Допустим, у вас есть неизвестный образец пищи. Как определить его состав? Биология предлагает удивительный трюк: добавьте правильный химический реагент, и цвет покажет вам…
English narration · English + 中文 subtitles burned in · Английское озвучивание · Английский + китайские субтитры (встроенные)
2.1
Testing for biological molecules · Тестирование биологических молекул
Syllabus · Программа
English
describe and carry out the Benedict’s test for reducing sugars, the iodine test for starch, the emulsion test for lipids and the biuret test for proteins
describe and carry out a semi-quantitative Benedict’s test on a reducing sugar solution by standardising the test and using the results (time to first colour change or comparison to colour standards) to estimate the concentration
describe and carry out a test to identify the presence of non-reducing sugars, using acid hydrolysis and Benedict’s solution
Русский
опишите и проведите тест Бенедикта на восстанавливающие сахара, тест с йодом на крахмал, эмульсионный тест на липиды и биуретовый тест на белки
опишите и проведите полуквантитативный тест Бенедикта на раствор восстанавливающего сахара, стандартизируя тест и используя результаты (время до первого изменения цвета или сравнение со цветовыми эталонами) для оценки концентрации
описать и провести тест для выявления нередуцирующих сахаров, используя кислотный гидролиз и раствор Бенедикта
Source: Cambridge International syllabus · Источник: Программа Cambridge International
English
Living things are built from four main kinds of large molecule 分子: carbohydrates 碳水化合物, lipids 脂质, proteins 蛋白质 and nucleic acids 核酸. You can use simple chemical tests to find out which kinds are present in a sample.
Test
What it finds
Method
Positive result
Benedict's test
reducing sugar 还原糖
add Benedict's solution and heat in a water bath
blue changes to green, yellow, orange, then brick-red precipitate 沉淀
iodine test
starch 淀粉
add orange-brown iodine 碘 solution
colour changes to blue-black
emulsion test
lipid
mix sample with ethanol, then pour into water
a white, cloudy emulsion 乳浊液 forms
biuret 双缩脲 test
protein
add biuret solution at room temperature
blue changes to purple
Semi-quantitative Benedict's test
The normal Benedict's test only tells you "yes or no". A semi-quantitative 半定量 test gives a rough amount. First you standardise 标准化 the test: you run it on solutions of known concentration 浓度 and record the result for each. Then you can estimate an unknown by either:
the time to the first colour change (more sugar changes colour faster), or
comparing the final colour to your set of colour standards.
Testing for non-reducing sugars
Some sugars, such as sucrose, are non-reducing sugar 非还原糖: they give a negative Benedict's test. To detect them:
Do a normal Benedict's test first. It stays blue (no reducing sugar).
Take a fresh sample and add dilute hydrochloric acid 盐酸, then heat. This acid hydrolysis breaks the sugar into smaller reducing sugars.
Cool, then neutralise 中和 the acid with sodium hydrogencarbonate.
Now do the Benedict's test again. A brick-red colour shows a non-reducing sugar was present.
Worked example. A solution gives a negative Benedict's test. It is then boiled with dilute hydrochloric acid, neutralised with sodium hydrogencarbonate, and re-tested with Benedict's - now it turns brick-red. What was present, and why is each step needed? The first negative result rules out a reducing sugar. Boiling with acid hydrolyses the glycosidic bond, splitting a non-reducing sugar such as sucrose into its reducing monosaccharides. The neutralising step is essential because Benedict's only works in alkaline conditions - skip it and the test fails even when sugar is present. The positive re-test therefore shows a non-reducing sugar was there all along. Quote the first, negative test as part of the answer: without it, the final red colour cannot tell a non-reducing sugar from a reducing one.
Русский
Живые организмы построены из четырех основных видов крупных молекул: углеводов, липидов, белков и нуклеиновых кислот. Вы можете использовать простые химические реакции, чтобы определить, какие из них присутствуют в образце.
Реакция Бенедикта: синий цвет переходит в зеленый, затем оранжевый и finally кирпично-красный по мере увеличения количества восстанавливающего сахара.
