uabooks.top

Материал параграфа поможет вам:

• вспомнить состав и функции белков в организмах;
• расширить свои знания о свойствах белков.

Большая группа природных нитрогенсодержащих веществ имеет огромное значение для живых организмов. Это — белки.

Белки — полипептиды, состоящие из фрагментов молекул α-аминокислот и выполняющие особые функции в живых организмах.

Белки являются «строительным» материалом для клеток. Кроме этого, они регулируют обмен веществ (например, гемоглобин переносит кислород от легких к тканям), обеспечивают двигательную деятельность организма, защиту от инородных белков, бактерий, вирусов. Большинство химических процессов в живых организмах происходит с участием белков-катализаторов; их называют ферментами. Белки также являются источником энергии для организма. При полном расщеплении 1 г белка выделяется более 17 кДж теплоты.

В организмах животных и человека белки формируют мышечную, соединительную, покровную ткани, волосы, ногти. Среди важнейших белков — гемоглобин, миоглобин (оба находятся в крови), инсулин (в поджелудочной железе), кератин (в волосах), коллаген (в коже, костях), иммуноглобулины, интерфероны.

Человек получает белки с пищей, молоком, животные — с кормами. Под действием ферментов белки расщепляются на аминокислоты, из которых синтезируются другие белки,

свойственные данному организму. В растениях белки образуются из неорганических веществ в результате фотосинтеза:

Состав белков. Различают простые и сложные белки. К простым белкам относятся те, молекулы которых состоят только из остатков молекул аминокислот.

Назовите элементы, атомы которых содержатся в молекулах простых белков.

Это интересно

Белки имеются также в бесклеточных организмах — вирусах.

В молекулах сложных белков имеются еще и остатки молекул углеводов, ортофосфатной кислоты, некоторых других веществ.

Белки являются высокомолекулярными соединениями. Значения относительных молекулярных масс белков очень велики и составляют от нескольких тысяч до нескольких миллионов.

Строение молекул. Белки по своему строению не имеют аналогов среди других органических соединений, которые вы изучали на уроках химии. Молекулы этих веществ состоят из фрагментов молекул а-амино-кислот, соединенных пептидными группами. Из курса биологии вам известно, что существует четыре уровня структурной организации белков.

Первичная структура белка — это полипептидная цепь с четкой последовательностью аминокислотных остатков:

(R — углеводородные и другие остатки).

Цепь может приобретать определенную пространственную форму (обычно — форму спирали) вследствие образования водородной связи между атомом Оксигена СО-группы одного витка

спирали и атомом Гидрогена NH-группы соседнего витка. Такую структуру белка называют вторичной (рис. 80).

Рис. 80.

Вторичная

структура

белка

Третичная структура формируется при свертывании спирали полипептидной цепи в клубок (глобулу) вследствие возникновения связей -S-S-, -C00~—⁺NH₃- между фрагментами молекул.

Четвертичная структура белка является системой сложной формы; в ней объединены несколько глобул. Это — единый комплекс, выполняющий определенную функцию в живом организме. Между фрагментами глобул возникают новые водородные и другие связи. Такую структуру имеет гемоглобин; его молекула состоит из четырех глобул.

Свойства белков. Некоторые белки растворяются в воде; при этом образуются коллоидные растворы. Поскольку в молекулах белков имеются амино- и карбоксильные группы, эти вещества являются амфотерными.

При нагревании белков или их коллоидных растворов, добавлении к ним растворов

кислот, щелочей, солей Купрума(П), Плюм-бума(П) или некоторых других металлических элементов, органических растворителей (например, этанола), а также действии ультрафиолетовых лучей, радиации либо ультразвука происходит осаждение белков. Такое явление называют денатурацией¹ (рис. 81). Оно обусловлено разрушением пространственной структуры белка; вследствие этого белки теряют способность выполнять свои биологические функции. Осаждение белков наблюдается и при скисании молока, когда образуется молочная кислота.

Рис. 81.

Денатурация

белка

При отравлении человека солями некоторых металлических элементов рекомендуют выпить молока или съесть сырое яйцо. Токсичные катионы будут осаждаться вместе с соответствующими белками.

