(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.)
Ποια είναι τα βιοπολυμερή;
Σκέψη / Μεθοδολογία: Ζητούνται οι τρεις κύριες κατηγορίες φυσικών πολυμερών των οργανισμών.
Λύση:
Απάντηση: Οι πολυσακχαρίτες, οι πρωτεΐνες και τα νουκλεϊνικά (πυρηνικά) οξέα.
Τι είναι ο πεπτιδικός δεσμός;
Σκέψη / Μεθοδολογία: Ο πεπτιδικός δεσμός σχηματίζεται κατά την ένωση δύο αμινοξέων.
Λύση:
Απάντηση: Ο πεπτιδικός (ή αμιδικός) δεσμός είναι ο δεσμός –CO–NH– που σχηματίζεται όταν δύο α-αμινοξέα ενώνονται με ταυτόχρονη απόσπαση ενός μορίου H2O.
Ποια η διαφορά πολυπεπτιδίων από πρωτεΐνες;
Σκέψη / Μεθοδολογία: Η διαφορά είναι κυρίως θέμα μεγέθους/πολυπλοκότητας της αλυσίδας αμινοξέων.
Λύση:
Ενδεικτική απάντηση: Τα πολυπεπτίδια είναι απλούστερες, μικρότερες αλυσίδες αμινοξέων, ενώ οι πρωτεΐνες είναι μεγαλύτερα, πολυπλοκότερα πολυπεπτίδια με συγκεκριμένη τρισδιάστατη δομή και βιολογικό ρόλο.
Πρόσεξε:
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:
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.
Τι καλείται πρωτογενής δομή στα αμινοξέα;
Σκέψη / Μεθοδολογία: Ζητείται ο ορισμός συγκεκριμένου όρου δομής πρωτεϊνών.
Λύση:
Απάντηση: Πρωτογενής δομή είναι η ακριβής αλληλουχία των αμινοξέων κατά μήκος της πρωτεϊνικής αλυσίδας.
Πρόσεξε:
Δώστε παραδείγματα πρωτεϊνών καθώς και τις λειτουργίες που επιτελούν.
Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανατρέχουμε στα παραδείγματα βιολογικού ρόλου που αναφέρει η θεωρία.
Λύση:
Ενδεικτική απάντηση: Ενδεικτικά: ένζυμα (καταλύουν αντιδράσεις), αιμοσφαιρίνη (μεταφορά O2), κερατίνη (δομή τριχών/νυχιών), αντισώματα (άμυνα του οργανισμού), κολλαγόνο (στήριξη/οστά).
Πρόσεξε:
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:
Απάντηση: δ. ένα διπεπτίδιο
Πρόσεξε:
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:
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:
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:
Απάντηση: 400 διπεπτίδια.
Πρόσεξε:
Οι πρωτεΐνες μπορούν να θεωρηθούν φυσικά ......... ή πολυμερή.........
Σκέψη / Μεθοδολογία: Ζητούνται δύο συμπληρωματικοί χαρακτηρισμοί των πρωτεϊνών ως πολυμερή.
Λύση:
Απάντηση: Οι πρωτεΐνες μπορούν να θεωρηθούν φυσικά πολυαμίδια ή πολυμερή συμπύκνωσης.
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:
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:
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:
Απάντηση: α. η γλυκίνη
Πρόσεξε:
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:
Απάντηση: Η ποσότητα της αλανίνης είναι 1,78 g (0,0200 mol).
Πρόσεξε: