Химические свойства белков

Свойства белков объясняет их различное строение. Большинство белков аморфно, в спирте, эфире и хлороформе нерастворимо. В воде некоторые белки могут растворяться с образованием коллоидного раствора. Многие белки растворимы в растворах щелочей, некоторые - в растворах солей, а некоторые - в разбавленном спирте. Кристаллическое состояние белов встречается редко: примером могут быть алейроновые зёрна, встречающиеся в клещевине, тыкве, конопле. Кристаллизуется также альбумин куриного яйца и гемоглобин в крови.
При кипячении с кислотами или щелочами, а также под действием ферментов белки распадаются на более простые химические соединения, образуя в конце цепочки превращения смесь A-аминокислот. Такое расщепление называется гидролизом белка. Гидролиз белка имеет большое биологическое значение: попадая в желудок и кишечник животного или человека, белок расщепляется под действием ферментов на аминокислоты. Образовавшиеся аминокислоты в дальнейшем под влиянием ферментов снова образуют белки, но уже характерные для данного организма!
В продуктах гидролиза белков кроме аминокислот были найдены углеводы, фосфорная кислота, пуриновые основания. Под влиянием некоторых факторов например, нагревания,растворов солей, кислот и щелочей, действия радиации, встряхивания, может нарушиться пространственная структура, присущая данной белковой молекуле. Денатурация может носить обратимый или необратимый характер, но в любом случае аминокислотная последовательность, то есть первичная структура, остаётся неизменной. В результате денатурации белок перестаёт выполнять присущие ему биологические функции.
Для белков известны некоторые цветные реакции, характерные для их обнаружения. При нагревании мочевины образуется биурет, который с раствором сульфата меди в присутствии щелочи даёт фиолетовое окрашивание или качественная реакция на белок, которую можно провести дома). Биуретовую реакцию даёт вещества, содержащие амидную группу, а в молекуле белка эта группа присутствует.
Ксантопротеиновая реакция заключается в том, что белок от концентрированной азотной кислоты окрашивается в жёлтый цвет. Эта реакция указывает на наличие в белке бензольной группировки, которая имеется в таких аминокислотах, как фениланин и тирозин.
При кипячении с водным раствором нитрата ртути и азотистой кислоты, белок даёт красное окрашивание. Эта реакция указывает на наличие в белке тирозина. При отсутствии тирозина красного окрашивания не появляется.

Применение и получение белков

применении и проблеме синтеза белков. Шерсть, кожу и натуральный шелк применяют для изготовления одежды.
Многие белки обладают токсичными свойствами (яды змей, холерный, дифтерийный и столбнячный токсины), поэтому они важны для медицинских целей.
Но главное белки составляют важнейшую и незаменимую часть пищи человека. В наше время 10-15% населения Земли голодают, а 40% получают неполноценную пищу с недостаточным содержанием белка. Поэтому человечество вынуждено искусственными путями производить белок наиболее дефицитный продукт на Земле.
Синтез белков в лабораторных условиях очень сложен. Можно привести такой пример. Первый белок, у которого расшифровали первичную структуру (в 1954), был инсулин. Для этого потребовалось почти 10 лет. Молекула инсулина состоит из двух цепочек. Одна из них содержит 21, а другая 30 аминокислотных остатков. Для получения одной цепочки потребовалось провести 89 реакций, а для получения другой 138. а в живых организмах процесс синтеза белка происходит мгновенно.

Задачу синтеза белка в лаборатории решают тремя способами:

1. Производством кормовых дрожжей.

2. Приготовлением белково-витаминных концентратов на базе углеводородов нефти.

3. Выделением белков из непищевого сырья растительного происхождения.

В нашей стране из углеводородного сырья изготавливают белково-витаминный концентрат. В качестве заменителя белка перспективно также промышленное производство незаменимых аминокислот.
Широкие исследования в области создания микробиологической промышленности по производству искусственных пищевых продуктов принадлежат известному русскому ученому А.Н.Несмеянову. Его работу продолжают другие ученые.
Сейчас разработаны пути получения более 120 видов искусственных мясных и рыбных продуктов. То есть осуществляется проблема биохимического и синтетического получения пищи.

3. Типовые задачи на количество вещества, молярную массу и молярный объём

Основные формулы. Количество вещества n=m/M, где m-масса вещества, М-молярная масса.

Число молекул N =NA·n, где N-число молекул, NA-число Авогадро (6,02·1023моль-1); V= V M·n, где V M =22,4 л/моль

Сколько молей составляют и сколько молекул содержат 180 мл воды H₂O?
Д а н о
V(H₂O) = 180мл=180см³;
_________________

Найти: n(H₂O); N(H₂O)

Решение:
Плотность воды ρ(H₂O)=1г/см³
m(H₂O)=V(H₂O)·ρ(H₂O)=180см³·1г/см³=180г
Находим молярную массу воды М(H₂O)=2+16=18 г/моль
Находим количество вещества n(H₂O)=m(H₂O)/М(H₂O)=180г/18г/моль=10 моль
Число молекул равно N(H₂O) =N_A·n(H₂O)=6,02·10²³моль^-1·10 моль=6,02·10²⁴

Ответ: 180 мл воды составляют 10 моль и содержат 6,02·10²⁴ молекул

Определите массу 0,25 моль серной кислоты
Д а н о n(H2S04) = 0,25 моль ___________________ Найти: m(H2S04)	Решение: 1. Находим молярную массу серной кислоты М(H2S04)=2+32+64=98г/моль 2. Найдём массу вещества m=nM; m(H2S04)=n(H2S04)·M(H2S04)=0,25 моль98г/моль=24,5 г. Ответ:масса 0,25 моль серной кислоты равна 24,5 г.

