Аминокислоты и белки - OXFORDST.RU

Аминокислоты и белки

Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ

Аминокислоты

основа белковой жизни на Земле

А вы знаете, что многие ученые называют жизнь на земле «белковой»? Основу белка составляют аминокислоты. А как они появились на Земле?

Белки — это макромолекулы, имеющие большую молекулярную ( до 1,5 млн у.е.) массу. Все белки являются полимерами нерегулярного строения, состоящими из отдельных мономеров — аминокислот, определяющихся генетическим кодом.

Есть такая гипотеза, что в самом начале на Земле не было всех тех органических соединений, которые мы наблюдаем теперь. И в то далекое-предалекое время наша планета постоянно подвергалась бомбардировке метеоритами и кометами. И эти самые метеориты содержали в себе органические соединения, в том числе и аминокислоты. Получается, что жизнь на Землю принесли извне…

Аминокислота — вещество, имеющее двойственную природу:

  1. Аминокислот в белке много. Вплоть до нескольких тысяч!
  1. Аминокислоты в белке могут находиться в разной последовательности. Именно разные сочетания аминокислот в белковой цепи дает такую вариативность.

В природе известно 20 видов аминокислот.

Белки

они же полипептиды, они же протеины

Ф.Энгельс биологом не был, но дал такое определение жизни:

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

Конечно, это определение не научное и не затрагивает очень многие признаки живых систем, но определяет один самый важный момент —

жизнь на земле белковая

Строение и функции белков

Белки — полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В составе белков всего 20 аминокислот, а вот комбинаций этих аминокислот может быть очень много! За счет этого достигается разнообразие. Поэтому белков в природе огромное количество!

Белковый состав так и записывается — последовательностью аминокислот, которые обозначаются тремя буквами:

То, что показано на рисунке — последовательность аминокислот — это целая длинная большая молекула (то, что приведено здесь — это очень маленький белок, обычно такие молекулы на порядок длиннее).

В теме про аминокислоты мы уже рассмотрели механизм образования такого полимера — полипептида.

  • простые — состоят только из аминокислот;
  • сложные — кроме аминокислот содержат вещества небелковой природы.

Первичная структура (конформация) белка

— это именно эта последовательность — то, какие аминокислоты и в какой последовательности они соединены ковалентными связями.

Вторичная структура белка

Это спираль, которая образуется уже за счет межмолекулярных — водородных связей.

Третичная структура белка

Эта структура образована свернутыми спиралями — такое образование называется глобула.

Четвертичная структура белка

это совместное объединение нескольких схожих по строению третичных белковых структур (глобул или субъединиц) в единую молекулу с приобретением ею природных свойств.

Сами глобулы в этой структуре называют протомерами, а само четвертичное образование — мультимером.

Белки довольно легко подвергаются разрушению. Сначала «ломается» четвертичная, потом третичная, потом уже вторичная структура. Разрушить первичную структуру сложнее. Это уже, скорее, химическое взаимодействие.

Разрушение структур белка называется денатурацией. Свойства белка при этом теряются.

Самые известные денатуранты -температура (нагревание), спирт, кислоты и щелочи.

Простой и повседневный пример денатурации — яичница! 🙂

Ренатурация — обратный процесс — восстановление разрушенной структуры белка.

Функции белков

  • структурная — белок является обязательным компонентом любой мембраны, любого хряща…
  • почти все ферменты имеют белковую природу. Ферменты=биокатализаторы. На каждую реакцию есть свой фермент.


  • Гормоны имеют белковую природу.
  • Транспорт — белки переносят вещества через мембрану клетки, гемоглобин — кислород в крови…
  • Функций у белков очень много… то, что перечислено выше — только самые основные.

    Каждый вид растений и животных имеет особый, только ему присущий набор белков, т. е. белки являются основой видовой специфичности.