Тест
Что обнаруживает
Метод
Положительный результат
Реакция Бенедикта
восстанавливающий сахар
добавьте раствор Бенедикта и нагрейте в водяной бане
синий цвет меняется на зеленый, желтый, оранжевый, затем выпадает кирпично-красный осадок
Йодный тест
крахмал
добавьте оранжево-коричневый раствор иода
цвет меняется на сине-черный
Эмульсионный тест
липид
смешайте образец со спиртом, затем влейте в воду
образуется белый мутный эмульсия
Реакция Биурета
белок
добавьте реактив Биурета при комнатной температуре
синий цвет меняется на фиолетовый
Полуквантитативный тест Бенедикта
Обычная реакция Бенедикта дает только ответ «да» или «нет». Полуквантитативный тест дает приблизительное количество вещества. Сначала вы стандартизируете тест: проводите его на растворах известной концентрации и фиксируйте результат для каждого. Затем можно оценить неизвестное количество одним из следующих способов:
время до первого изменения цвета (больше сахара — быстрее изменение цвета), или
сравнения конечного цвета с вашим набором цветовых стандартов.
Тестирование на невосстанавливающие сахара
Некоторые сахара, например сахароза, являются невосстанавливающими сахарами: они дают отрицательную реакцию Бенедикта. Для их выявления:
Сначала проведите обычную реакцию Бенедикта. Цвет остается синим (нет восстанавливающего сахара).
Возьмите свежий образец и добавьте разбавленную соляную кислоту, затем нагрейте. Эта кислотная гидролиз расщепляет сахар на более мелкие восстанавливающие сахара.
Остудите, затем нейтрализуйте кислоту гидрокарбонатом натрия.
Теперь снова проведите реакцию Бенедикта. Кирпично-красный цвет указывает на наличие невосстанавливающего сахара.
Тестирование на невосстанавливающий сахар: сначала гидролизуйте его кислотой, тогда второй тест Бенедикта станет красным.
Разобранный пример. Раствор дает отрицательную реакцию Бенедикта. Затем его кипятят с разбавленной соляной кислотой, нейтрализуют гидрокарбонатом натрия и повторно тестируют реакцией Бенедикта — теперь он становится кирпично-красным. Что присутствовало изначально и почему необходим каждый шаг? Первый отрицательный результат исключает наличие восстанавливающего сахара. Кипячение с кислотой гидролизует гликозидную связь, расщепляя невосстанавливающий сахар, такой как сахароза, на восстанавливающие моносахариды. Шаг нейтрализации обязателен, потому что реакция Бенедикта работает только в щелочных условиях — если его пропустить, тест не сработает даже при наличии сахара. Поэтому положительный повторный тест показывает, что изначально там был невосстанавливающий сахар. Цитируйте первый, отрицательный тест в ответе: без него финальный красный цвет не позволяет отличить невосстанавливающий сахар от восстанавливающего.
Explore · Исследовать
Testing for a non-reducing sugar · Тестирование на нередуцирующий сахар
Step through the trick: a non-reducing sugar stays blue, so you hydrolyse it with acid, neutralise, then re-test. · Проход через хитрость: нередуцирующий сахар остается синим, поэтому его гидролизируют кислотой, нейтрализуют, затем повторно тестируют.
2.2
Carbohydrates · Углеводы
Syllabus · Программа
English
describe and draw the ring forms of α-glucose and β-glucose
define the terms monomer, polymer, macromolecule, monosaccharide, disaccharide and polysaccharide
state the role of covalent bonds in joining smaller molecules together to form polymers
state that glucose, fructose and maltose are reducing sugars and that sucrose is a non-reducing sugar
describe the formation of a glycosidic bond by condensation, with reference to disaccharides, including sucrose, and polysaccharides
describe the breakage of a glycosidic bond in polysaccharides and disaccharides by hydrolysis, with reference to the non-reducing sugar test
describe the molecular structure of the polysaccharides starch (amylose and amylopectin) and glycogen and relate their structures to their functions in living organisms
describe the molecular structure of the polysaccharide cellulose and outline how the arrangement of cellulose molecules contributes to the function of plant cell walls
state that triglycerides are non-polar hydrophobic molecules and describe the molecular structure of triglycerides with reference to fatty acids (saturated and unsaturated), glycerol and the formation of ester bonds
relate the molecular structure of triglycerides to their functions in living organisms
describe the molecular structure of phospholipids with reference to their hydrophilic (polar) phosphate heads and hydrophobic (non-polar) fatty acid tails
Русский
описать и нарисовать кольцевые формы α-глюкозы и β-глюкозы
определить термины мономер, полимер, макромолекула, моносахарид, дисахарид и полисахарид
указать роль ковалентных связей в соединении меньших молекул вместе для образования полимеров
указать, что глюкоза, фруктоза и мальтоза являются редуцирующими сахарами, а сахароза — нередуцирующим сахаром
описать образование гликозидной связи при конденсации с упоминанием дисахаридов, включая сахарозу, и полисахаридов
описать разрыв гликозидной связи в полисахаридах и дисахаридах путем гидролиза, с упоминанием теста на нередуцирующие сахара
описать молекулярную структуру полисахаридов крахмала (амилоза и амилопектин) и гликогена и связать их структуры с функциями в живых организмах
описать молекулярную структуру полисахарида целлюлозы и изложить, как расположение молекул целлюлозы способствует функции клеточных стенок растений
указать, что триглицериды являются неполярными гидрофобными молекулами, и описать молекулярную структуру триглицеридов с упоминанием жирных кислот (насыщенных и ненасыщенных), глицерина и образования эфирных связей
связать молекулярную структуру триглицеридов с их функциями в живых организмах
описать молекулярную структуру фосфолипидов с упоминанием их гидрофильных (полярных) фосфатных головок и гидрофобных (неполярных) жирнокислотных хвостов
Source: Cambridge International syllabus · Источник: Программа Cambridge International
English
Monomers, polymers and macromolecules
a monomer 单体 is a small molecule that is a single unit.
