Какви химични елементи са включени в протеина? Курсова работа: Изследване на елементите на химичния състав на хранителните продукти на примера на протеини

катерици

Лекция 2

Функции на протеините

Химичен състав на протеините

Характеристики на протеиногенните аминокиселини

Структура на протеина

Класификация на протеините

Свойства на протеините и методи за изследване

Протеините са структуренкомпоненти на органи и тъкани, експон ензименактивност (ензими) участват в регулацията на метаболизма. транспортпротеини, които пренасят протони и електрони през мембраните, осигуряват биоенергетика: абсорбция на светлина, дишане, производство на АТФ. Резервни частипротеини (характерни главно за растенията) се отлагат в семената и се използват за хранене на разсад по време на процеса на поникване. Изгаряйки АТФ, протеините осигуряват механиченактивност, участват в движението на цитоплазмата и други клетъчни органели. важно защитенфункция на протеините: хидролитичните ензими на лизозомите и вакуолите разграждат вредните вещества, които влизат в клетката; гликопротеините участват в защитата на растенията от патогени; протеините изпълняват криопротективни и антифризни функции. Един протеин може да има две или повече функции (някои мембранни протеини могат да имат структурни и ензимни функции).

Удивителното разнообразие от протеинови функции и голямото изобилие са отразени в името им - протеини(от гръцки " протос» - първичен, най-важен). По правило съдържанието на протеин в растенията е по-ниско, отколкото в животните: във вегетативните органи количеството на протеин обикновено е 5-15% от сухото тегло. Така листата на тимотейката съдържат 7% протеин, а листата от детелина и фий съдържат 15%. В семената има повече протеин: зърнените култури имат средно 10-20%, бобовите и маслодайните семена - 25-35%. Най-богати на протеини са семената на соята – до 40%, а понякога и повече.

В растителните клетки протеините обикновено са свързани с въглехидрати, липиди и други съединения, както и с мембрани, което ги прави трудни за извличане и получаване на чисти препарати, особено от вегетативни органи. В това отношение протеините от семената са по-добре проучени в растенията, където са по-изобилни и откъдето се извличат по-лесно.

Протеини –органични съединения със следния елементен състав: въглерод 51-55 %; кислород 21-23 %; водород 6,6-7,3 %; азот 15-18 %; сяра 0,3-2,4%. Някои протеини също съдържат фосфор (0,2-2 %), желязои други елементи. Характерен показател за елементния състав на белтъците във всички организми е наличието азот, средно се приема равно 16 % . Относителното постоянство на този показател дава възможност да се използва за количествено определяне на протеин: относителната стойност на съдържанието на азот в протеина, като процент, се умножава по коефициента на преобразуване - 6,25 (100: 16 = 6,25). Според химическата природа на протеините - хетерополимери, построен от останките аминокиселини. Аминокиселини (AA)са органични съединения, в чиито молекули един или повече водородни атоми са заменени амино групи(- NH 2).

Минерали

Групата на макроелементите включва тези, чието съдържание в сухо вещество варира от nּ10 -2 до nּ10%. Това са C, O, H, N, S и P, които са част от молекулния състав на основните вещества и Ca, Na, Cl, K, Mg, които са част от поддържащите тъкани, кръвта, лимфата и други тъкани.

Групата на ултрамикроелементите включва елементи, чието съдържание е под nּ10 -5% (Sb, Hg, Bi, Pb и др.).

Установено е, че повечето от елементите са биогенни, от голямо значение за осигуряване на нормалното протичане на биохимичните жизнени процеси, като най-важните биогенни елементи са включени в IV (C); V (W, P) и VI (O, S) групи на периодичната система. Елементите VII (Cl, J, Mn) и VIII (Fe, Co) групи участват в образуването на вещества с висока биологична стойност.

Микроелементният състав на суровините зависи от местообитанието или растежа. В зависимост от концентрацията на отделните елементи в околната среда и храната, тяхната наличност, както и от селективната способност на отделните видове организми, се променя и степента на използване на отделните елементи в процесите на асимилация.

катерици

От органичните вещества, които изграждат живите организми, най-важни от биологична гледна точка и най-сложни по структура са протеините. Почти всички прояви на живота (храносмилане, раздразнителност, контрактилност, растеж и размножаване, движение, метаболизъм и др.) са свързани с протеинови вещества. Белтъчините играят важна роля както в изграждането на живата материя, така и в осъществяването на нейните жизнени процеси.

Специфични катализатори от протеинова природа - ензими - ускоряват химичните реакции, протичащи в тялото. Различни протеинови съединения изпълняват транспортна функция, доставяйки на тялото кислород и хранителни вещества. Разграждането на 1 g протеин до крайни продукти осигурява на тялото енергия от 4,27 kcal.

При нагряване протеините, изолирани от органи и тъкани, дават бяла утайка и имат същите физични свойства като белтъка на пилешкото яйце. Ето защо те започнаха да се наричат ​​​​катерици. Синоним на думата "протеин" е думата "протеин" (от гръцки "протеус" - първи, основен).

Протеините са полимери с високо молекулно тегло на различни аминокиселини. На фиг. 1 показва формулите на различни аминокиселини.

Фиг. 1. Формули на някои аминокиселини.

Аминокиселините се делят на 2 големи групи: незаменими и есенциални. Повечето аминокиселини се образуват в тялото на животните и хората в резултат на хидролиза на хранителни протеини и биосинтеза. Но поне осем аминокиселини не се синтезират в тялото. Това са валин, левцин, изолевцин, треонин, лизин, фенилаланин, триптофан и метионин, наречени есенциални. Протеините, на които липсва една или повече от тези аминокиселини, се наричат ​​биологично дефицитни. Животинските протеини, включително водните протеини, съдържат всички основни аминокиселини.

Аминокиселините, които изграждат протеина, са свързани една с друга чрез пептидни връзки, образувани между аминогрупата на една аминокиселина и карбоксилната група на друга. Механизмът на този процес е показан на фиг. 2.

Ориз. 2. Образуване на първичната структура на белтъка.

Получените полипептиди са в основата на всички протеини, а специфичната последователност от аминокиселини, съдържаща се в тях, характеризира първичната структура на протеина.

По този начин, тъй като протеиновите макромолекули са изградени от много стотици аминокиселини, в природата има неограничен брой техни изомери и всеки вид живо същество може да има свой собствен уникален протеин.

Полипептидните вериги от своя страна могат да бъдат свързани, за да образуват вторични протеинови структури, главно поради връзките, които възникват между различни групи полипептиди. Това е показано схематично на фиг. 3.

а) образуване на водородни връзки

б) образуване на а-спирала от полипептидна верига

Ориз. 3. Схема на формиране на вторичната структура на белтъка.

Пространственото разположение на полипептидните вериги на протеиновата молекула определя третичната структура на протеиновата молекула.

Самите протеини са високомолекулни съединения със сложна структура, които се различават както по физиологични функции, така и по химични свойства. Протеините на хранителните суровини са предимно в колоидно състояние - под формата на гелове и золове, което определя нестабилността и променливостта на свойствата (денатурация) на протеиновите вещества при промяна на условията на околната среда.

Когато протеиновите разтвори се подкисляват до рН 4,5-5,0 (например по време на ецване), протеините губят разтворимост и се утаяват (коагулират). Много протеини губят разтворимост, когато разтворите се насищат с натриев хлорид (осоляване). По-специално, основните мускулни протеини, силно разтворими в разтвори на натриев хлорид с концентрация 7,5-10%, се утаяват (осоляват), когато концентрацията му се увеличи до 15%. При нагряване (при варене, пържене, печене) протеините коагулират (коагулират). Термичната денатурация на протеините започва при 28-35 o C. Денатурацията на протеините се извършва и при дехидратация (дехидратация) на техните системи (при сушене и замразяване).

По време на утаяване (осоляване, коагулация) на протеините връзката им с водата се нарушава.