    • у разных видов есть одинаковые белки, выполняющие определенные функции (например, у собаки и человека за регуляцию сахара в крови отвечает гормон инсулин)
    • у представителей одного вида белки могут отличаться по строению (например, белки групп крови)

    Белки — основа жизни на Земле, и найти какие-либо процессы, проходящие в живом организме без их участия, практически невозможно…

    Редко, но все же встречаются в вопросах ЕГЭ такие термины:

    • дистальные белки — белки мембраны клетки

    Понятие об аминокислотах. Белки

    Урок 38. Химия 9 класс ФГОС

    В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

    Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

    Получите невероятные возможности

    Конспект урока «Понятие об аминокислотах. Белки»

    Понятие об аминокислотах. Белки

    Аминокислоты – это органические соединения, содержащие карбоксильную группу – СООН и аминогруппу – NH2.

    Поэтому состав аминокислот можно выразить формулой NH2 CH COOH

    Аминокислоты можно рассматривать как производные карбоновых кислот, у которых атом водорода в радикале замещён на аминогруппу.

    Например из уксусной кислоты получается аминоуксусная кислота NH2 – CH2 – COOH.

    Карбоксильная группа и аминогруппа определяют химические свойства аминокислот. Так аминогруппа определяет основные свойства вещества, потому что может присоединять к себе катион водорода за счёт наличия свободной пары электронов у азота. А карбоксильная группа определяет кислотные свойства аминокислот.

    Поэтому аминокислоты – это органические вещества, которые обладают основными и кислотными свойствами, так как содержат амино- и карбоксильную группу. То есть аминокислоты являются амфотерными соединениями.

    Аминокислоты – бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимы в воде и малорастворимы в органических растворителях. Они могут быть сладкими, безвкусными и горькими.

    Аминокислоты – это кирпичики, из которых строятся молекулы белков. Благодаря наличию кислотной и основной групп молекулы аминокислот взаимодействуют друг с другом и образовывают полимеры – белки.

    Это реакция поликонденсации. Таким образом, реакции поликонденсации – это реакции получения полимеров, которые сопровождаются образованием побочного низкомолекулярного соединения, например воды.

    При образовании дипептида между остатками аминокислот возникает связь, которую называют пептидной. Она образуется между остатком карбоксильной группы одной аминокислоты (-СО-) и остатком аминогруппы (-NH-) другой аминокислоты (– СО – NH –).

    Эта связь повторяется в полимере много раз, поэтому полимер и называется полипептидом.

    Из остатков аминокислот строятся полипептиды – белки. Поэтому при расщеплении белков образуются аминокислоты.

    Например, немецкий химик-органик и биохимик Э.Г. Фишер, который является лауреатом Нобелевской премии, занимался химией углеводов и белков. Он синтезировал ряд физиологически активных веществ, внедрял в синтез химических соединений ферменты.

    Существует более двадцати аминокислот, а белков множество. Каждый организм имеет свой собственный неповторимый набор белков, который лишь иногда бывает схожим у близких родственников. Как тридцать три буквы алфавита образуют множество слов, так и двадцать аминокислот образуют множество белков благодаря чередованию аминокислот.

    Так, определённая последовательность чередования аминокислот определяет первичную структуру белка.

    Большая заслуга в изучении в открытии строения белковой молекулы принадлежит русскому биохимику А.Я. Данилевскому. Это русский биохимик, один из основоположников отечественной биохимии. Он работал в области химии ферментов и белков.

    Вторичная структура белка – это упорядоченное свёртывание полипептидной цепи в спираль. В расшифровке вторичной структуры белка принимали участие многие выдающиеся учёные разных стран. В середине двадцатого века было доказано существование в белке вторичной структуры. За исследование природы химической связи во вторичной структуре белка Л. Полинг получил Нобелевскую премию.

    Третичная структура белка – более сложная конфигурация, чем спираль. Она напоминает по форме клубок.

    Четвертичная структура – это несколько полипептидных цепей, расположенных в пространстве. Пример четвертичной структуры белка – гемоглобин.

    Белки выполняют ряд функций в организме. Прежде всего, это строительная функция, ведь белки являются составной частью оболочки, ядра, цитоплазмы, клеточного сока, семян.

    Все наиболее значимые процессы в организме идут с помощью биологических катализаторов – ферментов. Поэтому белки выполняют ещё и каталитическую функцию.

    Немаловажной функцией белков является защитная функция. Особые белки – антитела и антитоксины участвуют в формировании защитного свойства организма – иммунитета.