Билет № 6

1. Основные положения теории электролитической диссоциации

1. Электролиты в растворах под действием растворителя самопроизвольно распадаются на ионы. Такой процесс называется электролитической диссоциацией. Диссоциация также может проходить при расплавлении твердых электролитов.

2. Ионы отличаются от атомов по составу и свойствам. В водных растворах ионы находятся в гидратированном состоянии. Ионы в гидратированном состоянии отличаются по свойствам от ионов в газообразном состоянии вещества. Это объясняется так: в ионных соединениях уже изначально присутствуют катионы и анионы. При растворении молекула воды начинает подходить к заряженным ионам: положительным полюсом – к отрицательному иону, отрицательным полюсом – к положительному. Ионы называются гидратированными (рис. 2).

Рис. 2

3. В растворах или расплавах электролитов ионы движутся хаотично, но при пропускании электрического тока ионы движутся направленно: катионы – к катоду, анионы – к аноду.

Основания, кислоты, соли в свете теории электролитической диссоциации

В свете теории электролитической диссоциации можно дать определении основаниям, кислотам и солям как электролитам.

Основания – это электролиты, в результате диссоциации которых в водных растворах образуется только один вид анионов: гидроксид-анион: OH^-.

NaOH ↔ Na⁺ + OH⁻

Диссоциация оснований, содержащих несколько гидроксильных групп, происходит ступенчато:

Ba(OH)₂↔ Ba(ОН)⁺ + OH⁻ Первая ступень

Ba(OH)⁺ ↔ Ba²⁺ + 2OH⁻ Вторая ступень

Ba(OH)₂↔ Ba²⁺ + 2 OH⁻ Суммарное уравнение

Кислоты – это электролиты, в результате диссоциации которых в водных растворах образуется только один вид катионов: H⁺. Ионом водорода называют именно гидратированный протон и обозначают H₃O⁺, но для простоты записывают H⁺.

HNO₃↔ H⁺ + NO₃⁻

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато:

H₃PO₄↔ H⁺ + H₂PO₄^- Первая ступень

H₂PO₄^- ↔ H⁺ + HPO₄^2- Вторая ступень

HPO₄^2-↔ H⁺ + PO₄^3- Третья ступень

H₃PO₄↔ 3H⁺ + PO₄^3-Суммарное уравнение

Соли – это электролиты, диссоцирующие в водных растворах на катионы металла и анионы кислотного остатка.
Na₂SO₄ ↔ 2Na⁺ + SO₄²⁻

Средние соли – это электролиты, диссоциирующие в водных растворах на катионы металла или катионы аммония и анионы кислотного остатка.

Основные соли – это электролиты, диссоциирующие в водных растворах на катионы металла, гидроксид анионы и анионы кислотного остатка.

Кислые соли – это электролиты, диссоциирующие в водных растворах на катионы металла, катионы водорода и анионы кислотного остатка.

Двойные соли – это электролиты, диссоциирующие в водных растворах на катионы нескольких металлов и анионы кислотного остатка.

KAl(SO₄)₂↔ K⁺ + Al³⁺ + 2SO₄²

Смешанные соли – это электролиты, диссоциирующие в водных растворах на катионы металла и анионы нескольких кислотных остатков

Сильные и слабые электролиты

Электролитическая диссоциация в той или иной степени – процесс обратимый. Но при растворении некоторых соединений равновесие диссоциации в значительной степени смещено в сторону диссоциируемой формы. В растворах таких электролитов диссоциация протекает практически необратимо. Поэтому при написании уравнений диссоциации таких веществ пишется или знак равенства или прямая стрелка, обозначающая, что реакция происходит практически необратимо. Такие вещества называют сильными электролитами.

Слабыми называются электролиты, в которых диссоциация происходит незначительно. При написании используют знак обратимости. Табл. 1.

Для количественной оценки силы электролита введено понятие степени электролитической диссоциации.

Силу электролита можно охарактеризовать и при помощи константы химического равновесия диссоциации. Называется она константа диссоциации.

Факторы, влияющие на степень электролитической диссоциации:

· Природа электролита

· Концентрация электролита в растворе

· Температура

При увеличении температуры и разбавлении раствора степень электролитической диссоциации увеличивается. Поэтому оценить силу электролита можно, только сравнивания их при одинаковых условиях. За стандарт принята t = 18⁰С и с = 0,1 моль/л.

 

СИЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ	СЛАБЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
Степень диссоциации при 180С в растворах с концентрацией электролита 0,1 моль/л близка к 100%. Диссоциируют практически необратимо.	Степень диссоциации при 180С в растворах с концентрацией электролита 0,1 моль/л значительно меньше 100%. Диссоцииация необратима.
· Щелочи · Соли · Некоторые неорганические кислоты (НNO3, HClO4,HI, HCl, HBr, H2SO4)