Lenindzher Основы биохимии т.1 (1128695), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Сильно выраженное сцепление молекул в жидкой воде, обусловленное влиянием межмолекулярных водородных связей, обеспечивает эффективный перенос в растениях растворенных питательных веществ от корней к листьям в процессе транспнрации. Даже то, что лед имеет более низкую плотность по сравнению с жидкой водой и поэтому всплывает в ней, приводит к важным биологическим последствиям в жизненных циклах водных организмов. Однако наиболее существенным для живых организмов является тот факт, что многие важные биологические свойства макромолекул, в частности белков и нуклеиновых кислот, обусловлены нх НтСО, Н' + НСО, Глк ВОДА КВ «Кислые» дожди возникают при взаимодействии дождевой волы с содержащимися в атмосфере двуокисью серы и окислами азота, образующимися в результате сжигания угля н нефти, содержащих небольшие количества соединений серы и азота.
Таким образом, дождевая вола превращается ло существу в разбавленный раствор серной и азотной кислот. Тепловые электростанции и металлургические предприятия, сжигающие уголь и нефть, обычно снабжены высокими дымовыми трубами. через которые продукты сгорания выбрасываются в атмосферу, чтобы исключить загрязнение нижних слоев воздуха, поэтому верхние слои атмосферы нап огромными областями земного шара оказались загрязненными гтнми кислотами, выпадающими на землю в виде дождя. Иногда местные дожди мог у| быть особенно кислыми: во время ливней в Шотландии в !974 г. дожпевая вода имела рН 2,4 (более низкая величина, чем рН уксуса!) Вследствие «кислых» дождей вода во многих озерах Скандинавских стран„восточной части Канады, северной части Новой Англии, а также в горах Адирондака и в Флориде стала настолько кислой, что рыба в этих озерах частична нли полностью погибла, так как мно~ие виды рыб не выносят кислотйости ниже рН 5.
Более того, повышение кислаз ности ВЬ- пы уже вызвало нарушение неустойчивого равновесия между животными и растениями в некоторых пресноводных эколо- ~ ических системах. Поскольку в будущем количество сжигаемого угля увеличится, можно ожида.гь, что зто приведет к еще большей загрязненности запасов пресной воды, если тепловые электростанции н металлургические предприятия не будут снабжены эффективными установками, препотвращающими выброс загрязняюп1ях веществ в атмосферу. Краткое содержание г лавы Вода . эта самое распространенное соединеняе в живых организмах, Относительно высокие значения температуры замерзания, температуры кипения и теп- лоты испарения воды обусловлены сильными межмолекулярными взаимопействиями, проявляющимися в форме многочисленных вопородных связей между соседними молекулами волы.
Жидкая вода состоит из короткоживущих скоплений (кластеров) молекул, связанных друг с лругом водородными связями. Полярность волы и сильно выраженная способность ее молекул образовывать водородные связи делает воду прекрасным расгворитепем для многих ионных соединений и лругих веществ, имеющих полярные молекулы. Вода диспергирует также амфипатическне вегцества. например мыла, с образованием врегатов молекул, называемых мицеллами. в которых гндрофобные группы спрятаны внутри н не контактирукп с водой, тогда как заряженные группы расположены на внешней поверхности. Вола очень слабо диссоциирует, образуя ионы Н' и ОН . В разбавленных водных растворах концентрации ионов Н' и ОН связаны между собой обратной зависимостью: К„= = [Н~1 [ОН ~ = !.
(О '4 (при 25'С), Концентрацию ионов водорода в биологических системах обычно выражают в виде рН, величина которого численно равна отрицательному логарифму концентрации ионов Н'(рН = — (й[Н ]). Величину рН водных растворов измеряют при помощи стеклянных электродов, чувствительных к концентрации напав Н'. Кислоты можно определить как лоноры протонов, а основания- как акцепторы протонов. Сопряженная кислотноасновная пара состоит из донора протона НА и соответсгвукяцего ему акцептора протона А . Сгюсобность кислоты НА о~давать свой протон характеризуется ее константой диссоциации < [Н+! [НА ! [НА! или величиной рК', определяемой как — (йК'.
Величина рН водного раствора слабой кислоты количественно связана со значением ее рК' и с отношением ЧАСТЬ 1. БИОМОЛБКУЛЫ ЛИТЕРАТУРА сн, ,! НΠ— СН» — СН» — зы — СН, + СН» — С вЂ” О- + Н ! СН„ О Холин Ацетат Ацетиьхахип Вопросы и задачи концентраций ее протонна-донорной и протонно-акцепторной форм. Сопряженная кислотно-оснбвная пара может функционировать в качестве буфера, препятствующего изменениям рН при добавлении к раствору шелочи или кислоты; ее буферная емкость максимальна при значении рН, численно равном ее рК'.
Наиболее важными в биологическом отношении буферными нарами являются Нэсоз — НСОЗ и Н,РОь -НРОлэ . Каталитическая активность ферментов сильно зависит от рН. Са))тпыгг П. М„уепуеа Л Ваьы Сйепиь1гу." Оепега1, Огйашс, В!о!ад!са), %агй, )Че»ч Уагк, 1980. Полезно просмотреть как этот, так и другие учебники общей химии. П!сй П.А.Т. Сей %а1ег, Вице»в»анйь, %а»Ы- пй(оп, !966.