В резултат на пространствената триизмерна структура на повърхността на протеиновата молекула се появяват химически активни групи - NH 2; -СООН; - ТОЙ. Във воден разтвор тези групи са в йонизирано състояние със заряди с различни знаци. Една протеинова молекула придобива съответния знак и големина на заряд в зависимост от съотношението на положително и отрицателно заредени групи. Зарядът на протеиновата молекула зависи от нейното състояние. Всяка промяна в структурата на протеиновата молекула води до промяна в нейния заряд; по-специално загубата на заряд води до денатурация на протеина. Наличието на тези заряди също определя хидратационните свойства на протеините. Например водните молекули се прикрепят към положително заредена протеинова молекула с отрицателно заредените си краища и се образува структура, чийто център е протеиновата молекула, а около нея е мономолекулна обвивка от вода. Тъй като всички отрицателно заредени краища на водните молекули са обърнати към протеиновата молекула, същият заряд остава на повърхността на структурата протеин-вода. Нови групи водни молекули и т.н. на свой ред се прикрепят към тази повърхност. В този случай около всяка протеинова молекула се образува електростатично свързан хидратиращ слой. Силата на свързване с протеина намалява пропорционално на квадрата на разстоянието от центъра, т.е. от протеиновата молекула и на достатъчно голямо разстояние по скалата на размера на молекулата, тази връзка е толкова малка, че собственото топлинно движение на молекулите предотвратява действието на електростатичните сили. Това ограничава количеството вода, задържано от повърхността на протеина.

Според съществуващите възгледи протеиновата тъкан може да се разглежда като колоидно и капилярно-поресто колоидно тяло с много сложна структура, чиято основа е структурна мрежа от протеини в набъбнало състояние, съдържащи вискозни разтвори, съдържащи разтворими протеини и други азотни и минерални вещества, които имат хидрофилни свойства. В този случай част от водата, включена в мускулната тъкан, се задържа здраво от протеините на структурната мрежа, както и от молекули на разтворени протеини и други хидрофилни вещества.

Заедно с водата, задържана от силовото поле върху външните и вътрешните повърхности на протеиновите частици, мускулната тъкан съдържа вода, задържана осмотично и чрез механични свързващи сили (капилярно задържана вода). Тази вода се намира в течности (разтвори), съдържащи различни азотни и органични вещества и минерални соли, затворени в затворени клетки (микропори) вътре в протеинови структури и микро- и макрокапиляри, проникващи в последните. Според наличните в литературата данни 1 g протеин свързва средно 0,3 g вода по време на хидратация.

Всички методи на обработка и технологични режими са насочени към промяна на водата в тъканите на суровината (насищане със сол, превръщане в лед, нагряване до температура, близка до точката на кипене, изпаряване). Промяната във вътрешната енергия на водата води до нарушаване на равновесното състояние между протеин и вода, което образува хидратираща обвивка. Протеиновата молекула реагира на това, като пренарежда собствената си структура и съответно променя количеството на заряда. Когато тези промени водят до рязко намаляване или пълно изчезване на заряда, настъпва денатурация на протеина.

В зависимост от интензивността и продължителността на външното въздействие, денатурацията на протеина може да бъде обратима, частично обратима или необратима.

Дълбочината на денатурация може да се определи от способността на мускулната тъкан да възстанови напълно или частично връзката си с водата.

Използваните в момента методи за обработка на хранителни суровини с високо съдържание на протеин водят главно до промени, които могат да се характеризират като частична денатурация. Диаграмата на денатурация на протеинова молекула е показана на фиг. 4.

Ориз. 4. Схема на денатурация на протеинова молекула:

A - начално състояние, B - начало на обратимо развитие, C - напреднало необратимо развитие.

Най-характерните промени в протеина по време на термична денатурация (температура 70-100 ° C) са загубата на естествените му свойства (способността да се разтваря във вода, разтвори на соли и алкохоли), както и намаляването на способността за набъбване .