    Такой белок крови, как гемоглобин является переносчиком кислорода, поэтому он выполняет транспортную функцию.

    Кроме этого, белки выполняют ещё и энергетическую функцию, так как при распаде белков до конечных продуктов выделяется энергия. При полном расщеплении один грамм белка выделяется 17,6 кДж энергии. Главными поставщиками белков служит мясо, рыба, яйца, творог.

    Белки способны гидролизоваться до аминокислот, то есть разлагаться водой в присутствии кислот или щелочей. В результате гидролиза разрушается первичная структура белка.

    Для белков характерно такое свойство, как денатурация. Это разрушение белка при нагревании или изменении кислотности среды, при действии радиации, щелочей, солей тяжёлых металлов. Этот процесс можно наблюдать при варке яиц (повышение температуры) или при скисании молока (изменение кислотности среды). При денатурации сохраняется первичная структура белка.

    Белки горят и при этом появляется запах горящего рога и жжённого пера.

    Для белков характерны цветные реакции, которые являются качественными реакциями на белки.

    Если налить в пробирку раствора белка и прибавить несколько капель концентрированной азотной кислоты, то образуется белый осадок. Если нагреть содержимое пробирок, то белый осадок окрашивается в жёлтый цвет. Если этот раствор охладить и добавить концентрированный раствор аммиака, то окраска становится оранжевой. Это так называемая ксантопротеиновая реакция. Эта реакция доказывает наличие бензольных колец в остатках аминокислот.

    Если в пробирку налить раствора белка и добавить столько же раствора щёлочи, а затем несколько капель раствора медного купороса, то белок окрашивается в красно-фиолетовый цвет. Эта качественная реакция на белок называется биуретовой. Эта реакция указывает на наличие в белках пептидных связей.

    Белки различны по растворимости в воде. Например, белки шерсти, шёлка, ногтей, рога, перьев – нерастворимы в воде, а белки крови, лимфы, пищеварительных соков – растворимы.

    Белки – не только питательные вещества для человека и животных, но и сырьё для промышленности. Из шерсти изготавливают ткани, а из рога – пуговицы и гребни. Белки кожи и хрящей идут на изготовление клея. Желатин употребляется в пищевой промышленности, а также при изготовлении фотоплёнки и фотобумаги. Кожи животных используют в кожевенной промышленности.

    Таким образом, аминокислоты – это органические амфотерные соединения, содержащие в составе молекулы две различные фуекциональные группы – карбоксильную и аминогруппу. Аминокислоты могут взаимодействовать друг с другом с образованием пептидов. Белки – это полипептиды, построенные из остатков аминокислот. Различают первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуру белка. Белки подвергаются гидролизу, денатурации, им свойственны цветные реакции.

    Белки и аминокислоты

    Аминокислоты – это специальные органические соединения, которые живые организмы используют для получения белков. Их основными элементами являются углерод, водород, кислород и азот. Существует двадцать различных видов аминокислот, которые объединяются для получения белков в нашем теле. Тело человека может производить некоторые аминокислоты, но остальное мы должны получать из пищи.

    Белки – это длинные цепи аминокислот. В организме человека есть тысячи различных белков. Они необходимы для жизни. Около 20% нашего организма состоит из белков. Каждая клетка организма использует белки для выполнения функций. Чтобы узнать больше о клетках организма человека, прочитайте учебник по биологии за 9 класс Р.В. Шаламова.

    Транскрипция и трансляция

    Белки производятся внутри клеток. Когда клетка образует белок, это называется синтезом белка. Инструкции по изготовлению белка содержатся в молекулах ДНК внутри ядра клетки. Два основных этапа изготовления белка называются транскрипцией и трансляцией.

    Первый шаг изготовления белка называется транскрипцией. Это когда клетка делает копию (или «стенограмму») ДНК. Копия ДНК называется РНК, поскольку она использует другой тип нуклеиновой кислоты, который называется рибонуклеиновой кислотой. РНК используется на следующем этапе, который называется трансляцией.

    Следующий шаг изготовления белка называется трансляцией. Это когда РНК превращается (или «переводится») в последовательность аминокислот, составляющих белок.

