе свертывания крови одним из факторов является кальций.
Правильный ответ указан под номером: 4
Ответ: 4
Какое свойство воды делает её хорошим растворителем в биологических системах?
1) высокая теплопроводность
2) медленный нагрев и остывание
3) высокая теплоемкость
4) полярность молекул
13. Пояснение.
Молекула воды дипольна, поэтому она хороший растворитель.
Правильный ответ указан под номером: 4
Ответ: 4
Одним из элементов, обуславливающих активный ионный транспорт через клеточные мембраны, является
1) калий
2) фосфор
3) железо
4) азот
14. В состав ДНК не входит:
1) дезоксирибоза
2) аденин
3) урацил
4) фосфат
15 .Из нижеперечисленных веществ выберите полимеры:
1) глюкоза
2) целлюлоза
3) холестерин
4) РНК
5) гемоглобин
16. Сколько видов аминокислот входит в состав белка?
1) 12
2) 25
3) 20
4) сколько угодно
17 .Белки, входящие в состав хромосом, называются:
1) гистоны
2) протоны
3) хроматины
4) буратины
Ответы к тесту « Химический состав клетки. Нуклеиновые кислоты » .
№ теста
Вариант №1
Вариант №2
1,3
Вариант №3
3
4
1
2
1
3
1
4
1
4
4
4
1
3
2,4,5
3
1
Белки являются биологическими полимерами со сложнейшей структурой. Они имеют высокий молекулярный вес и состоят из аминокислот, простетических групп, представленных витаминами, липидных и углеводных включений. Белки, содержащие углеводы, витамины, металлы или липиды, называются сложными. Простые белки состоят только из аминокислот, соединенных между собой пептидной связью.
Пептиды
Независимо от того, какую структуру имеет вещество, мономерами белков являются аминокислоты. Они образуют базовую полипептидную цепочку, из которой затем формируется фибриллярная или глобулярная структура белка. При этом белок может синтезироваться только в живой ткани - в растительных, бактериальных, грибковых, животных и прочих клетках.
Единственными организмами, которые не могут соединять мономеры белков, являются вирусы и простейшие бактерии. Все остальные способны образовывать структурные белки. Но какие вещества являются мономерами белков, и как они образуются? Об этом и о о полипептидах и образовании структуры, об аминокислотах и их свойствах читайте ниже.
Единственным мономером молекулы белка служит любая альфа-аминокислота. При этом белок - это полипептид, цепочка из соединенных аминокислот. В зависимости от количества аминокислот, участвующих в его образовании, выделяют дипептиды (2 остатка), трипептиды (3), олигопептиды (содержит от 2-10 аминокислот) и полипептиды (множество аминокислот).
Обзор структуры белков
Структура белка может быть первичной, чуть более сложной - вторичной, еще более сложной - третичной, и самой сложной - четвертичной.
Первичная структура - это простая цепь, в которую посредством пептидной связи (CO-NH) соединены мономеры белков (аминокислоты). Вторичная структура - это альфа-спираль или бета-складки. Третичная - это еще более усложненная трехмерная структура белка, которая образовалась из вторичной вследствие образования ковалентных, ионных и водородных связей, а также гидрофобных взаимодействий.
Четвертичная структура является самой сложной и свойственна рецепторным белкам, расположенным на клеточных мембранах. Это надмолекулярная (доменная) структура, образованная вследствие объединения нескольких молекул с третичной структурой, дополненных углеводными, липидными или витаминными группами. В данном случае, как и при первичной, вторичной и третичной структурах, мономерами белков являются альфа-аминокислоты. Они также соединены пептидными связями. Отличие состоит лишь в сложности структуры.
Аминокислоты
Единственными мономерами молекул белков являются альфа-аминокислоты. Их всего 20, и они являются чуть ли не основой жизни. Благодаря появлению пептидной связи, стал возможным. А сам белок после этого начал выполнять структурообразующую, рецепторную, ферментативную, транспортную, медиаторную и прочие функции. Благодаря этому живой организм функционирует и способен воспроизводиться.
Сама альфа-аминокислота представляет собой органическую карбоновую кислоту с аминогруппой, соединенной с альфа-углеродным атомом. Последний расположен рядом с карбоксильной группой. При этом мономеры белков рассматриваются как у которых концевой углеродный атом несет и аминную, и карбоксильную группу.