a polymer 聚合物 is a long molecule made of many monomers joined together.
a macromolecule 大分子 is any very large molecule.
Sugars come in three sizes:
a monosaccharide 单糖 is a single sugar unit, such as glucose 葡萄糖 and fructose.
a disaccharide 二糖 is two units joined, such as maltose and sucrose.
a polysaccharide 多糖 is many units joined into a polymer.
Glucose, fructose 果糖 and maltose 麦芽糖 are reducing sugars. Sucrose 蔗糖 is a non-reducing sugar.
Two ring forms of glucose
Glucose has six carbon atoms and forms a ring. There are two ring forms. They differ only at carbon 1:
in α-glucose, the –OH group on carbon 1 points down, below the ring.
in β-glucose, the –OH group on carbon 1 points up, above the ring.
This small difference decides which polysaccharide the glucose can build.
Joining and breaking sugars
Monomers are joined by strong covalent bonds 共价键. When two sugars join, a glycosidic bond 糖苷键 forms between them. This happens by condensation 缩合: a molecule of water is removed each time a bond forms.
The reverse is hydrolysis 水解: a water molecule is added to break a glycosidic bond. This is why the non-reducing sugar test needs acid and heat — they hydrolyse sucrose into glucose and fructose.
Storage polysaccharides: starch and glycogen
Starch is the energy 能量 store in plants. It is made of two polymers of α-glucose:
amylose 直链淀粉 — a long, unbranched chain that coils into a spiral.
amylopectin 支链淀粉 — a chain with many side branches.
Glycogen 糖原 is the energy store in animals. It is like amylopectin but has even more branches, so it can be broken down quickly when energy is needed.
These stores suit their job well: they are compact, they are insoluble 不溶 (so they do not leave the cell), and they do not change the water potential 水势 of the cell (so they do not pull water in by osmosis 渗透). The many branches give many ends, so glucose can be added or removed fast.
Cellulose
Cellulose 纤维素 is made of β-glucose. Because of the β form, every other glucose is flipped over, so the chains are long and straight. Many straight chains lie side by side and are held together by hydrogen bonds 氢键 into strong bundles called microfibrils 微纤丝. These give the plant cell wall 细胞壁 its strength and stop the cell bursting.
Русский
Мономер, полимер и макромолекула
мономер — это маленькая молекула, являющаяся отдельной единицей.
полимер — это длинная молекула, состоящая из множества соединенных вместе мономеров.
макромолекула — это любая очень большая молекула.
Сахара делятся на три размера:
моносахарид — это единая сахарная единица, такая как глюкоза и фруктоза.
двуссахарид — это две единицы, соединённые вместе, например мальтоза и сахароза.
полисахарид — это множество единиц, соединённых в полимер.
Глюкоза, фруктоза и мальтоза являются восстанавливающими сахарами. Сахароза является невосстанавливающим сахаром.
Две кольцевые формы глюкозы
Глюкоза содержит шесть атомов углерода и образует кольцо. Существует две кольцевые формы. Они отличаются только у атома углерода 1:
в α-глюкозе группа –OH у атома углерода 1 направлена вниз, под кольцо.