Промените в протеина, свързани с термичната денатурация, са по-значителни, колкото по-високи са температурата и продължителността на нагряване, действието на налягането, а във воден разтвор протеинът денатурира по-бързо, отколкото в изсушено състояние.

Денатурирането на протеините играе важна роля в редица технологични процеси: при печене на хляб, сладкарски изделия, при сушене на месо, риба, зеленчуци, мляко и яйчен прах, при приготвяне на консерви и др.

Когато продуктът се доведе до пълна готовност, обикновено при продължително излагане на температури, близки до 100 ° C, протеините претърпяват допълнителни промени, свързани с разрушаването на техните макромолекули - хидролиза.

В началото на процеса летливите продукти могат да бъдат отделени от протеиновите молекули: въглероден диоксид, сероводород, амоняк, фосфороводород и други вещества, участващи в образуването на вкуса и аромата на готовите продукти. При продължително излагане на вода и топлина, образуването на водоразтворими азотни вещества се дължи на деполимеризацията на протеиновата молекула, която се случва например по време на прехода на колаген към глутин.

Протеинова хидролиза може да се предизвика с помощта на протеолитични ензими, използвани за интензифициране на някои технологични процеси (омекване на жилаво месо, приготвяне на тесто с мая и др.).



Протеините са сложни органични съединения, състоящи се от аминокиселини. Химическият анализ показа, че протеините се състоят от следните елементи:

Въглерод 50-55%

Водород 6-7%

Кислород 21-23%

Азот 15-17%

Сяра 0,3-2,5%.

В състава на отделните протеини са открити също фосфор, йод, желязо, мед и други макро- и микровещества.

Съдържанието на основните химични елементи може да варира в отделните протеини, с изключение на азота, чието средно количество се характеризира с най-голямо постоянство и е 16%. В тази връзка съществува метод за определяне на количеството протеин въз основа на съдържащия се в него азот. Като знаете, че 6,25 грама протеин съдържа 1 грам азот, можете да намерите количеството протеин, като умножите намереното количество азот по коефициент 6,25.

2. 4. Аминокиселини.

Аминокиселини -карбоксилни киселини, чийто алфа въглероден водороден атом е заменен с аминогрупа. Протеините са изградени от аминокиселини. Понастоящем са известни повече от 200 различни аминокиселини. В човешкото тяло има около 60 от тях, а протеините съдържат само 20 аминокиселини, които се наричат естествени или протеиногенни. 19 от тях са алфа аминокиселини, което означава, че аминогрупа е прикрепена към алфа въглеродния атом на карбоксилната киселина. Общата формула на тези аминокиселини е следната.

Само аминокиселината пролин не отговаря на тази формула, тя се класифицира като иминокиселина.

Химичните имена на аминокиселините са съкратени за краткост, например глутаминова киселина GLU, серин SEP и др. Напоследък се използват само еднобуквени символи за записване на първичната структура на протеините.

Всички аминокиселини имат общи групи: -CH2, -NH2, -COOH, те придават общи химични свойства на протеините и радикали, чиято химична природа е разнообразна. Те определят структурните и функционални характеристики на аминокиселините.

Класификацията на аминокиселините се основава на техните физикохимични свойства.

Според структурата на радикалите:

Циклични - хомоциклични FEN, TIR, хетероциклични TRI, GIS.

Ациклични - моноаминомонокарбоксилни GLY, ALA, SER, CIS, TRE, MET, VAL, LEI, ILEY, NLEY, моноаминодикарбонови ASP, GLU, диаминомонокарбонови LIZ, ARG.

Чрез образуване в тялото:

Заменим - може да се синтезира в организма от вещества с протеинова и непротеинова природа.

Есенциални – не се синтезират в организма, затова трябва да се набавят само с храната – всички циклични аминокиселини, TRE, VAL, LEI, IL.

Биологично значение на аминокиселините:

Те са част от протеините на човешкото тяло.

Те са част от пептидите на човешкото тяло.

Много нискомолекулни биологично активни вещества се образуват в тялото от аминокиселини: GABA, биогенни амини и др.