Соединение аминокислот в пептидах и белках
Аминокислоты соединяются в димеры, тримеры и полимеры посредством пептидной связи. Она образуется путем отщепления гидроксильной (-ОН) группы от карбоксильного участка одной альфа-аминокислоты и водорода (-Н) - от аминогруппы другой альфа-аминокислоты. В результате взаимодействия отщепляется вода, а на карбоксильном конце остается участок С=О со свободным электроном около углерода карбоксильного остатка. В аминогруппе другой кислоты имеется остаток (NH) с имеющимся у азотного атома. Это позволяет соединить два радикала с образованием связи (CONH). Она называется пептидной.
Варианты альфа-аминокислот
Всего известно 23 альфа-аминокислоты. Они представлены в виде списка: глицин, валин, аланин, изолецин, лейцин, глутамат, аспарагинат, орнитин, треонин, серин, лизин, цистин, цистеин, фенилаланин, метионин, тирозин, пролин, триптофан, оксипролин, аргинин, гистидин, аспарагин и глутамин. В зависимости от того, могут ли они синтезироваться организмом человека, эти аминокислоты делятся на заменимые и незаменимые.
Понятие о заменимых и незаменимых аминокислотах
Заменимые организм человека может синтезировать, тогда как незаменимые должны поступать только с пищей. При этом и незаменимые, и заменимые кислоты важны для биосинтеза белка, потому как без них синтез не может быть завершен. Без одной аминокислоты, даже если все остальные присутствуют, невозможно построить именно тот белок, который требуется клетке для выполнения своих функций.
Одна ошибка на любом из этапов биосинтеза - и белок уже непригоден, потому как не сможет собраться в нужную структуру из-за нарушения электронных плотностей и межатомных взаимодействий. Потому человеку (и прочим организмам) важно потреблять в которых имеются незаменимые аминокислоты. Их отсутствие в пище приводит к ряду нарушений белкового обмена.
Процесс образования пептидной связи
Единственными мономерами белков являются альфа-аминокислоты. Они постепенно соединяются в цепочку полипетида, структура которой заранее сохранена в генетическом коде ДНК (или РНК, если рассматривается бактериальный биосинтез). При этом белок - это строгая последовательность аминокислотных остатков. Это цепочка, упорядоченная в определенную структуру, выполняющая в клетке заранее запрограммированную функцию.
Этапная последовательность белкового биосинтеза
Процесс образования белка состоит из цепи этапов: репликация участка ДНК (или РНК), синтез РНК информационного типа, ее выход в цитоплазму клетки из ядра, соединение с рибосомой и постепенное прикрепление аминокислотных остатков, которые поставляются транспортной РНК. Вещество, что является мономером белка, участвует в ферментативной реакции отщепления гидроксильной группы и протона водорода, а затем присоединяется к наращиваемой полипетидной цепочке.
Таким образом получается полипептидная цепочка, которая уже в клеточном эндоплазматическом ретикулуме упорядочивается в некую заранее заданную структуру и дополняется углеводным или липидным остатком, если это требуется. Это называется процессом "созревания" белка, после чего тот направляется транспортной клеточной системой к месту назначения.
Функции синтезированных белков
Мономерами белков являются аминокислоты, необходимые для построения их первичной структуры. Вторичная, третичная и четвертичная структура уже образуется сама, хотя иногда также требует участия ферментов и прочих веществ. Однако они уже не являются основными, хотя и крайне необходимы, чтобы белки выполняли свою функцию.
Аминокислота, что является мономером белка, может иметь места прикрепления углеводов, металлов или витаминов. Образование третичной или четвертичной структуры дает возможность найти еще больше мест для расположения вставочных групп. Это позволяет создать из белка производное, которое играет роль фермента, рецептора, переносчика веществ в клетку или из нее, иммуноглобулина, структурного компонента мембраны или клеточной органеллы, мышечного белка.
Белки, образованные из аминокислот, являются единственной основой жизни. И сегодня считается, что жизнь как раз зародилась после появления аминокислоты и вследствие ее полимеризации. Ведь именно межмолекулярное взаимодействие белков и есть начало жизни, в том числе и разумной. Все остальные биохимические процессы, включая энергетические, нужны для реализации белкового биосинтеза, и как результат, дальнейшего продолжения жизни.
1. Какие вещества являются биологическими полимерами? Какие вещества являются мономерами для построения молекул биополимеров?
а, г, е – являются мономерами; б, в, д – полимеры
2. Какие функциональные группы характерны для всех аминокислот? Какими свойствами обладают эти группы?