в β-глюкозе группа –OH у атома углерода 1 направлена вверх, над кольцом.
Это небольшое различие определяет, какой полисахарид может построить глюкоза.
Две кольцевые формы отличаются только у атома углерода 1: группа –OH направлена вниз в α-форме, вверх в β-форме
Соединение и расщепление сахаров
Мономеры соединяются прочными ковалентными связями. Когда два сахара соединяются, между ними образуется гликозидная связь. Это происходит путём конденсации: каждый раз, когда образуется связь, удаляется молекула воды.
Обратный процесс — это гидролиз: для разрыва гликозидной связи добавляется молекула воды. Именно поэтому тест на невосстанавливающие сахара требует кислоты и нагревания — они гидролизуют сахарозу на глюкозу и фруктозу.
Конденсация удаляет воду для соединения мономеров; гидролиз добавляет воду для их расщепления
Запасающие полисахариды: крахмал и гликоген
Крахмал — это запас энергии у растений. Он состоит из двух полимеров α-глюкозы:
амилоза — длинная неразветвлённая цепь, сворачивающаяся в спираль.
амилопектин — цепь со многими боковыми ответвлениями.
Гликоген — это запас энергии у животных. Он похож на амилопектин, но имеет ещё больше ответвлений, поэтому может быстро расщепляться при необходимости энергии.
Эти запасы хорошо подходят для своей функции: они компактные, они нерастворимы (поэтому не покидают клетку) и не изменяют водный потенциал клетки (поэтому не затягивают воду внутрь путём осмоса). Множество ответвлений создают много концов, поэтому глюкозу можно быстро добавлять или удалять.
Настоящие крахмальные зерна внутри картофеля, окрашенные йодом. Каждое зерно представляет собой плотный нерастворимый пакет амилозы и амилопектина — обратите внимание на масштаб: самые крупные имеют диаметр всего около 0.1 мм
Целлюлоза
Целлюлоза состоит из β-глюкозы. Из-за β-формы каждая следующая молекула глюкозы перевернута, поэтому цепи длинные и прямые. Многие прямые цепи расположены рядом и удерживаются вместе водородными связями, образуя прочные пучки, называемые микрофибриллами. Они придают клеточной стенке растения прочность и предотвращают её разрыв.
Форма соответствует функции: амилоза сворачивается, а амилопектин/гликоген ветвятся (для компактных запасов), тогда как прямые цепи целлюлозы упаковываются в прочные волокна
Explore · Исследовать
Condensation and hydrolysis · Конденсация и гидролиз
Step through how two sugars join. Condensation removes one water to make the bond; hydrolysis is the reverse — adding water splits it again. · Проанализируйте, как две молекулы сахаров соединяются. Конденсация удаляет одну молекулу воды для образования связи; гидролиз — это обратный процесс: добавление воды снова расщепляет связь.
A triglyceride 甘油三酯 is the main fat or oil. It is non-polar 非极性 and hydrophobic 疏水 (it does not mix with water). It is made from one glycerol 甘油 molecule joined to three fatty acids 脂肪酸 by ester bonds 酯键. Each ester bond forms by condensation, so three water molecules are removed.
Fatty acids are of two kinds:
saturated 饱和 — no carbon–carbon double bonds 双键; these fats are usually solid.
unsaturated 不饱和 — one or more double bonds; these oils are usually liquid.
Triglycerides make a good long-term energy store: they release about twice as much energy per gram as carbohydrates, they are insoluble, and they store little extra mass because they hold no water. Under the skin they also give insulation 隔热 and protect the organs.
Phospholipids
A phospholipid 磷脂 is like a triglyceride, but one fatty acid is replaced by a phosphate 磷酸 group. This gives the molecule two ends with different behaviour:
a hydrophilic 亲水 ("water-loving") polar 极性 phosphate head.
two hydrophobic ("water-fearing") fatty acid tails.
This split personality is why phospholipids form the membranes around cells.
Русский
Триглицериды
Триглицерид — это основной жир или масло. Он неполярный и гидрофобный (не смешивается с водой). Он состоит из одной молекулы глицерина, соединённой с тремя жирными кислотами посредством эфирных связей. Каждая эфирная связь образуется путём конденсации, поэтому удаляются три молекулы воды.
Один глицерин плюс три хвоста жирных кислот; прямой хвост — насыщенный, изогнутый — ненасыщенный
Жирные кислоты бывают двух видов:
насыщенные — без двойных связей между атомами углерода; эти жиры обычно твёрдые.
