ΤΕΣΤ (ΑΣΚΗΣΕΙΣ) ONLINE
24 Tests / Διαγωνίσματα

Κεφάλαιο 5.3 – Σελίδα 140 – ΧΗΜΕΙΑ Β΄ ΛΥΚΕΙΟΥ – Απαντήσεις – Λύσεις

(Πηγή: Βιβλίο Μαθητή, Χημεία Β΄ ΓΕΛ, §5.3 Πρωτεΐνες. Οι εκφωνήσεις των παρακάτω ερωτήσεων/ασκήσεων προέρχονται από το ενιαίο μπλοκ ασκήσεων του Κεφαλαίου 5 (σελ. 156-158) και ανατέθηκαν σε αυτό το υποκεφάλαιο με βάση τη θεματική τους συνάφεια.)

Ερωτήσεις επανάληψης

Ερώτηση 19 (σελ. 156)

Ποια είναι τα βιοπολυμερή;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ζητούνται οι τρεις κύριες κατηγορίες φυσικών πολυμερών των οργανισμών.

Λύση:

  1. Οι τρεις κύριες ομάδες βιοπολυμερών αναφέρονται ρητά στη θεωρία.

Απάντηση: Οι πολυσακχαρίτες, οι πρωτεΐνες και τα νουκλεϊνικά (πυρηνικά) οξέα.

Ερώτηση 20 (σελ. 156)

Τι είναι ο πεπτιδικός δεσμός;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ο πεπτιδικός δεσμός σχηματίζεται κατά την ένωση δύο αμινοξέων.

Λύση:

  1. Δύο α-αμινοξέα ενώνονται με απόσπαση H2O, σχηματίζοντας τον δεσμό –CO–NH– μεταξύ τους.

Απάντηση: Ο πεπτιδικός (ή αμιδικός) δεσμός είναι ο δεσμός –CO–NH– που σχηματίζεται όταν δύο α-αμινοξέα ενώνονται με ταυτόχρονη απόσπαση ενός μορίου H2O.

Ερώτηση 21 (σελ. 156)

Ποια η διαφορά πολυπεπτιδίων από πρωτεΐνες;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Η διαφορά είναι κυρίως θέμα μεγέθους/πολυπλοκότητας της αλυσίδας αμινοξέων.

Λύση:

  1. Τα πολυπεπτίδια είναι αλυσίδες αμινοξέων μικρότερου μήκους/πολυπλοκότητας.
  2. Οι πρωτεΐνες είναι μεγαλύτερες, πολυπλοκότερες αλυσίδες, με καθορισμένη πρωτογενή/δευτερογενή/τριτογενή δομή και βιολογική λειτουργία.

Ενδεικτική απάντηση: Τα πολυπεπτίδια είναι απλούστερες, μικρότερες αλυσίδες αμινοξέων, ενώ οι πρωτεΐνες είναι μεγαλύτερα, πολυπλοκότερα πολυπεπτίδια με συγκεκριμένη τρισδιάστατη δομή και βιολογικό ρόλο.

Πρόσεξε:

  • Δεν υπάρχει ένα απόλυτο όριο μεγέθους — η διάκριση είναι κυρίως λειτουργική/δομική.

Ερώτηση 22 (σελ. 156)

Τι είναι ο πολυμερισμός συμπύκνωσης και σε τι διαφέρει από εκείνον της προσθήκης;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Η διαφορά είναι αν αποσπάται ή όχι μικρό μόριο κατά την ένωση των μονομερών.

Λύση:

  1. Στον πολυμερισμό προσθήκης, τα μονομερή (συνήθως αλκένια) ενώνονται χωρίς απώλεια ατόμων.
  2. Στον πολυμερισμό συμπύκνωσης, τα μονομερή ενώνονται με ταυτόχρονη απόσπαση μικρού μορίου, όπως H2O.

Απάντηση: Ο πολυμερισμός συμπύκνωσης είναι η ένωση μονομερών με ταυτόχρονη απόσπαση μικρού μορίου (π.χ. H2O), σε αντίθεση με τον πολυμερισμό προσθήκης, όπου τα μονομερή (συνήθως αλκένια) ενώνονται χωρίς απώλεια ατόμων.

Ερώτηση 23 (σελ. 156)

Τι καλείται πρωτογενής δομή στα αμινοξέα;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ζητείται ο ορισμός συγκεκριμένου όρου δομής πρωτεϊνών.

