Б.1.1 · Углеводы и липиды

Этот раздаточный материал охватывает выбранные темы SL для курса, впервые оцениваемого в 2025; он не является полным syllabus (учебной программой).

Предварительные требования: читать указанные количества и единицы, использовать арифметику и моделированные условия ниже.

Примеры являются оригинальными и вымышленными: они не представляют собой реальные измерения или реальные студенческие исследования.

Что могло бы объяснить это наблюдение?

• Крахмал, триглицерид и белок могут содержать углерод, водород и кислород, но их структуры и функции различны. Список элементов сам по себе не идентифицирует биомолекулу.

Постройте модель

• Углеводы включают моносахариды и полимеры, соединенные гликозидными связями.
• Триацилглицерин содержит глицерин, присоединенный к трем жирным кислотам через эфирные связи.
• Белки содержат аминокислотные остатки, соединенные пептидными связями; боковые цепи и сворачивание определяют их свойства.
• Эти структуры обеспечивают функции хранения, мембранные или функциональные роли в зависимости от молекулы.
• пептидная связь: ковалентная связь между аминокислотными остатками.
• гидролиз: разрыв связи с участием воды.

Выберите доказательства для проверки гипотезы

• Конденсация образует связь с выделением малой молекулы, например воды, в упрощенной модели; гидролиз использует воду для разрыва такой связи.
• Последовательность полимера, ветвление, полярность и трехмерная форма имеют значение.
• Насыщенные жирные кислоты не содержат двойных связей углерод-углерод, тогда как ненасыщенные жирные кислоты содержат хотя бы одну; это различие может влиять на упаковку при заданных условиях.

В лаборатории: используйте маркированные молекулярные модели и определяйте фактическую связь, а не просто запоминайте формы. Сопоставьте указанную структуру с предполагаемой функцией, отметьте полярные и неполярные области при необходимости и различайте мономер и остаток внутри полимера. Химические тесты на пищу дают доказательства наличия функциональных групп в определенных условиях, но не полных молекулярных структур.

Работайте с известными величинами

• Известно: одна неразветвленная пептидная цепь, образованная из 20 аминокислот, содержит 19 пептидных связей.
• В упрощенной модели учета конденсации образование этих связей высвобождает 19 молекул воды.
• Триглицерид, образованный из одной глицерина и трех жирных кислот, имеет три эфирные связи и выделяет три молекулы воды в соответствующей модели.
• Это количество связей, а не полные метаболические пути в живых клетках.

Ваш ход: одна неразветвленная пептидная цепь содержит 35 аминокислотных остатков. Сколько пептидных связей их соединяет?

Проверьте вывод и его границы применимости

• Не каждый белок является ферментом, и не каждый катализатор является белком.
• Липиды — это не все полимеры из повторяющихся мономеров.
• Белок может потерять функцию при изменении его сворачивания без разрыва каждой пептидной связи.

Неверно: каждый белок является ферментом, а каждый липид — полимером из повторяющихся мономеров. Ферменты — это один функциональный класс белков; структурные и транспортные белки не являются ферментами. А липиды, такие как триглицериды, состоят из различных частей, а не из повторяющихся мономеров, поэтому они не являются полимерами.

Ключевые моменты:

• Углеводы включают моносахариды и полимеры, соединенные гликозидными связями.
• Конденсация образует связь с выделением малой молекулы, например воды, в упрощенной модели; гидролиз использует воду для разрыва такой связи.
• Обращайте внимание: не каждый белок является ферментом, и не каждый катализатор является белком.

Записать из 21 пептидных связях

• Одна неразветвлённая пептидная цепь содержит 22 аминокислотных остатков.
• Найдите число пептидных связей. Не каждый белок является ферментом.

Записать из 34 связях после расщепления

• Второй пептид из 40 остатков имеет свои первые 5 остатков удалены как сигнальная последовательность.
• Найдите пептидные связи в зрелой цепи: остаётся 35 остатков, следовательно, 34 связей.

Записать из 2 молекулах воды для полного гидролиза

• Трисахарид из трёх моносахаридов полностью гидролизуется.
• Укажите количество использованных молекул воды: два гликозидных связи (n − 1, то же правило, что и для пептидов), значит две воды — по одной на каждый разорванный связь.