ненасыщенные — с одной или несколькими двойными связями; эти масла обычно жидкие.
Триглицериды служат хорошим долгосрочным запасом энергии: они выделяют примерно вдвое больше энергии на грамм, чем углеводы, они нерастворимы и занимают мало места, так как не содержат воды. Под кожей они также обеспечивают теплоизоляцию и защищают органы.
Фосфолипиды
Фосфолипид похож на триглицерид, но одна жирная кислота заменена на группу фосфата. Это придаёт молекуле два конца с разным поведением:
гидрофильная («любящая воду») полярная головка из фосфата.
два гидрофобных («боящихся воды») хвоста жирных кислот.
Именно это двойственное поведение объясняет, почему фосфолипиды образуют мембраны вокруг клеток.
Watch one glycerol join three fatty acids. Each ester bond forms by condensation, removing one water — three bonds, three waters. · Посмотрите, как один глицерин присоединяется к трем жирным кислотам. Каждая эфирная связь образуется путем конденсации с удалением одной молекулы воды — три связи, три молекулы воды.
describe and draw the general structure of an amino acid and the formation and breakage of a peptide bond
explain the meaning of the terms primary structure, secondary structure, tertiary structure and quaternary structure of proteins
describe the types of interaction that hold protein molecules in shape: • hydrophobic interactions • hydrogen bonding • ionic bonding • covalent bonding, including disulfide bonds
state that globular proteins are generally soluble and have physiological roles and fibrous proteins are generally insoluble and have structural roles
describe the structure of a molecule of haemoglobin as an example of a globular protein, including the formation of its quaternary structure from two alpha (α) chains (α–globin), two beta (β) chains (β–globin) and a haem group
relate the structure of haemoglobin to its function, including the importance of iron in the haem group
describe the structure of a molecule of collagen as an example of a fibrous protein, and the arrangement of collagen molecules to form collagen fibres
relate the structures of collagen molecules and collagen fibres to their function
Русский
описать и нарисовать общую структуру аминокислоты и образование и разрыв пептидной связи
объяснить значение терминов первичная структура, вторичная структура, третичная структура и четвертичная структура белков
описать типы взаимодействий, удерживающих молекулы белков в форме: • гидрофобные взаимодействия • водородные связи • ионные связи • ковалентные связи, включая дисульфидные мостики
указать, что глобулярные белки обычно растворимы и выполняют физиологические функции, а фибриллярные белки обычно нерастворимы и выполняют структурные функции
описать структуру молекулы гемоглобина как пример глобулярного белка, включая образование его четвертичной структуры из двух альфа (α) цепей (α–глобин), двух бета (β) цепей (β–глобин) и гемовой группы
связать структуру гемоглобина с его функцией, включая важность железа в гемовой группе
описать структуру молекулы коллагена как пример фибриллярного белка, и расположение молекул коллагена для образования коллагеновых волокон
связать структуры молекул коллагена и коллагеновых волокон с их функцией
Source: Cambridge International syllabus · Источник: Программа Cambridge International
English
Amino acids and the peptide bond
Proteins are polymers of amino acids 氨基酸. Every amino acid has the same general structure around a central carbon atom: an amino group 氨基 (–NH₂), a carboxyl group 羧基 (–COOH), a hydrogen atom, and a variable side chain 侧链 (the R group). The R group is different in each amino acid.
Two amino acids join by condensation. The bond formed between the amino group of one and the carboxyl group of the next is a peptide bond 肽键, and a water molecule is removed. Many amino acids joined this way make a polypeptide 多肽. Adding water (hydrolysis) breaks a peptide bond.
Four levels of protein structure
Level
What it means
primary structure 一级结构
the order of amino acids in the chain
secondary structure 二级结构
local shapes — the α-helix 螺旋 and the β-pleated sheet 折叠片 — held by hydrogen bonds
tertiary structure 三级结构
the whole chain folded into a precise 3-D shape
quaternary structure 四级结构
two or more polypeptide chains joined into one protein
The folded shape is held together by four kinds of interaction between R groups:
hydrophobic interactions 疏水作用 (non-polar R groups cluster away from water).
hydrogen bonding.
ionic bonds 离子键 (between charged R groups).
covalent bonding, including strong disulfide bonds 二硫键.