При наличии кислот, щелочей или ферментов белки подвергаются гидролизу. Конечные продукты такого превращения — аминокислоты, остатки молекул которых входили в состав молекул белка. Гидролиз происходит в несколько стадий:

¹ Термин происходит от греческого слова denaturatus — лишенный природных свойств.

Некоторые реакции с участием белков сопровождаются изменением цвета (поэтому их называют цветными). Среди таких реакций — биуретовая¹ и ксантопротеиновая^{1 2}.

¹ По названию нитрогенсодержащего соединения — биурета, которое вступает в аналогичную реакцию.

² Название происходит от греческих слов xanthos — желтый и рго-tos — первый.

³ C помощью биуретовой реакции можно обнаружить белок в сыворотке, молоке, коллоидных растворах веществ, содержащихся в горохе, фасоли.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ОПЫТ № 3 Биуретовая реакция

В пробирку налейте 1 мл раствора белка куриного яйца и столько же раствора щелочи, а затем добавьте несколько капель раствора купрум(Н) сульфата. Перемешайте содержимое пробирки. Что наблюдаете?

При взаимодействии белков с раствором соли Купрума(П) в щелочной среде появляется фиолетовая окраска. Это — биуретовая реакция, которая является качественной на пептидные группы в молекулах (рис. 82)³.

Рис. 82.

Результат

биуретовой

реакции

Если белки или их растворы нагревать с концентрированной нитратной кислотой, то имеющиеся в белках фрагменты молекул аро-

матических аминокислот взаимодействуют с этой кислотой с образованием нитрогенсодержащих соединений желтого цвета (ксантопро-тейповаяреакция, рис. 83). Это же происходит при попадании нитратной кислоты на кожу (образуется несмываемое водой желтое пятно).

Рис. 83.

Результат ксантопротеи-новой реакции

ЛАБОРАТОРНЫЙ ОПЫТ № 4

Ксантопротеиновая реакция

В пробирку налейте 1 мл раствора белка куриного яйца, добавьте несколько капель концентрированной нитратной кислоты и осторожно нагрейте содержимое пробирки. Что наблюдаете?¹

Практическое значение. Белки являются неотъемлемым компонентом нашей пищи, а также рациона животных. Суточная потребность взрослого человека в белках составляет в среднем 100—110 г. Белковые препараты используют для лечения и профилактики некоторых заболеваний. В животноводстве и птицеводстве для повышения пищевой ценности кормов их обогащают искусственными белками, которые производят с помощью микробиологического синтеза.

¹ Раствор аммиака или щелочи усиливает окраску образующихся соединений.

C давних времен люди используют различные вещества и материалы, имеющие белковую основу — шерсть, кожу, шелк, меха, клеи и др. Современные стиральные порошки содержат ферменты, способствующие разложению белковых загрязнений на тканях.

ВЫВОДЫ

Белки — полипептиды, состоящие из остатков молекул α-аминокислот. Они выполняют важные биологические функции в живых организмах.

Белки являются амфотерными соединениями. При их нагревании, облучении, добавлении некоторых веществ происходит денатурация белка — разрушение его пространственного строения и потеря биологических функций. В организмах человека, животных белки расщепляются на аминокислоты.

Белки можно обнаружить с помощью качественных реакций — биуретовой и ксантопро-теиновой.

216. Какие соединения называют белками? Охарактеризуйте их роль в жизнедеятельности организмов.

217. Белки, как известно, являются полипептидами. Всели полипептиды можно отнести к белкам? Ответ аргументируйте.

218. Почему белки являются амфотерными соединениями?

219. Что такое денатурация белка? Чем она может быть вызвана?

220. Объясните появление осадка при скисании молока.

221. Охарактеризуйте цветные реакции белков.

222. Массовая доля белков в фасоли составляет 21 %, а среднее значение массовой доли Нитрогена в белках равно 16 %. Какая приблизительная масса Нитрогена содержится в 60 г фасоли?

5

раздел

Синтетические высокомолекулярные органические соединения и материалы на их основе

Крахмал, целлюлоза, белки являются природными высокомолекулярными соединениями¹. Они образуются в живых организмах и состоят из молекул, построенных из большого количества одинаковых или разных групп атомов. Многие другие вещества с подобным строением молекул получают с помощью химических реакций. Такие вещества называют синтетическими высокомолекулярными соединениями.

 

Это материал учебника Химия 10 класс Попель, Крикля