Белки. Химия

Ф.Энгельс писал:
« Жизнь есть способ существования белковых тел , существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь , что приводит к разложению белка»

Введение:
Белки – природные высокомолекулярные азотосодержащие органические соединения. Они играют первостепенную роль во всех жизненных процессах, являются носителями жизни. Белки содержатся во всех тканях организмов, в крови, в костях. Ферменты (энзимы), многие гормоны представляют собой сложные белки. Кожа, волосы, шерсть, перья, рога, копыта, кости, нити натурального шелка образованы белками. Белок, так же как углеводы и жиры, - важнейшая необходимая составная часть пищи.

Состав
В состав белков входят С, N2, H2, O2, и частично P, S, Fe. Молекулярная массы белков очень велика – от 1.500 до нескольких миллионов. Молекулы белков представляют собой линейные полимеры, состоящие из остатков α--аминокислот (которые являются мономерами), также в состав белков могут входить модифицированные аминокислотные остатки и компоненты неаминокислотной природы.

Проблема строения и синтеза белков – одна из важнейших в современной науке. Установлено, что десятки, сотни и тысячи молекул аминокислот, образующих гигантские молекулы белков, соединяются друг с другом, выделяя воду за счет карбоксильных и аминогрупп.
H2N-CH-(R)-C(=O)-… H2N-CH-(R’)-C(=O)-… H2N-CH-(R”)-C(=O)-…

Арахис как чистый белок
Арахис содержит много белка, поэтому он очень питателен. Белки, которые содержатся в арахисе, перевариваются в желудке и тонкой кишке под действием ферментов. Длинные цепи молекулы белка превращаются в более короткие цепи. Молекулы аминокислот теперь могут поглощаться организмом.

Знаете ли вы, что…
Актин и миозин – это белки, которые помогают наращивать мышцы
Белковой молекулы в живой клетке в много раз больше, чем других (разумеется, кроме воды).

В молекулах белков многократно повторяются группы атомов –CO-NH- их называют амидными, или в химии белков – пептидными группами. Соответственно белки относят к природным высокомолекулярных полиамидами или полипептидам.

Все многообразие белков образовано 20 различными аминокислотами; при том для каждого белка строго специфичной является последовательность, в которой остатки входящих в его состав аминокислот соединятся друг с другом.

Физические свойства
- высокая молекулярная масса
- в живых организмах белки находятся в твердом и растворенном состоянии.
Встречаются в виде кристаллов на космическом станции «Мир».
- бывают растворимые и нерастворимые
(волосы, ногти)
- образовывают коллоидные растворы

Химически свойства
1. Денатурация. Денатурацией белка называют любые изменения в его биологической активности и/или физико-химических свойствах, связанные с потерей четвертичной, третичной или вторичной структуры.

При денатурации белок теряет способность выполнять присущие ему в организме функции (отсюда и название данного процесса: от лат. denaturare – «лишать природных свойств»). Денатурированные белки легче усваиваются организмом.

2. Цветные реакции белка.
Например, при добавлении к белкам концентрированной азотной кислоты, белки окрашиваются в ярко желтый цвет. Опыт доказывает, что в составе молекулы белка входят остатки ароматических аминокислот.

Другой пример:
Биуретовая реакция – взаимодействие слабощелочных растворов белков с раствором сульфата меди (II), в результате которой появляется фиолетово-синяя окраска

3. Гидролиз. При нагревании белков со щелочами или кислотами происходит гидролиз.

Виды гидролиза белка
- кислотный (используется для определения структуры белка)
- ферментативный (происходит в желудке и кишечнике под действием пищеварительных фермнетов)

Функции

Структура белковой молекулы
Первичная вторичная третичная четвертичная

Первичная структура
Последовательность чередования аминокислотных остатков в полипептидной цепи.

Вторичная структура
Вторичная структура – пространственная
конфигурация полипептидной цепи, то есть ее возможное расположение в пространстве.
Для белков наиболее часто
встречающимся вариантом вторичной
структуры является спираль.

Третичная структура
Третичная структура – трехмерная конфигурация, которую принимает в пространстве закрученная спираль.
Третичной структурой объясняется специфичность белковой молекулы и ее биологическая активность.

Четвертичная структура
Форма взаимодействия между несколькими полипептидными цепями.

Белки (от греч. «протос» - «первый») – это природные органические соединения, которые обеспечивают все жизненные процессы любого организма. Из белков построен хрусталик глаза, паутина и даже яды грибов.

Казеин – один из главных белков
Белок казеин в молоке присутствует в связанном виде – ковалентно присоединенные к аминокислоте фосфатные группы образуют соли с ионами кальция. В желудке человека под действием особых ферментов происходит процесс, называемый «створаживанием казеина». Створоженный казеин выпадает в осадок и медленно выводится из организма. Казеин очень питателен, ведь в его состав входит почти все аминокислоты. Казеин безвкусен, не растворим в воде.

Инсулин – важнейший белок для жизнедеятельности человека
Инсулин — это белок, образуемый бета-клетками так называемых островков эндокринной части поджелудочной железы. Инсулин был открыт в 1921 году двумя канадскими учеными — Ф. Бантингом и Ч. Бестом. В 1923 г. это открытие было удостоено Нобелевской премии по медицине. За 90 лет, прошедших с момента этого поистине великого события, были усовершенствованы как препараты инсулина, так и средства для его введения.

Немного истории
Впервые белок был выделен (в виде клейковины) в 1728 г. итальянцем Якопо Бартоломео Беккари (1682-1766) из пшеничной муки. Это событие принято считать рождением химии белка. С тех пор почти за три столетия из природных источников получены тысячи различных белков и исследованы их свойства.

Антуан Франсуа де Фуркруа – французский химик, основоположник изучения белка.

Первые пространственные
модели молекул белка –
миоглобина и гемоглобина –
построили в конце 50-х гг.
двадцатого века английские
биохимики Джон Коудери
Кендрю и Макс Фердинанд
Перуц.

Белок – высшая форма развития органических веществ

При полном расщеплении 1 грамма белка освобождается 17,6 кДж энергии.
1 г. белка 17,6 кДж Е