Някои хормони в тялото са производни на аминокиселини (тиреоидни хормони, адреналин).

Прекурсори на азотни основи, които изграждат нуклеиновите киселини.

Прекурсори на порфирини, използвани за биосинтеза на хем за хемоглобин и миоглобин.

Прекурсори на азотни основи, които изграждат сложни липиди (холин, етаноламин).

Участват в биосинтезата на медиатори в нервната система (ацетилхолин, допамин, серотонин, норепинефрин и др.).

Свойства на аминокиселините:

Добре разтворим във вода.

Във воден разтвор те съществуват като равновесна смес от биполярен йон, катионни и анионни форми на молекулата. Равновесието зависи от pH на околната среда.

NH3-CH-COOH NH3-CH-COO NH2-CH-COO

R + OH R R + H

Катионна форма Биполярен йон Анионна форма

Алкално pH Киселинна среда

Способен да се движи в електрическо поле, което се използва за разделяне на аминокиселини чрез електрофореза.

Те проявяват амфотерни свойства.

Те могат да играят ролята на буферна система, т.к може да реагира като слаба основа и слаба киселина.

Както знаете, протеините са необходим и основен компонент на всеки жив организъм. Те са отговорни за метаболизма и енергийните трансформации, които са неразривно свързани с почти всички жизнени процеси. По-голямата част от тъканите и органите на животните и хората, както и повече от 50% от всички микроорганизми, се състоят главно от протеини (от 40% до 50%). Освен това в растителния свят те са по-малко от средното, а в животинския свят са повече. Химичният състав на протеините обаче все още не е известен на много хора. Нека си припомним още веднъж какво има вътре в тези високомолекулни

Протеинов състав

Това вещество съдържа средно около 50-55% въглерод, 15-17% азот, 21-23% кислород, 0,3-2,5% сяра. В допълнение към изброените основни компоненти, понякога протеините съдържат елементи, чието специфично тегло е много незначително. На първо място, това са фосфор, желязо, йод, мед и някои други микро- и макроелементи. Интересното е, че концентрацията на азот е най-постоянна, докато съдържанието на други ключови компоненти може да варира. Когато се описва съставът на протеина, трябва да се отбележи, че той е неправилен полимер, изграден от остатъци от който във воден разтвор при неутрално pH, в най-общ вид, може да се запише като NH3 + CHRCOO-.

Тези „градивни елементи“ са свързани помежду си чрез амидна връзка между карбоксилната и аминогрупата. Общо в природата са идентифицирани около хиляда различни протеини. Този клас включва антитела, ензими, много хормони и други активни биологични вещества. Изненадващо, с цялото това разнообразие, съставът на протеина може да включва не повече от 30 различни, от които най-популярните. Човешкото тяло съдържа само 22 от тях, останалите просто не се усвояват и се изхвърлят. Осем аминокиселини от тази група се считат за незаменими. Това са левцин, метионин, изолевцин, лизин, фенилаланин, триптофан, треонин и валин. Организмът ни не може да ги синтезира сам и затова се нуждае от набавянето им отвън.

Останалите (таурин, аргинин, глицин, карнитин, аспарагин, хистидин, цистеин, глутамин, аланин, орнитин, тирозин, пролин, серин, цистин) той лесно може да създаде сам. Следователно такива аминокиселини се класифицират като несъществени. В зависимост от наличието на първата група протеини в състава, както и от степента на усвояването им от организма, протеинът се разделя на пълноценен и непълноценен. Средният дневен прием на това вещество за човек варира от 1 до 2 грама на килограм тегло. В същото време заседналите хора трябва да се придържат към долната граница на този диапазон, а спортистите трябва да се придържат към горната граница.

Как да изследваме протеиновия състав

За изследване на тези вещества се използва главно методът на хидролиза. Протеинът, който представлява интерес, се нагрява с разредена солна киселина (6-10 mol/l) при температура от 100 °C до 1100 °C. В резултат на това той се разпада на смес от аминокиселини, от които вече са изолирани отделни аминокиселини. В момента се използват хартиена и йонообменна хроматография за изследвания протеин. Има дори специални автоматични анализатори, които лесно могат да определят кои аминокиселини се образуват в резултат на разпадането.

