Концентрация свободных аминокислот в растворе белка равна 0,01 мкмоль/л. Растворитель удален нагреванием и замещен таким же объемом серной кислоты. Через 24 ч концентрация свободных аминогрупп оказалась равной 0,04 мкмоль/л. Какой процесс происходит, можно ли его выразить количественно?

Все многообразие белков построено из α-аминокислот. Общее число α-

аминокислот, входящих в их состав, близко к 70. Среди них выделяется груп-

па из 20 наиболее важных α-аминокислот, постоянно встречающихся во всех

белках. Аминокислоты — кристаллические вещества, растворимые в воде. В

твердом состоянии­ α-аминокислоты существуют в виде биполярного иона. α-

Аминокислоты — гетерофункциональные соединения, содержащие карбок-

сильную группу и аминогруппу­ у одного и того же α-углеродного атома.

Принцип построения α-аминокислот, т. е. нахождения у одного и того же

атома углерода двух различных функциональных групп, радикала и атома во-

дорода, предопределяет­ хиральность (асимметричность) α-углеродного ато-

ма (исключение составляет глицин). Почти все природные α-аминокислоты

принадлежат к L-ряду (расположение аминогруппы в проекционной формуле

Фишера слева).

Использование для построения белков живых организмов только энантио-

меров L-ряда имеет важнейшее значение для формирования пространственной

структуры белков и проявления ими биологической активности.

α-Аминокислоты являются амфотерными соединениями, что обусловле-

но наличием­ в их молекулах функциональных групп кислотного и основно-

го характера. Поэтому­ α-аминокислоты образуют соли как со щелочами, так

и с кислотами:

В водном растворе α-аминокислоты существуют в виде равновесной смеси

биполярного иона, катионной и анионной форм молекул. Положение равнове-

сия зависит от рН среды:

Ионное строение придает некоторые особенности α-аминокислотам: высо-

кую температуру плавления (выше 200 °С), нелетучесть, растворимость в

воде, что является важным фактором в обеспечении их биологического

функциони­ рования, их всасываемость, транспорт в организме и т. п.

Положение равновесия, т. е. соотношение разных форм α-аминокислоты в

водном растворе при определенных значениях рН, существенно зависит от

строения радикала, главным образом от наличия в нем ионогенных групп,

играющих­ роль дополнительных кислотных или основных групп. Общим для

всех α-аминокислот является преобладание катионных форм в сильнокис-

лых (рН 1–2) и анионных — в сильнощелочных (рН 13–14) средах.

Значение рН, при котором концентрация биполярных ионов максимальна,

называется изоэлектрической точкой (ИЭТ, pI). Значение pI определяется по

уравнению: pI = ½ (pK1 + рK2). Величина рК (отрицательный десятичный

логарифм­ константы диссоциации) характеризует кислотные и основныесвой-ства карбоксильной и аминогрупп.

Дорогой ученик,

Чтобы решить эту задачу, мы должны проанализировать, что происходит с концентрацией свободных аминокислот в растворе белка после замещения растворителя серной кислотой.

1. Исходные данные: Концентрация свободных аминокислот в растворе белка (К1) = 0,01 мкмоль/л.
2. Через 24 часа концентрация свободных аминокислот после замещения серной кислоты (К2) = 0,04 мкмоль/л.

Мы видим, что концентрация свободных аминокислот увеличилась после замещения растворителя. Рассмотрим возможные объяснения для этого.

Процесс, который происходит, является гидролизом пептидных связей в белке. Гидролиз пептидных связей - это реакция, при которой пептиды или белки разлагаются на аминокислоты при взаимодействии с водой или кислотами, такими как серная кислота.

В нашем случае, после замещения растворителя серной кислотой, происходит гидролиз пептидных связей в белке, что приводит к образованию свободных аминокислот. Это объясняет увеличение концентрации свободных аминокислот в растворе.

Теперь мы можем попытаться выразить этот процесс количественно с помощью реакционных уравнений и расчетов.

Предположим, что исходная концентрация свободных аминокислот K1 в растворе белка образуется из n молекул белка. Тогда концентрация свободных аминокислот К1 можно выразить следующим образом:

K1 = n / V

где n - количество молекул свободных аминокислот, V - объем раствора.

После гидролиза n молекул белка превращаются в n молекул свободных аминокислот при объеме растворителя, равном V. Тогда концентрация свободных аминокислот К2 можно выразить следующим образом:

K2 = (n / V)

Мы знаем, что К1 = 0,01 мкмоль/л и K2 = 0,04 мкмоль/л. Подставляя их в уравнение, получим:

0,01 мкмоль/л = (n / V)

0,04 мкмоль/л = (n / V)

Теперь мы можем решить систему уравнений для нахождения n и V. Разделим уравнения:

(0,04 мкмоль/л) / (0,01 мкмоль/л) = (n / V)

4 = (n / V)

Теперь у нас есть соотношение между n и V:

n = 4V

Таким образом, мы можем выразить количество молекул свободных аминокислот, образовавшихся после гидролиза, через объем раствора. К сожалению, без знания конкретного объема раствора или количества молекул свободных аминокислот, мы не можем точно вычислить значения n и V.

Итак, в ответе на вопрос мы можем сказать, что процесс, происходящий после замещения растворителя серной кислотой, связан с гидролизом пептидных связей в белке, в результате которого образуются свободные аминокислоты. Мы можем выразить этот процесс количественно с помощью уравнения n = 4V, но для точного значения нам необходимо знать объем раствора или количество молекул свободных аминокислот.

Надеюсь, что это подробное объяснение помогло вам понять процесс и решить задачу. Если у вас возникнут еще вопросы, не стесняйтесь задавать их. Успехов в учебе!