Аминокислота - органическое соединение, содержащее одновременно аминогруппу (NН2), для которой характерны основные свойства, и карбоксильную группу (СООН) с кислотными свойствами. Также в состав аминокислоты входит радикал (R), у разных аминокислот он имеет различное строение, что и придает разным аминокислотам особые свойства.
3. Сколько аминокислот участвует в образовании природных белков? Назовите общие черты строения этих аминокислот. Чем они различаются?
В образовании природных белков участвует только 20. Такие аминокислоты называются белок-образующими. Общие черты строения для них – наличие аминогруппы и карбоксильной группы, а отличие заключается в различных радикалах.
4. Каким образом аминокислоты соединяются в полипептидную цепь? Постройте дипептид и трипептид. Для выполнения задания используйте структурные формулы аминокислот, показанные на рисунке.
Аминогруппа (–NH2) одной аминокислоты взаимодействует с карбоксильной группой (–СООН) другой аминокислоты и между атомом азота аминогруппы и атомом углерода карбоксильной группы возникает пептидная связь. Образующаяся молекула представляет собой дипептид, на одном конце которого находится свободная аминогруппа, а на другом – свободная карбоксильная группа. Благодаря этому дипептид может присоединять к себе другие аминокислоты, образуя трипептиды и т. д.
5. Охарактеризуйте уровни структурной организации белков. Какие химические связи обусловливают различные уровни структурной организации белковых молекул?
Молекулы белков могут принимать различные пространственные формы, которые представляют собой четыре уровня их структурной организации. 1) Цепочка из множества аминокислотных остатков, соединенных пептидными связями, представляет собой первичную структуру белковой молекулы. На основе первичной структуры создаются другие виды структур. 2) Вторичная структура белка возникает в результате образования водородных связей между атомами водорода NH-групп и атомами кислорода CO-групп разных аминокислотных остатков полипептидной цепи. Полипептидная цепь при этом закручивается в спираль. Водородные связи слабые, но благодаря значительному количеству они обеспечивают стабильность этой структуры. 3) Третичная структура формируется за счет образования водородных, ионных и других связей, возникающих между разными группами атомов белковой молекулы в водной среде. У некоторых белков важную роль в образовании третичной структуры играют S S связи (дисульфидные связи) между остатками цистеина (аминокислоты, содержащей серу). При этом поли пептидная спираль укладывается в своеобразный клубок (глобулу) таким образом, что гидрофобные аминокислотные радикалы погружаются внутрь глобулы, а гидрофильные располагаются на поверхности и взаимодействуют с молекулами воды. 4) В состав молекул некоторых белков входит не один, а несколько полипептидов (глобул), образующих единый комплекс. Так формируется четвертичная структура.
6. Человек и животные получают аминокислоты из пищи. Из чего могут синтезироваться аминокислоты у растений?
Автотрофные организмы синтезируют все необходимые им аминокислоты из первичных продуктов фотосинтеза и азотсодержащих неорганических соединений.
7. Сколько разных трипептидов можно построить из трех молекул аминокислот (например, аланина, лизина и глутаминовой кислоты), если каждую аминокислоту можно использовать только один раз? Будут ли эти пептиды обладать одинаковыми свойствами?
Из данных аминокислот можно построить 6 трипептидов и у каждого будут свои свойства, так как последовательность аминокислот разная.
8. Для разделения смеси белков на компоненты используется метод электрофореза: в электрическом поле отдельные белковые молекулы с определенной скоростью перемещаются к одному из электродов. При этом одни белки двигаются в сторону катода, другие перемещаются к аноду. Как строение молекулы белка связано с его способностью двигаться в электрическом поле? От чего зависит направление движения белковых молекул? От чего зависит их скорость?
Заряд молекулы белка зависит от соотношения остатков кислых и основных аминокислот. Карбоксильная группа и аминогруппа приобретают различный заряд (отрицательный и положительный) в связи с тем, что в водных растворах карбоксильная группа диссоцииует на СОО– + Н+ и имеет отрицательный заряд, а аминогруппа за счёт присоединения ионов водорода положительный. В результате формируется суммарный заряд, что и обусловливает движение белковой молекулы. Если преобладают остатки кислых аминокислот - заряд молекулы отрицательный и движется в сторону анода, если же преобладают остатки основных аминокислот - заряд молекулы положительный и она движется в сторону катода. Скорость движения зависит от величины заряда, массы белка и пространственной конфигурации.
Органические вещества. Понятие о биополимерах. Как уже отмечалось, в состав живых организмов, кроме неорганических, входят различные органические вещества: белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты и др. Они образованы, прежде всего, четырьмя химическими элементами: углеродом, водородом, кислородом и азотом. В составе белков к этим элементам добавляется сера, а в нуклеиновых кислотах - фосфор.
В живых организмах органические вещества представлены как небольшими, с относительно низкой молекулярной массой, молекулами, так и макромолекулами. К низкомолекулярным соединениям относятся аминокислоты, моносахариды, нуклеотиды, карбоновые кислоты, спирты и некоторые другие. Макромолекулы (от греч. макрос - большой) представлены белками, полисахаридами и нуклеиновыми кислотами. Это сложные по структуре соединения с большой молекулярной массой. Так, относительная молекулярная масса большинства белков составляет от 5000 до 1 000 000. Как вы знаете из курса химии, относительная молекулярная масса (Л4 Г) равна отношению массы одной молекулы вещества к части массы атома углерода и, следовательно, является величиной безразмерной. Значение Л4 Г показывает, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше атомной единицы массы.
Молекулы белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот состоят из большого числа одинаковых или различных по составу повторяющихся звеньев. Как вы знаете из курса химии, подобные соединения называются полимерами. Простые молекулы, из остатков которых состоят полимеры, называются мономерами. Мономерами белков являются аминокислоты, мономерами полисахаридов - моносахариды, молекулы нуклеиновых кислот построены из нуклеотидов. Белки, полисахариды и нуклеиновые кислоты содержатся в клетках всех живых организмов и выполняют исключительно важные биологические функции, поэтому их называют биологическими полимерами (биополимерами).
В клетках различных живых организмов содержание тех или иных органических соединений разное. Например, в клетках животных преобладают белки и липиды, а в клетках растений - углеводы. Однако в различных клетках определенные органические соединения выполняют схожие функции.
В живых организмах среди макромолекул по функциональному значению ведущая роль принадлежит белкам. Белки во многих организмах преобладают и количественно. Так, в организме животных они составляют 40-50 %, в организме растений - 20-35 % сухой массы. Белки - это полимеры, мономерами которых являются аминокислоты.
Аминокислоты - «кирпичики» белковых молекул. Аминокислоты - органические соединения, содержащие одновременно аминогруппу (-NH 2), для которой характерны основные свойства, и карбоксильную группу (-СООН) с кислотными свойствами. Известно около 200 аминокислот, но в образовании природных белков участвует только 20. Такие аминокислоты называются белок-образующими. В таблице 2 приведены полные и сокращенные названия этих аминокислот (не для запоминания).
Таблица 2. Белокобразующие аминокислоты и их сокращенные обозначения
В молекулах белокобразующих аминокислот карбоксильная группа и аминогруппа связаны с одним и тем же атомом углерода. По этому признаку 20 аминокислот сходны между собой. Другая часть молекулы, называемая радикалом (R), у разных аминокислот имеет различное строение (рис. 6). Радикал может быть неполярным или полярным, гидрофобным или гидрофильным, что и придает разным аминокислотам особые свойства.
У большей части белокобразующих аминокислот имеется одна карбоксильная группа и одна аминогруппа - такие аминокислоты называются нейтральными (см. рис. 6). Существуют также основные аминокислоты, с более чем одной аминогруппой, и кислые аминокислоты, с более чем одной карбоксильной группой. Наличие дополнительной амино- или карбоксильной группы оказывает влияние на свойства аминокислоты, которые играют определяющую роль в формировании пространственной структуры белка. В состав радикала некоторых аминокислот (например, цистеина) входят атомы серы.
Автотрофные организмы синтезируют все необходимые им аминокислоты из первичных продуктов фотосинтеза и азотсодержащих неорганических соединений. Для гетеротрофных организмов источником аминокислот является пища. В организме человека и животных некоторые аминокислоты могут синтезироваться из продуктов обмена веществ (в первую очередь - из других аминокислот). Такие аминокислоты называются заменимыми. Другие же, так называемые незаменимые аминокислоты, не могут быть синтезированы в организме и поэтому должны постоянно поступать в него в составе белков пищи. Белки пищи, содержащие остатки всех незаменимых аминокислот, называются полноценными, в отличие от неполноценных, в составе которых отсутствуют остатки тех или иных незаменимых аминокислот.