Λύση:

  1. Η πρωτογενής δομή αφορά τη σειρά με την οποία διαδέχονται τα αμινοξέα κατά μήκος της αλυσίδας.

Απάντηση: Πρωτογενής δομή είναι η ακριβής αλληλουχία των αμινοξέων κατά μήκος της πρωτεϊνικής αλυσίδας.

Πρόσεξε:

  • Η ορθότητα της πρωτογενούς δομής είναι απαραίτητη προϋπόθεση για τη σωστή λειτουργία της πρωτεΐνης.

Ερώτηση 24 (σελ. 156)

Δώστε παραδείγματα πρωτεϊνών καθώς και τις λειτουργίες που επιτελούν.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανατρέχουμε στα παραδείγματα βιολογικού ρόλου που αναφέρει η θεωρία.

Λύση:

  1. Επιλέγουμε παραδείγματα από τις κατηγορίες που αναφέρει η θεωρία: ένζυμα, δομικές πρωτεΐνες, μεταφορείς, αντισώματα.

Ενδεικτική απάντηση: Ενδεικτικά: ένζυμα (καταλύουν αντιδράσεις), αιμοσφαιρίνη (μεταφορά O2), κερατίνη (δομή τριχών/νυχιών), αντισώματα (άμυνα του οργανισμού), κολλαγόνο (στήριξη/οστά).

Πρόσεξε:

  • Κριτήρια αξιολόγησης: τουλάχιστον 2-3 σωστά ζευγάρια πρωτεΐνης-λειτουργίας.

Ασκήσεις - Προβλήματα

Άσκηση 48 (σελ. 157)

Το προϊόν της αντίδρασης: H$_2$N-CH$_2$-CO-OH + H-NH-CH$_2$COOH \rightarrow H$_2$N-CH$_2$-CO-NH-CH$_2$-COOH είναι: α. μία πρωτεΐνη β. ένας εστέρας γ. ένα πολυπεπτίδιο δ. ένα διπεπτίδιο

Σκέψη / Μεθοδολογία: Δύο μόρια αμινοξέος (γλυκίνης) ενώνονται με έναν μόνο πεπτιδικό δεσμό — αυτό είναι εξ ορισμού διπεπτίδιο, όχι ολόκληρη πρωτεΐνη ή πολυπεπτίδιο (που χρειάζονται πολλά αμινοξέα).

Λύση:

  1. Παρατηρούμε ότι ενώνονται ακριβώς δύο μόρια αμινοξέος (γλυκίνη + γλυκίνη) με έναν πεπτιδικό δεσμό (–CO–NH–).
  2. Ένωση δύο αμινοξέων = διπεπτίδιο.

Απάντηση: δ. ένα διπεπτίδιο

Πρόσεξε:

  • Πολυπεπτίδιο/πρωτεΐνη θα χρειαζόταν πολλά (όχι μόνο δύο) αμινοξέα στην αλυσίδα.

Άσκηση 49 (σελ. 157)

Μεταξύ των αμινοξέων αλανίνη, NH$_2$-CH(CH$_3$)-COOH και γλυκίνη, πόσα και ποια διπεπτίδια μπορούν να δημιουργηθούν; Σε τι τυχόν διαφέρουν;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Με 2 διαφορετικά αμινοξέα, κάθε ένα μπορεί να βρίσκεται στην αρχή ή στο τέλος της αλυσίδας, και υπάρχουν και τα δύο «ομο-διπεπτίδια» (ίδιο αμινοξύ διπλά).

Λύση:

  1. Ονομάζουμε Αλα (αλανίνη) και Γλυ (γλυκίνη).
  2. Δυνατοί συνδυασμοί (σειρά σημαντική): Αλα-Αλα, Γλυ-Γλυ, Αλα-Γλυ, Γλυ-Αλα.
  3. Σύνολο: 4 διπεπτίδια.
  4. Το Αλα-Γλυ και το Γλυ-Αλα διαφέρουν στη σειρά σύνδεσης (ποιο αμινοξύ συνεισφέρει την ελεύθερη –NH2 και ποιο την ελεύθερη –COOH), άρα είναι διαφορετικές ενώσεις (δομικά ισομερή).

Απάντηση: Μπορούν να προκύψουν 4 διπεπτίδια: Αλα-Αλα, Γλυ-Γλυ, Αλα-Γλυ και Γλυ-Αλα. Τα δύο «μεικτά» (Αλα-Γλυ και Γλυ-Αλα) διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τη σειρά σύνδεσης των δύο αμινοξέων.