Globular and fibrous proteins
globular proteins 球状蛋白质 fold into a rounded shape, are usually soluble 可溶, and do jobs in the body (for example enzymes and haemoglobin).
fibrous proteins 纤维状蛋白质 form long strands, are usually insoluble, and give structure and support (for example collagen).
Haemoglobin — a globular protein
Haemoglobin 血红蛋白 carries oxygen 氧气 in red blood cells. It has a quaternary structure made of four polypeptide chains: two alpha (α-globin) chains and two beta (β-globin) chains. Each chain holds a haem group 血红素. At the centre of each haem group is an iron 铁 atom, and this is where one oxygen molecule binds. Four chains mean one haemoglobin molecule can carry four oxygen molecules.
Collagen — a fibrous protein
Collagen 胶原蛋白 gives strength to skin, tendons 肌腱, bone and blood vessel walls. One collagen molecule is three polypeptide chains wound tightly around each other in a triple strand, held by hydrogen bonds. Many of these molecules lie side by side, slightly staggered, and are cross-linked into thick fibres 纤维. The staggered, cross-linked arrangement makes collagen very strong when pulled.
Русский
Аминокислоты и пептидная связь
Белки — это полимеры аминокислот. Каждая аминокислота имеет одинаковую общую структуру вокруг центрального атома углерода: аминогруппу (–NH₂), карбоксильную группу (–COOH), атом водорода и переменную боковую цепь (группу R). Группа R отличается в каждой аминокислоте.
Две аминокислоты соединяются путём конденсации. Связь, образующаяся между аминогруппой одной и карбоксильной группой следующей, называется пептидной связью, и удаляется молекула воды. Многие аминокислоты, соединённые таким образом, образуют полипептид. Добавление воды (гидролиз) разрывает пептидную связь.
У каждой аминокислоты есть аминогруппа, карбоксильная группа и R-группа; две аминокислоты соединяются пептидной связью
Четыре уровня структуры белка
Уровень
Что это означает
первичная структура
порядок аминокислот в цепи
вторичная структура
локальные формы — α-спираль и β-складчатый слой — удерживаются водородными связями
третичная структура
вся цепь сворачивается в точную 3-D форму
четвертичная структура
две или более полипептидных цепи, объединённых в один белок
Четыре уровня: первичная → вторичная → третичная → четвертичная структура
Сложенная форма удерживается четырьмя видами взаимодействий между R-группами:
гидрофобные взаимодействия (неполярные R-группы группируются вдали от воды).
водородное связывание.
ионные связи (между заряженными R-группами).
ковалентное связывание, включая прочные дисульфидные связи.
Глобулярные и фибриллярные белки
глобулярные белки складываются в округлую форму, обычно растворимы и выполняют функции в организме (например, ферменты и гемоглобин).
фибриллярные белки образуют длинные нити, обычно нерастворимы и обеспечивают структуру и поддержку (например, коллаген).
Гемоглобин — глобулярный белок
Гемоглобин переносит кислород в эритроцитах. Он имеет четвертичную структуру, состоящую из четырех полипептидных цепей: двух альфа (α-глобин) цепей и двух бета (β-глобин) цепей. Каждая цепь содержит гемовую группу. В центре каждой гемовой группы находится атом железа, именно здесь связывается одна молекула кислорода. Наличие четырех цепей означает, что одна молекула гемоглобина может переносить четыре молекулы кислорода.
Настоящая молекула гемоглобина, реконструированная по данным рентгеновской дифракции. Посчитайте их: две альфа-цепи (красные), две бета-цепи (синие) и одна зеленая гемовая группа, удерживаемая каждой — всего четыре молекулы кислорода
Коллаген — фибриллярный белок
Коллаген придает прочность коже, сухожилиям, костям и стенкам кровеносных сосудов. Одна молекула коллагена состоит из трех полипептидных цепей, плотно намотанных друг на друга в тройную спираль, удерживаемых водородными связями. Множество таких молекул расположены рядом, со смещением, и перекрестно связаны в толстые волокна. Смещенное, перекрестно связанное расположение делает коллаген очень прочным при растяжении.