Съдържание:

Какво е протеин и какви функции изпълнява в тялото? Какви елементи са включени в състава му и каква е особеността на това вещество.

Протеините са основният строителен материал в човешкото тяло. Разглеждани като цяло, тези вещества съставляват една пета от нашето тяло. В природата е известна група от подвидове - само човешкото тяло съдържа пет милиона различни варианта. С негово участие се образуват клетки, които се считат за основния компонент на живите тъкани на тялото. Какви елементи изграждат протеините и каква е особеността на веществото?

Тънкостите на композицията

Протеиновите молекули в човешкото тяло се различават по структура и изпълняват определени функции. По този начин миозинът се счита за основния контрактилен протеин, който формира мускулите и гарантира движението на тялото. Той осигурява функционирането на червата и движението на кръвта през човешките съдове. Също толкова важно вещество в тялото е креатинът. Функцията на веществото е да предпазва кожата от негативни въздействия – радиация, температура, механични и други. Креатинът също предпазва от навлизане на микроби отвън.

Протеините съдържат аминокиселини.Освен това първият от тях е открит в началото на 19 век, а целият аминокиселинен състав е известен на учените от 30-те години на миналия век. Интересно е, че от двеста аминокиселини, които са открити днес, само две дузини образуват милиони протеини с различна структура.

Основната разлика в структурата е наличието на радикали от различен характер. Освен това аминокиселините често се класифицират въз основа на техния електрически заряд. Всеки от разглежданите компоненти има общи характеристики - способността да реагира с основи и киселини, разтворимост във вода и т.н. Почти всички представители на групата на аминокиселините участват в метаболитните процеси.

Като се има предвид съставът на протеините, заслужава да се подчертае две категории аминокиселини – незаменими и незаменими.Те се различават по способността си да се синтезират в организма. Първите се произвеждат в органите, което гарантира поне частично покриване на текущия дефицит, а вторите се набавят само с храната. Ако количеството на някоя от аминокиселините намалее, това води до смущения, а понякога и до смърт.

Протеин, който съдържа пълен набор от аминокиселини, се нарича „биологично пълен“. Такива вещества са част от животинската храна. Някои растителни представители, като боб, грах и соя, също се считат за полезни изключения. Основният параметър, по който се оценяват ползите от даден продукт, е неговата биологична стойност. Ако считаме млякото за основа ( 100% ), тогава за риба или месо този параметър ще бъде е равно на 95, за ориз – 58 , хляб (само ръжен) – 74 и така нататък.

Основните аминокиселини, които съставляват протеина, участват в синтеза на нови клетки и ензими, т.е. покриват пластмасовите нужди и се използват като основни източници на енергия. Протеините съдържат елементи, които са способни на трансформации, тоест процесите на декарбоксилиране и трансаминиране. Реакциите, споменати по-горе, включват две групи аминокиселини (карбоксил и амин).

Яйчният белтък се счита за най-ценен и полезен за организма, чиято структура и свойства са идеално балансирани. Ето защо процентното съдържание на аминокиселини в продукта почти винаги се използва като база за сравнение.

По-горе беше споменато, че протеините се състоят от аминокиселини, а независимите представители играят основна роля. Ето някои от тях:

• Хистидин- елемент, който е получен през 1911г. Неговата функция е насочена към нормализиране на работата на условния рефлекс. Хистидинът играе ролята на източник за образуването на хистамин, ключов медиатор на централната нервна система, участващ в предаването на сигнали до различни части на тялото. Ако остатъкът от тази аминокиселина намалее под нормалното, производството на хемоглобин в човешкия костен мозък се потиска.
• Валин- вещество, открито през 1879 г., но окончателно дешифрирано едва 27 години по-късно. Ако той липсва, координацията се нарушава и кожата става чувствителна към външни дразнители.
• Тирозин(1846). Протеините са изградени от много аминокиселини, но тази играе една от ключовите функции. Именно тирозинът се счита за основен прекурсор на следните съединения - фенол, тирамин, щитовидна жлеза и др.
• Метионинсинтезиран едва към края на 20-те години на миналия век. Веществото спомага за синтеза на холин, предпазва черния дроб от прекомерно образуване на мазнини и има липотропен ефект. Доказано е, че тези елементи играят ключова роля в борбата срещу атеросклерозата и в регулирането на нивата на холестерола. Химическата особеност на метионина е, че той участва в производството на адреналин и взаимодейства с витамин В.
• Цистин- вещество, чиято структура е установена едва през 1903 г. Неговите функции са насочени към участие в химични реакции и метаболитни процеси на метионин. Цистинът реагира и със съдържащи сяра вещества (ензими).
• Триптофан– незаменима аминокиселина, която е част от протеините. Синтезиран е през 1907 г. Веществото участва в протеиновия метаболизъм и гарантира оптимален азотен баланс в човешкото тяло. Триптофанът участва в производството на серумни протеини и хемоглобин.
• левцин– една от „най-ранните” аминокиселини, позната от началото на 19 век. Действието му е насочено към подпомагане на растежа на тялото. Липсата на елемент води до нарушаване на бъбреците и щитовидната жлеза.
• Изолевцин– ключов елемент, участващ в азотния баланс. Учените откриват аминокиселината едва през 1890 г.
• Фенилаланинсинтезиран в началото на 90-те години на 19 век. Веществото се счита за основа за образуването на надбъбречни и тиреоидни хормони. Дефицитът на елемент е основната причина за хормонален дисбаланс.
• Лизинполучава едва в началото на 20 век. Липсата на веществото води до натрупване на калций в костната тъкан, намаляване на мускулния обем в тялото, развитие на анемия и т.н.

Струва си да се подчертае химичният състав на протеините. Това не е изненадващо, тъй като въпросните вещества принадлежат към химически съединения.

• въглерод – 50-55%;
• кислород – 22-23%;
• азот – 16-17%;
• водород – 6-7%;
• сяра – 0,4-2,5%.

В допълнение към изброените по-горе, протеините включват следните елементи (в зависимост от вида):

• мед;
• желязо;
• фосфор;
• микро- и макровещества.

Химическото съдържание на различните протеини е различно. Единственото изключение е азотът, чието съдържание винаги е 16-17%. Поради тази причина нивото на съдържание на веществото се определя точно от процентното съдържание на азот. Процесът на изчисление е както следва. Учените знаят, че 6,25 грама протеин съдържат един грам азот. За да определите обема на протеина, просто умножете текущото количество азот по 6,25.

Тънкостите на структурата

Когато разглеждаме въпроса от какво се състоят протеините, си струва да проучим структурата на това вещество. Акцент:

• Първична структура.Основата е редуването на аминокиселини в състава. Ако поне един елемент е включен или „изпадне“, тогава се образува нова молекула. Благодарение на тази характеристика общият брой на последните достига астрономическа цифра.
• Вторична структура.Особеността на молекулите в протеина е, че те не са в разширено състояние, а имат различни (понякога сложни) конфигурации. Благодарение на това животът на клетката е опростен. Вторичната структура има формата на спирала, образувана от еднакви завои. В този случай съседните навивки се характеризират с тясна водородна връзка. При многократно повторение стабилността се увеличава.
• Третична структурасе образува поради способността на споменатата спирала да се побира в топка. Струва си да се знае, че съставът и структурата на протеините до голяма степен зависи от първичната структура. Третичната основа от своя страна гарантира запазването на качествени връзки между аминокиселини с различен заряд.
• Кватернерна структурахарактерни за някои протеини (хемоглобин). Последният образува не една, а няколко вериги, които се различават по своята първична структура.