Πρόσεξε:

  • Η σειρά σύνδεσης έχει σημασία — Αλα-Γλυ ≠ Γλυ-Αλα, ακριβώς όπως και στις πρωτεΐνες η αλληλουχία (πρωτογενής δομή) καθορίζει διαφορετικό μόριο.

Άσκηση 50 (σελ. 157)

Πόσα διπεπτίδια μπορούν να προκύψουν από συνδυασμό 20 διαφορετικών αμινοξέων; Θυμηθείτε ότι μεταξύ 2 προκύπτουν δύο, μεταξύ τριών 9 κ.ο.κ.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ο υπαινιγμός δείχνει το μοτίβο: για κάθε ζεύγος διαφορετικών αμινοξέων προκύπτουν 2 «μεικτά» διπεπτίδια (με τη σειρά να έχει σημασία), και επιπλέον υπάρχει από ένα «ομο-διπεπτίδιο» για κάθε αμινοξύ μόνο του. Ο συνολικός τύπος είναι ν² (όπου ν το πλήθος αμινοξέων), όπως επιβεβαιώνεται από το παράδειγμα των 3 αμινοξέων (3²=9).

Λύση:

  1. Έλεγχος του μοτίβου με ν=3: 3 ομο-διπεπτίδια (ΑΑ, ΒΒ, ΓΓ) + 6 μεικτά (ΑΒ,ΒΑ,ΑΓ,ΓΑ,ΒΓ,ΓΒ) = 9 = 3². Επιβεβαιώνεται ο τύπος ν².
  2. Για ν=20 διαφορετικά αμινοξέα: αριθμός διπεπτιδίων = ν² = 20² = 400.

Απάντηση: 400 διπεπτίδια.

Πρόσεξε:

  • Ο τύπος ν² μετράει όλα τα δυνατά διπεπτίδια, συμπεριλαμβανομένων και των «ομο-διπεπτιδίων» (ίδιο αμινοξύ και στις δύο θέσεις) — επιβεβαιώνεται από τον υπαινιγμό της εκφώνησης (ν=3 → 9).

Άσκηση 51 (σελ. 158)

Οι πρωτεΐνες μπορούν να θεωρηθούν φυσικά ......... ή πολυμερή.........

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ζητούνται δύο συμπληρωματικοί χαρακτηρισμοί των πρωτεϊνών ως πολυμερή.

Λύση:

  1. Οι πρωτεΐνες είναι φυσικά (όχι συνθετικά) πολυμερή, και συγκεκριμένα πολυμερή συμπύκνωσης (πολυαμίδια).

Απάντηση: Οι πρωτεΐνες μπορούν να θεωρηθούν φυσικά πολυαμίδια ή πολυμερή συμπύκνωσης.

Άσκηση 52 (σελ. 158)

Η C$_2$H$_5$NH$_2$, το CH$_3$COOH και το NH$_2$CH$_2$COOH έχουν αντιστοίχως σημεία τήξης -81, 17 και 233 °C. Αυτό οφείλεται στις διαφορετικές μοριακές μάζες ή στην ύπαρξη διαφορετικών δυνάμεων άρα και δεσμών μεταξύ των μορίων τους; Τι είδους δυνάμεις αναμένετε να υπάρχουν στα ανωτέρω δύο τελευταία;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Οι τρεις ενώσεις έχουν παρόμοιες, μικρές μοριακές μάζες, άρα η τεράστια διαφορά στα σ.τ. δεν εξηγείται από τη μάζα — οφείλεται στη φύση των διαμοριακών δυνάμεων.

Λύση:

  1. Οι μοριακές μάζες των τριών ενώσεων είναι συγκρίσιμες (μικρές), άρα η μεγάλη διαφορά στα σ.τ. δεν μπορεί να εξηγηθεί μόνο από τη μάζα.
  2. Η αιθυλαμίνη σχηματίζει ασθενέστερους δεσμούς υδρογόνου (N–H···N) — χαμηλότερο σ.τ.
  3. Το οξικό οξύ σχηματίζει ισχυρότερους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ καρβοξυλομάδων (συχνά διμερή) — ενδιάμεσο σ.τ.
  4. Η γλυκίνη (αμινοξύ) υπάρχει ως αμφιιόν (zwitterion, H3N+-CH2-COO-) λόγω ταυτόχρονης παρουσίας όξινης και βασικής ομάδας στο ίδιο μόριο — σχηματίζει ισχυρούς ιοντικούς δεσμούς μεταξύ μορίων, όπως σε ένα ιοντικό στερεό, εξηγώντας το πολύ υψηλό σ.τ. (233 °C).