    Процесс трансляции изготовления нового белка из инструкций РНК происходит в сложной машине в клетке под названием рибосома. Следующие шаги проводятся в рибосоме.

    РНК перемещается в рибосомы. Этот тип РНК называется «месенджерной» РНК. Он сокращается как мРНК, где «м» предназначен для мессенджера.

    мРНК присоединяется к рибосоме. Рибосома выясняет, с чего начинать мРНК, находя специальную последовательность из трех букв «старт», что называется кодоном.

    Затем рибосома движется вниз по цепи мРНК. Каждые три буквы представляют еще одну молекулу аминокислоты. Рибосома строит строку аминокислот на основе кодов в мРНК. Когда рибосома видит код «стоп», она заканчивает трансляцию и белок заканчивается.

    В теле человека тысячи различных видов белков. Вот несколько основных групп и функций белков.

    Структурная функция. Многие белки обеспечивают структуру для нашего организма. Сюда входит коллаген, который находится в хрящах и сухожилиях.

    Защитная. Белки помогают защитить нас от болезней. Они составляют антитела, которые борются с захватчиками, такими как бактерии и другие токсичные вещества.

    Транспортная. Белки могут помочь переносить необходимые питательные вещества по телу. Одним из примеров является гемоглобин, который несет кислород в наших эритроцитах.

    Катализаторная. Некоторые белки, такие как ферменты, действуют как катализаторы для содействия химическим реакциям. Они помогают нам расщеплять и переваривать свою пищу, чтобы ее могли использовать наши клетки.

    По химическому составу различают простые и сложные белки. Простые белки содержат аминокислоты, которые связаны в цепочки. Сложные имеют белковую часть, состоящую из остатков аминокислот, и небелковую, в которой могут быть ионы металлов, липиды и углеводы.

    Есть несколько групп простых белков:

    альбумины – являются основной частью цитоплазмы большинства клеток, составной частью крови, мышц, молока, растворимые в воде и солевых растворах;

    глобулины – растворимые только в слабых солевых растворах, выполняют роль антител;

    гистоны и протанины – растворимые только в воде, составляют основную массу белковой части нуклеопротеидов;

    керотины – составляют основную массу роговой ткани эпидермиса;

    коллаген – находится в сухожилии, связках, хрящах, коже, костях;

    эластин – обеспечивает эластичность тканей.

    Сложные белки классифицируют по небелковой части:

    Нуклеопротеиды – в составе небелковой части нуклеиновые кислоты РНК и ДНК, участвующие в передаче наследственной информации. Белковая часть представлена протаминами и гистонами, которые обеспечивают хранение наследственной информации.

    Хромопротеиды – имеют пигментты: гемоглобин, миоглобин (белок мышц), некоторые ферменты каталазы, пероксидазы, цитохромы, а также хлорофилл.

    Фосфопротеиды – в небелковой части имеют остаток фосфорной кислоты. Это может быть казеин, винелин (белок желтка яиц), ихтулин (белок икры рыб).

    Липопротеиды – являются структурными элементами биологических мембран и транспортными белками, которые транспортируют холестерин и другие стероиды.

    Гликопротеиды – в составе большое количество соединений, являющихся комплексами белков с углеводами и их производными (гексуроновая кислота, гликогенные аминокислоты).

    Металлопротеиды – комплексы белков с тяжелыми металлами. В составе присутствует ферритин, который является основной формой запаса железа в организме и синтезируется в печени.

    Интересные факты о белках и аминокислотах:

    Мы получаем аминокислоты из основных продуктов, таких как курица, хлеб, молоко, орехи, рыба и яйца.

    Волосы состоят из белка под названием кератин.

    Особый вид РНК, который называется переносной РНК, перемещает аминокислоты в рибосомы. Он сокращается как тРНК, где «т» означает перенос.

    Пептидные связи связывают аминокислоты в белке вместе.

    Расположение и тип различных аминокислот вдоль белковой цепи определяет функцию белка.

    Если в вашем учебнике не было такой информации, тогда вы можете найти другой в разделе Учебники по биологии за 9 класс.

    Какие аминокислоты входят в состав белков?