Тайната на протеиновите молекули е в общ модел. Колкото по-високо е структурното ниво, толкова по-малко добре се държат заедно образуваните химични връзки. По този начин вторичните, третичните и кватернерните структури са изложени на радиация, високи температури и други условия на околната среда. Резултатът често е нарушение на структурата (денатурация). В същото време прост протеин, ако структурата му се промени, е способен на бързо възстановяване. Ако веществото е било подложено на отрицателно температурно въздействие или влиянието на други фактори, тогава процесът на денатурация е необратим и самото вещество не може да бъде възстановено.

Имоти

По-горе обсъдихме какво представляват протеините, дефиницията на тези елементи, структурата и други важни въпроси. Но информацията ще бъде непълна, ако основните свойства на веществото (физични и химични) не са подчертани.

Молекулно тегло на протеина – от 10 хиляди до един милион(тук много зависи от вида). Освен това те са разтворими във вода.

Струва си да се подчертаят общите характеристики на протеина с колоидни разтвори:

• Способност за набъбване. Колкото по-висок е вискозитетът на състава, толкова по-високо е молекулното тегло.
• Бавна дифузия.
• Способността за диализа, т.е. разделянето на аминокиселинните групи на други елементи с помощта на полупропускливи мембрани. Основната разлика между разглежданите вещества е неспособността им да преминават през мембраните.
• Двуфакторна стабилност. Това означава, че протеинът е хидрофилен по структура. Зарядът на веществото директно зависи от това от какво се състои протеинът, броят на аминокиселините и техните свойства.
• Размерът на всяка частица е 1-100 nm.

Освен това протеините имат определени прилики с истинските разтвори. Основното е способността да се формират хомогенни системи. В този случай процесът на образуване е спонтанен и не изисква допълнителен стабилизатор. Освен това протеиновите разтвори са термодинамично стабилни.

Учените подчертават специалните аморфни свойства на въпросните вещества. Това се обяснява с наличието на аминогрупа. Ако протеинът е представен под формата на воден разтвор, тогава в него има еднакво различни смеси - катионни, биполярни йони, както и анионни форми.

Също Свойствата на протеина включват:

• Способността да действа като буфер, тоест да реагира по подобен начин на слаба киселина или основа. По този начин в човешкото тяло има два вида буферни системи - протеин и хемоглобин, които участват в нормализирането на нивото на хомеостазата.
• Движение в електрическо поле. В зависимост от броя на аминокиселините в протеина, тяхната маса и заряд се променя и скоростта на движение на молекулите. Тази функция се използва за разделяне чрез електрофореза.
• Изсоляване (обратно утаяване). Ако амониеви йони, алкалоземни метали и алкални соли се добавят към протеинов разтвор, тези молекули и йони се конкурират помежду си за вода. На този фон хидратационната обвивка се отстранява и протеините престават да бъдат стабилни. В резултат на това те се утаяват. Ако добавите определен обем вода, е възможно да възстановите хидратиращата обвивка.
• Чувствителност към външни влияния. Струва си да се отбележи, че в случай на отрицателни външни влияния, протеините се разрушават, което води до загуба на много химични и физични свойства. В допълнение, денатурацията причинява разкъсване на основните връзки, които стабилизират всички нива на протеиновата структура (с изключение на първичната).

Има много причини за денатурация– отрицателният ефект на органичните киселини, ефектът на основите или йоните на тежките метали, отрицателният ефект на уреята и различни редуциращи агенти, водещи до разрушаване на дисулфидни мостове.

• Наличието на цветни реакции с различни химични елементи (в зависимост от аминокиселинния състав). Това свойство се използва в лабораторни условия, когато е необходимо да се определи общото количество протеин.

Резултати

Протеинът е ключов елемент на клетката, осигуряващ нормалното развитие и растеж на живия организъм. Но въпреки факта, че учените са изследвали веществото, предстоят още много открития, които ще ни позволят да разберем по-задълбочено тайните на човешкото тяло и неговата структура. Междувременно всеки от нас трябва да знае къде се образуват протеините, какви са техните свойства и за какви цели са необходими.