Реферат: Белки
– это высокомолекулярные соединения, молекулы которых представленыдвадцатью альфа – аминокислотами, соединёнными пептидными связями – СО — NН -.Мономерами белков являются аминокислоты. Химическоестроение белков весьма просто: они состоят из длинных цепей остатковаминокислот, соединенных между собой пептидными связями. (-СO-NH)
Углерод в пептидной связи соединяется с азотом. Пептидная связь междуаминокислотами образуется следующим образом: от карбоксильной группыотсоединяется группа OH, а от аминогруппы соседнейаминогруппы отсоединяется атом водорода.
H 2 N-C-COOH+ N-C-COOH= H 2 N-C-CO-NO-NH-C-COOH+H 2 O При этом образуетсямолекула воды.
Белкиотличаются друг от друга
последовательностью 20аминокислот в длинных цепях, поэтому не удивительно, что каждый вид растенийили животных обладает своими собственными белками, специфичными для данноговида.
Составомаминокислот
Количествомаминокислот
В настоящее время известно огромноечисло белков с самыми разнообразными свойствами. Неоднократно делались попыткисоздать классификацию белков. В основе одной из классификаций лежитрастворимость белков в различных растворителях. Белки, растворимые при 50%насыщения сульфата аммония, были названы альбуминами; белки же, которые в этомрастворе выпадают в осадок были названы глобулинами.
Кислотные свойства аминокислотопределятся карбоксильной группой (-СООН), щелочные – аминогруппой (-NH2). Каждая из 20 аминокислот имеет одинаковую часть,включающую обе эти группы (-CHNH2 – COOH), и отличается от любой другойособой химической группировкой R –группой, или радикалом.
Существуют:
· Простые белки –состоящие из одних аминокислот. Например, растительные белки – проламины, белкикровяной плазмы – альбулины и глобулины.
· Сложные белки –помимо аминокислот имеют в своём составе другие органические соединения(нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы), соединения фосфора, металлы. Имеютсложные названия нуклеопротеиды, шикопротеиды и т. д.
Простейшая аминокислота – глицерин NH2 – CH2 – COOH.
Но разные аминокислоты могутсодержать различные радикалы Молекулярная масса белков колеблется от несколькихтысяч до нескольких миллионов (большинство белков имеет молекулярную массу впределах десятков — сотен тысяч).
Образование линейных молекул белков происходит в результате соединенияаминокислот друг с другом. Карбоксильная группа одной аминокислоты сближается саминогруппой другой, и при отщеплении молекулы воды между аминокислотнымиостатками возникает прочная ковалентная связь, называемая пептидной .
Существует 4 структурных уровня строения белка.
1) первичная структура белка имеет определенную последовательностьаминокислот в молекуле белка. Аминокислоты соединяются дру с другом прочнымипептидными связями.
2) Вторичная структура белка образуется из первичной и имеет вид спирали.При этом образуется более слабая водородная связь.
3) Третичная структура белка имеет вид шарика- глобулы. При этомвозникает еще более слабая дисульфидная связь.
4) четвертичная структура белка характерна не для всех белков. Онавозникает в результате соединения нескольких молекул белка с третичнойструктурой
Под влиянием различных факторов в белке сначала разрушается дисульфидныесвязи, потом водородные, в результате чего третичная структура превращается во вторичную, затем в первичную. Этот процесс называется денатурацией. Еслипервичная структура не повреждена- процесс обратим. Процесс восстановленияструктур белка- ренатурация.
У белков очень сложное строение и на данном этапе развития науки оченьсложно выявить структуру молекул белков.
Первый белок, у которого была расшифрована первичная структура, былинсулин. Это случилось в 1954 году. Для этого понадобилось около 10 лет. Синтезбелков — очень сложная задача, и если ее решить, то возрастет количестворесурсов для дальнейшего использования их в технике, медицине и т.д., атакже уже возможен биохимический и синтетический способы получения пищи.
А.Н. Несмеянов провел широкие исследования в области созданиямикробиологической промышленности по производству искусственных продуктовпитания. Практическое осуществление путей получения такой пищи ведется в двухосновных направлениях. Одно из них основано на использовании белков растений,например сои, а второе — на использовании белков продуктов, полученныхмикробиологическим путем из нефти.
.
Чем глубже химики познают природу и строение белковых молекул, тем болееони убеждаются в исключительном значении получаемых данных для раскрытия тайныжизни. Раскрытие связи между структурой и функцией в белковых веществах — воткраеугольный камень, на котором покоится проникновение в самую глубокуюсущность жизненных процессов, вот та основа, которая послужит в будущемисходным рубежом для нового качественного скачка в развитии биологии имедицины.