Незаменимыми аминокислотами для человека являются: триптофан, лизин, валин, изолейцин, треонин, фенилаланин, метионин и лейцин. Для детей незаменимыми являются также аргинин и гистидин.
Наличие как основной, так и кислотной групп обусловливает амфотерность и высокую реакционную способность аминокислот. Аминогруппа (-NH 2) одной аминокислоты способна взаимодействовать с карбоксильной группой (-СООН) другой аминокислоты. При этом выделяется молекула воды, а между атомом азота аминогруппы и атомом углерода карбоксильной группы возникает ковалентная связь, которая называется пептидной связью. Образующаяся молекула представляет собой дипептид (рис. 7). На одном конце молекулы дипептида находится свободная аминогруппа, а на другом - свободная карбоксильная группа. Благодаря этому дипептид может присоединять к себе другие аминокислоты, образуя олигопептиды. Если таким образом соединяется более 10 остатков аминокислот, то образуется полипептид.
Пептиды играют важную роль в организме человека. Многие гормоны (глюкагон, ва-зопрессин, о кс и то ц и н и др.), антибиотики (например, грамицидин), токсины (например, дифтерийный токсин) по химической природе являются олиго- и полипептидами.
Белки. Уровни организации белковой молекулы. Полипептидные цепи могут быть очень длинными и включать самые разные комбинации аминокислотных остатков. Полипептиды, в состав молекул которых входит от 50 до нескольких тысяч остатков аминокислот, называются белками. Каждый конкретный белок характеризуется строго постоянным составом и последовательностью аминокислотных остатков.
Белки, образованные только остатками аминокислот, называются простыми. Сложными являются белки, имеющие в своем составе компонент неаминокислотной природы. Это могут быть ионы металлов (Fe 2+ , Zn 2+ , Mg 2 ^ Мп 2+), липиды, нуклеотиды, сахара и др. Простыми белками являются альбумины крови, фибрин, некоторые ферменты (трипсин) и др. Сложные белки - это большинство ферментов, иммуноглобулины (антитела).
Молекулы белков могут принимать различные пространственные формы, которые представляют собой четыре уровня их структурной организации (рис. 8).
Цепочка из множества аминокислотных остатков, соединенных пептидными связями, представляет собой первичную структуру белковой молекулы. Это наиболее важная структура, так как именно она определяет форму, свойства и функции белка. На основе первичной структуры создаются другие виды структур. Каждый белок организма имеет уникальную первичную структуру.
Вторичная структура белка возникает в результате образования водородных связей между атомами водорода NH-групп и атомами кислорода СО-групп разных аминокислотных остатков полипептидной цепи. Полипептидная цепь при этом закручивается в спираль. Водородные связи слабые, но благодаря значительному количеству они обеспечивают стабильность этой структуры. Полностью спиральную конфигурацию имеют, например, молекулы кератина - основного белка волос и ногтей человека. Спиральная вторичная структура характерна и для некоторых других белков, например для миозина
Вторичная структура белка, помимо спирали, может быть представлена складчатым слоем. В этом случае несколько полипептидных цепей (или участков одной полипептидной цепи) размещаются параллельно, образуя структуру, сложенную наподобие гармошки (см. рис. 8). Такую конфигурацию имеет, например, белок фиброин, составляющий основу волокон натурального шелка.
Третичная структура формируется за счет образования водородных, ионных и других связей, возникающих между разными группами атомов белковой молекулы в водной среде. У некоторых белков важную роль в образовании третичной структуры играют S - S связи (дисульфидные связи) между остатками цистеина (аминокислоты, содержащей серу). При этом полипептидная спираль укладывается в своеобразный клубок (глобулу) таким образом, что гидрофобные аминокислотные радикалы погружаются внутрь глобулы, а гидрофильные располагаются на поверхности и взаимодействуют с молекулами воды. Третичной структурой определяются специфичность белковых молекул, их биологическая активность. Третичную структуру имеют многие белки, например миоглобин (белок, который участвует в создании запаса кислорода в мышцах) и трипсин (фермент, расщепляющий белки пищи в кишечнике).