Свойства н функции воды в живых организмах. Ейеябегд П., Каигтанп И! Тйе В!гас!иге елд Ргарот!еь а(%ашг, Ох(оп1 ()и!тегь!гу Ргеьь, Гтг Еа»чп, )»).3„!969. Трактовка физической химии воды, рассчитанная на подп»- тавленных читателей. Ййекь 6. Е„И'Ндйг й. Г„байаюау Л А»., Вш!т Т.л. Асй йаш, Бс».
Аш„241, 43-51, О Ыи (1979!. Мои»дате»у Л„Б»»епьап С. А. Оиатпа»гке Ргаыешь»п В!ас)»епвса) Бс!епсш, 2д еб., Ггеегпап, Бап Ггапснса, !976. Беде! й Н. В!ас)»аписа! Са!си!айопь, 20 еб., %йеу, Нть Тога, 1976. Байьит А. К. Т)»е Бга!е о( %агег )п Кед Сей», Бс), Аш., 244, 88-96, ГеЬгиагу (1971). Статья, посвященная исследованию структуры воды в клетке. О СН» Н»О (! „! СН,— С вЂ” Π— СН» — СН,— "Н вЂ” СН, — '- сн, 1. Аьтамсбильнмй анти!бриз. В качестве вешесгва, понюкаюшега температуру замерзания воды в ралиатаре автомобиля, обычна используется зтнленгликаль . спирт, садержаший две гндраксильные группы (СН ОН вЂ” СН»ОН). Рассчитайте, какова должна быть приблизительная концентрация этнленгликоля, которая будет достаточной лля предатврашепня за- мерзания воды при — 18'С.
2. Имитаиия уксуса. Олин из способов приготовления уксуса (атнюдь не лучший) состоит проста в том, чта уксусную кислоту, единственный кислый компонент уксуса, разводят водой да нужного РН (см. табл. 4-4 и рис. 4-9) и добавляют соответствующие приправы. Уксусная кислота при 25 С представляет собой жидкость с плотностью 1,049 г/мл. Рассчитайте, какое количество уксусной кислоты нужно раствори»ь в дистиллированной воде, чтобы получить ! л раствора, имитнруюшего уксус. Кислотность желу»)очной соляной кислоты. В клинических лабораториях лля определения кислатнасги желудочного сока аттитравывают 10,0 мл желудочнага сока, взятага через несколько часов после еды, 0„1 н растворам )ЧаОН до ней- тральной реакции. Допустим, чта лля этого потребовалась 7,2 мл раствора )ЧаОН.
Так как желудок к этому времени уже не содержит непереваренной пищи нли напитков, никаких буферов в нем нет. Какова величина рН желудочного сока? 4. Измерение содержания аиьтилхалина па изменению рН. Концентрацию нейроме- длатара ацетилхолнна можно определить па изменению РН, сопровождающему гндролнз ацетнлхалина, Прн ннкубацня ацетнлхалина с каталитнческнмн калнчествамн фермента ацетилхалннэстеразы ан количественно преврашается в халин н уксусную кислоту. которая днссоцинрует с образованием ацетат-иона и иона водорода: Согласна данным анализа, водный раствор, содержащий неизвестное количество ацетилхалина объемом 15 мл, имел рН 7,65. После ннкубации с ацетилхалинэстеразай рН раствора снизился да 6,87. Сколько молей ацетнлхалина содержалось в 15 мл нсхалнога раствора, если считать, чта в анализируемой смеси ат. суэствавали буферы7 105 ГЛ. 4.
ВОЛА Задача 7 0" Нензойнвя кислота рК' — 5 Венэоат-ися (заряженный) растворим в ваде нсраптворима в воде Н Пирилянвй-вон рК' — 5 В-Нафгол рК' — 1О 5. Смысл величиям рК' кислоты. Согласно одному нэ наиболее широко распространенных определений рК', эта величина есть не что иное, как рН, при когором кислота ионизирована на 507м т.е. представляет собой смесь недиссоциированных молекул кислоты и сопряженного с ней основания в соотношении 50:50. Докажите, что это правильно, исходя из выражения для константы равновесия.
б. Свойства буфера. Аминокислота глицин часто используется в биохимической практике в качестве главной составной части буферного раствора. Аминогруппа глицииа, имеющая рК' 9,3, может существовать либо в протонираванной форме (- — ХНз ), либо в виде свободного основания ( — ИН ], которые находятся между собой в равновесии: — Нн т — НН + Н'. а) В каком интервале рН глнцин можег быть использован в качестве эффективного буфера за счет его аминогруппы7 б) Какова доля молекул глицина, имеющих в 0,1 М растворе при рН 9,0 аминогруппу в протонированной форме ( — )чн )7 в) Какой объем 5 М раствора КОН нулгно лобавить к 1,0 л 0,1 М раствора глицина (рН 9,0), чтобы величина рН смеси была равна точно 10,07 г) Каково должно быть численное соотношение мткду величинами рН раствора и рК' аминогруппы глицнпа, чтобы у 99",.', молекул глицина аминогрупп» находилась в протонированной форме7 7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