Белки входят в состав живых организмов и являются основнымиматериальными агентами, управляющими всеми химическими реакциями, протекающимив организме.
Одной из важнейших функций белковявляется их способность выступать в качестве специфических катализаторов(ферментов), обладающих исключительно высокой каталитической активностью. Безучастия ферментов не проходит почти ни одна химическая реакция в живоморганизме. В каждой живой клетке непрерывно происходят сотни биохимическихреакций. В ходе этих реакций идут распад и окисление поступающих извнепитательных веществ. Клетка использует энергию, полученную вследствие окисленияпитательных веществ; продукты их расщепления служат для синтеза необходимыхклетке органических соединений. Быстрое протекание таких биохимических реакцийобеспечивают катализаторы (ускорители реакции) – ферменты.
Почти все ферменты являются белками (но не все белки – ферменты!). Впоследние годы стало известно, что некоторые молекулы РНК имеют свойстваферментов. Каждый фермент обеспечивает одну или несколько реакций одного типа.Например, жиры в пищеварительном тракте (а также внутри клетки) расщепляетсяспециальным ферментом – липазой, который не действует на полисахариды (крахмал,гликоген) или белки. В свою очередь, фермент, расщепляющий крахмал илигликоген, -амилаза не действует на жиры. Каждая молекула фермента способнаосуществлять от нескольких тысяч до нескольких миллионов операций в минуту. Входе этих операций ферментный белок не расходуется. Он соединяется среагирующими веществами, ускоряет их превращения и выходит из реакциинеизменным.
Известно более 2-х тысяч ферментов, и количество их продолжаетувеличиваться. Все ферменты условно разделены на шесть групп по характеруреакций, которые они катализируют перенос химических групп с одной молекулы надругую;
Вторая важнейшая функция белков состоит в том, что они определяютмеханохимические процессы в живых организмах, в результате которых поступающаяс пищей химическая энергия непосредственно превращается в необходимую длядвижения организма механическую энергию.
Третьей важной функцией белковявляется их использование в качестве материала для построения важных составныхчастей организма, обладающих достаточной механической прочностью, начиная сполупроницаемых перегородок внутри клеток, оболочек клеток и их ядер изаканчивая тканями мышц и различных органов, кожи, ногтей, волос и т.д.
Еще одна функция белка — запасная.К запасным белкам относят ферритин — железо, овальбумин — белокяйца,казеин — белок молока, зеин - белок семян кукурузы.
Регуляторнуюфункцию выполняют белки-гормоны.
Гормоны — биологически активныевещества, которые оказывают влияние на обмен веществ. Многие гормоны являютсябелками, полипептидами или отдельными аминокислотами. Одним из наиболее известныхбелков-гормонов является инсулин. Этот простой белок состоит только изаминокислот. Он снижает содержание сахара в крови, способствует синтезугликогена в печени и мышцах, увеличивает образование жиров из углеводов, влияетна обмен фосфора, обогащает клетки калием. Регуляторной функцией обладаютбелковые гормоны гипофиза — железы внутренней секреции, связанной с одним изотделов головного мозга.
Белки являются необходимой составной частью продуктов питания. Отсутствиеили недостаточное количество их в пище вызывает серьезные заболевания.
Белки входят всостав всех живых организмов, но особо важную роль они играют в животныхорганизмах, которые состоят из тех или иных форм белков (мышцы, покровныеткани, внутренние органы, хрящи, кровь).
Растения синтезируют белки (и их составные части a-аминокислоты) из углекислого газа СО2 и воды Н2Оза счет фотосинтеза, усваивая остальные элементы белков (азот N, фосфор Р, серуS, железо Fe, магний Mg) из растворимых солей, находящихся в почве.
Животные организмыв основном получают готовые аминокислоты с пищей и на их базе строят белкисвоей организма. Ряд аминокислот (заменимые аминокислоты) могут синтезироватьсянепосредственно животными организмами.
1. Денатурация— разрушение вторичной и третичной структуры белка.
2. Качественныереакции на белок:
n биуретоваяреакция: фиолетовое окрашивание при обработке солями меди в щелочной среде(дают все белки),
n ксантопротеиноваяреакция: желтое окрашивание при действии концентрированной азотной кислоты,переходящее в оранжевое под действием аммиака (дают не все белки),
n выпадениечерного осадка (содержащего серу) при добавлении ацетата свинца (II),гидроксида натрия и нагревании.
3. Гидролизбелков — при нагревании в щелочном или кислом растворе с образованиемаминокислот.