В состав молекул некоторых белков входит не один, а несколько полипептидов, образующих единый комплекс. Так формируется четвертичная структура. Полипептиды (они могут иметь одинаковое или разное строение) не связываются ковалентными связями. Прочность четвертичной структуры обеспечивается взаимодействием слабых межмолекулярных сил. Например, четвертичная структура характерна для белка гемоглобина. Его молекула состоит из четырех структурных элементов - субъединиц, в состав каждой субъединицы входит полипептидная цепь и небелковый компонент - гем.
55. Какие вещества синтезируются в клетках человека из аминокислот
А) фосфолипиды Б) углеводы В) витамины Г) белки
81. Мономерами молекул каких органических веществ являются аминокислоты
А) белков Б) углеводов В) ДНК Г) липидов
109. В основе образования пептидных связей между аминокислотами в молекуле белка лежит
А) принцип комплементарности
Б) нерастворимость аминокислот в воде
В) растворимость аминокислот в воде
Г) наличие в них карбоксильной и аминной групп
163. Ферментативную функцию в клетке выполняют
А) белки
Б) липиды
В) углеводы
Г) нуклеиновые кислоты
250. Синтез каких простых органических веществ в лаборатории подтвердил возможность абиогенного возникновения белков
А) аминокислот
Б) сахаров
В) жиров
Г) жирных кислот
364. Назовите молекулу, входящую в состав клетки и имеющую карбоксильную и амино- группы
А) Глюкоза
Б) ДНК
В) Аминокислота
Г) Клетчатка
439. Водородные связи между СО- и NН-группами в молекуле белка придают ей форму спирали, характерную для структуры
А) первичной
Б) вторичной
В) третичной
Г) четвертичной
490. Вторичная структура белка, имеющая форму спирали, удерживается связями
А) пептидными
Б) ионными
В) водородными
Г) ковалентными
550. Органические вещества, ускоряющие процессы обмена веществ, -
А) аминокислоты
Б) моносахариды
В) ферменты
Г) липиды
945. Какие связи определяют первичную структуру молекул белка
А) гидрофобные между радикалами аминокислот
Б) водородные между полипептидными нитями
В) пептидные между аминокислотами
Г) водородные между -NH- и -СО- группами
984. Процесс денатурации белковой молекулы обратим, если не разрушены связи
А) водородные
Б) пептидные
В) гидрофобные
Г) дисульфидные
1075. Четвертичная структура молекулы белка образуется в результате взаимодействия
А) участков одной белковой молекулы по типу связей S-S
Б) нескольких полипептидных нитей, образующих клубок
В) участков одной белковой молекулы за счет водородных связей
Г) белковой глобулы с мембраной клетки
1290. Вторичная структура молекулы белка имеет форму
А) спирали
Б) двойной спирали
В) клубка
Г) нити
1291. Какую функцию выполняют белки, вырабатываемые в организме при проникновении в него бактерий или вирусов
А) регуляторную
Б) сигнальную
В) защитную
Г) ферментативную
1293. Какую функцию выполняют белки, ускоряющие химические реакции в клетке
А) гормональную
Б) сигнальную
В) ферментативную
Г) информационную
1312. Ускоряют химические реакции в клетке
А) ферменты
Б) пигменты
В) витамины
Г) гормоны
2063. Первичная структура белка образована связью
А) водородной
Б) макроэргической
В) пептидной
Г) ионной
2065. Основная функция ферментов в организме
А) каталитическая
Б) защитная
В) запасающая
Г) транспортная
2088. По своей природе ферменты относятся к
А) нуклеиновым кислотам
Б) белкам
В) липидам
Г) углеводам
2144. Разрушение структуры молекулы белка - это
А) денатурация
Б) трансляция
В) редупликация
Г) ренатурация
2367. Скорость химических реакций в клетке изменяют белки, выполняющие функцию
А) сигнальную
Б) гуморальную
В) каталитическую
Г) информационную
2420. Биокатализаторами химических реакций в организме человека являются
А) гормоны
Б) углеводы
В) ферменты
Г) витамины
2483. Защитную функцию в организме выполняют белки, которые
А) осуществляют иммунные реакции
Б) способны к сокращению
В) осуществляют транспорт кислорода
Г) ускоряют реакции обмена веществ
2504. Последовательность и число аминокислот в полипептидной цепи – это
А) первичная структура ДНК
Б) первичная структура белка
В) вторичная структура ДНК
Г) вторичная структура белка
2562. Ферментативную, строительную, транспортную, защитную функции в клетке выполняют молекулы
А) липидов
Б) углеводов
В) ДНК
Г) белков