Explore · Исследовать
The four levels of protein structure · Четыре уровня структуры белка
Build a protein up one level at a time: sequence → local shapes → a folded 3-D shape → several chains joined. · Постройте белок, повышая уровень его сложности: последовательность → локальные формы → свёрнутая 3D-структура → несколько соединённых цепей.
explain how hydrogen bonding occurs between water molecules and relate the properties of water to its roles in living organisms, limited to solvent action, high specific heat capacity and latent heat of vaporisation
Русский
объяснить, как происходит водородная связь между молекулами воды, и связать свойства воды с ее ролями в живых организмах, ограничиваясь растворяющим действием, высокой удельной теплоемкостью и теплотой испарения
Source: Cambridge International syllabus · Источник: Программа Cambridge International
English
Water is a small molecule, but its two O–H bonds are polar: the oxygen end is slightly negative and the hydrogen ends are slightly positive. So one water molecule attracts its neighbours, forming weak hydrogen bonds between them. These hydrogen bonds explain water's useful properties:
solvent action — water is a good solvent 溶剂, so many substances dissolve in it. This lets reactions happen and lets substances be carried around the body.
high specific heat capacity 比热容 — water needs a lot of energy to warm up, so its temperature stays steady. This protects living things from quick temperature changes.
latent heat of vaporisation 汽化潜热 — water needs a lot of energy to evaporate 蒸发. So when water evaporates (for example as sweat dries), it carries away a lot of heat and cools the body.
Русский
Вода — маленькая молекула, но её две O–H связи полярны: конец у кислорода слегка отрицателен, а концы у атомов водорода слегка положительны. Поэтому одна молекула воды притягивает соседние, образуя слабые водородные связи между ними. Эти водородные связи объясняют полезные свойства воды:
свойство растворителя — вода является хорошим растворителем, поэтому многие вещества растворяются в ней. Это позволяет химическим реакциям происходить и веществам транспортироваться по организму.
высокая удельная теплоёмкость — воде требуется много энергии для нагревания, поэтому её температура остается стабильной. Это защищает живые организмы от резких изменений температуры.
теплота парообразования — воде требуется много энергии для испарения. Поэтому при испарении воды (например, при высыхании пота) она уносит много тепла и охлаждает тело.
Вода полярна (δ− кислород, δ+ водород), поэтому её молекулы притягивают друг друга водородными связями — причина всех вышеуказанных свойств
Explore · Исследовать
Why water is polar · Почему вода полярна
Tap each part. Oxygen pulls the shared electrons closer, so it is slightly negative and the hydrogens slightly positive — and these opposite charges form hydrogen bonds. · Нажмите на каждую часть. Кислород притягивает общие электроны ближе к себе, поэтому он слегка отрицательный, а атомы водорода слегка положительные — и эти противоположные заряды образуют водородные связи.
Learn each food test as reagent + positive result + colour change (Benedict's → brick-red; iodine → blue-black; biuret → purple; emulsion → white).
Benedict's detects reducing sugars; for a non-reducing sugar you must hydrolyse with acid first, then re-test.
Name the bond precisely: glycosidic (carbohydrates), ester (lipids), peptide (proteins) — all made by condensation (water removed).
Link structure to function: cellulose (straight chains, H-bonds → strong), glycogen/starch (branched/coiled → compact store).
For proteins, name the bond at each level: primary (peptide), secondary (hydrogen), tertiary (R-group interactions), quaternary.
Русский
Запомните каждый химический тест на питательные вещества как реагент + положительный результат + изменение цвета (Бенедикт → кирпично-красный; йод → сине-черный; биурет → фиолетовый; эмульсия → белый).
Бенедикт обнаруживает восстанавливающие сахара; для невосстанавливающего сахара нужно сначала гидролизовать кислотой, затем повторить тест.
Называйте связь точно: гликозидная (углеводы), эфирная (липиды), пептидная (белки) — все они образуются при конденсации (выделение воды).
Связывайте структуру с функцией: целлюлоза (прямые цепи, H-связи → прочность), гликоген/крахмал (разветвленные/спиральные → компактное хранение).
Для белков назовите связи на каждом уровне: первичная (пептидная), вторичная (водородная), третичная (взаимодействия R-групп), четвертичная.
Interactive lessons on this topic · Интерактивные уроки по этой теме
Work through it step by step, with instant-check exercises. · Пройдите его шаг за шагом с упражнениями мгновенной проверки.
Pick one and the site follows you — notes, papers, videos and practice all open on it. · Выберите один, и сайт будет вести вас — конспекты, работы, видео и практика откроются там.
Type to search notes, lessons, code, vocabulary and past-paper questions across every subject. · Введите запрос для поиска заметок, уроков, кода, словаря и вопросов с реальных экзаменов по всем предметам.