Ενδεικτική απάντηση: Η διαφορά οφείλεται στις διαφορετικές διαμοριακές δυνάμεις, όχι στη μοριακή μάζα (που είναι παρόμοια). Στην αιθυλαμίνη και το οξικό οξύ αναμένονται δεσμοί υδρογόνου· στη γλυκίνη αναμένονται ισχυρές ιοντικές έλξεις, λόγω ύπαρξης της ένωσης ως αμφιιόν (zwitterion).

Πρόσεξε:

  • Η γλυκίνη, όπως και όλα τα αμινοξέα, υπάρχει κυρίως ως αμφιιόν και όχι με ελεύθερες ομάδες –NH2/–COOH — αυτό εξηγεί τη «στερεοποίηση» σε πολύ υψηλότερη θερμοκρασία.

Άσκηση 53 (σελ. 158)

Ένα αμινοξύ το οποίο απομονώθηκε από έναν ιστό ζώου αναλύθηκε και βρέθηκε να περιέχει 18,65% N. Το αμινοξύ αυτό είναι: α. η γλυκίνη β. η αλανίνη γ. η σερίνη (HO-CH$_2$-CH(NH$_2$)-COOH)

Σκέψη / Μεθοδολογία: Υπολογίζουμε το %N για κάθε υποψήφιο αμινοξύ (1 άτομο N ανά μόριο σε όλα) και συγκρίνουμε με το δοσμένο 18,65%.

Λύση:

  1. Γλυκίνη NH2CH2COOH (C2H5NO2): Mr = 2(12)+5(1)+14+2(16) = 75. %N = 14/75×100 ≈ 18,67%.
  2. Αλανίνη CH3CH(NH2)COOH (C3H7NO2): Mr = 3(12)+7(1)+14+2(16) = 89. %N = 14/89×100 ≈ 15,73%.
  3. Σερίνη HOCH2CH(NH2)COOH (C3H7NO3): Mr = 3(12)+7(1)+14+3(16) = 105. %N = 14/105×100 ≈ 13,33%.
  4. Το 18,67% της γλυκίνης ταιριάζει (με μικρή στρογγυλοποίηση) με το δοσμένο 18,65%.

Απάντηση: α. η γλυκίνη

Πρόσεξε:

  • Η μικρή απόκλιση (18,65% δοσμένο έναντι 18,67% υπολογισμένο) οφείλεται σε στρογγυλοποίηση ατομικών μαζών — παραμένει σαφώς η πλησιέστερη τιμή.

Άσκηση 54 (σελ. 158)

Ποσότητα CH$_3$CH(NH$_2$)COOH (αλανίνη) θερμαίνεται με διάλυμα HNO$_2$, οπότε παράγονται 448 cm$^3$ N$_2$ αναγόμενα σε πρότυπες συνθήκες (μέθοδος Van Slyke). Υπολογίστε την ποσότητα της αλανίνης.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Κάθε mol αμινοξέος με πρωτοταγή αμινομάδα δίνει 1 mol N2 με HNO2 (μέθοδος Van Slyke). Βρίσκουμε τα mol N2 από τον όγκο σε STP, και άρα τα mol και τη μάζα της αλανίνης.

Λύση:

  1. n(N2) = V/22400 = 448/22400 = 0,0200 mol (STP: 1 mol αερίου = 22400 cm³).
  2. Αναλογία αλανίνης:N2 = 1:1 (μέθοδος Van Slyke), άρα n(αλανίνης) = 0,0200 mol.
  3. Mr(αλανίνης) = 3(12)+7(1)+14+2(16) = 89.
  4. Μάζα αλανίνης = n × Mr = 0,0200 × 89 = 1,78 g.

Απάντηση: Η ποσότητα της αλανίνης είναι 1,78 g (0,0200 mol).

Πρόσεξε:

  • Η αναλογία αμινοξέος:N2 είναι 1:1 μόνο όταν το αμινοξύ έχει μία πρωτοταγή αμινομάδα, όπως εδώ.