    Отказ от ответсвенности

    Обращаем ваше внимание, что вся информация, размещённая на сайте Prowellness предоставлена исключительно в ознакомительных целях и не является персональной программой, прямой рекомендацией к действию или врачебными советами. Не используйте данные материалы для диагностики, лечения или проведения любых медицинских манипуляций. Перед применением любой методики или употреблением любого продукта проконсультируйтесь с врачом. Данный сайт не является специализированным медицинским порталом и не заменяет профессиональной консультации специалиста. Владелец Сайта не несет никакой ответственности ни перед какой стороной, понесший косвенный или прямой ущерб в результате неправильного использования материалов, размещенных на данном ресурсе.

    Белок очень важен для организма, так как является строительным материалом. Его основой являются аминокислоты. Эти вещества отвечают за разные функции и нужны для поддержания нормального состояния организма.

    Основные свойства аминокислот

    Аминокислоты обладают следующими свойствами:

    1. Быстро и хорошо растворяются в жидкой среде.
    2. По форме напоминают кристаллы.
    3. При воздействии высоких температур могут расплавиться.
    4. Имеют некоторые признаки кислот и оснований одновременно.
    5. Получаются в процессе белкового гидролиза.

    Для чего аминокислоты нужны организму?


    Биологическая роль аминокислот заключается в следующем:

    • обеспечивают правильную работу иммунной системы;
    • синтезируют глюкозу и участвуют в углеводном обмене;
    • выступают в роли строительного материала для мышц и сухожилий;
    • помогают спортсменам при наборе мышечной массы;
    • поддерживают здоровье соединительных тканей;
    • помогают поврежденным тканям быстрее восстановиться;
    • участвуют в выработке энергии;
    • выводят из организма вредные вещества и токсины;
    • участвуют в образовании гормонов;
    • поддерживают печень в порядке;
    • помогают поддерживать нормальную работу головного мозга;
    • обеспечивают бодрость духа и хорошее настроение;
    • повышают работоспособность человека и его творческий потенциал;
    • помогают нервным клеткам защититься от вредного воздействия алкогольных напитков;
    • улучшают психическое здоровье человека;
    • участвуют в жировом обмене;
    • поддерживают работу органов желудочно-кишечного тракта;
    • регулируют работу щитовидной железы;
    • поддерживают в норме массу тела;
    • замедляют естественные процессы старения.

    Сколько аминокислот входит в состав белков?


    В состав белков входят следующие незаменимые аминокислоты:

    1. Лейцин, нужный для набора мышечной массы и контроля массы тела.
    2. Изолейцин, стимулирующий выделение энергии.
    3. Лизин, отвечающий за укрепление иммунитета и повышение защитных сил организма.
    4. Фенилаланин, обеспечивающий правильную работу центральной нервной системы.
    5. Метионин, ответственный за эффективное и быстрое сжигание подкожного жира.
    6. Треонин, оказывающий положительное влияние на центральную нервную систему.
    7. Триптофан, формирующий полезные для жизнедеятельности гормоны.
    8. Валин, ускоряющий процессы обмена веществ.

    Также белок образуют несколько заменимых аминокислот. К ним относятся:

    1. Аланин, необходимый для процессов углеводного обмена и выведения из организма токсических веществ.
    2. Аспарагиновая кислота, обеспечивающая человеку энергичность и прилив бодрости.
    3. Аспарагин, обеспечивающий работу центральной нервной системы и головного мозга.
    4. Гистидин, вырабатывающий кровяные тельца красного цвета.
    5. Серин, отвечающий за правильную и эффективную работу головного мозга и за протекание когнитивных процессов.
    6. Цистеин, подающий в организм кератин.
    7. Аргинин, оздоравливающий кожу, кости, мышечную ткань и сухожилия.
    8. Глютаминовая кислота, без которой невозможна нормальная работа головного и спинного мозга.
    9. Глютамин, предотвращающий атрофию мышечных волокон.
    10. Глицин, ускоряющий процессы свертываемости крови.
    11. Пролин, стимулирующий выработку коллагена.
    12. Тирозин, поддерживающий в норме аппетит и артериальное давление.

    Внимание! В состав белков входят разные аминокислоты, заменимые и незаменимые. Они обеспечивают правильное формирование протеинов и эффективную работу всего организма.

    Отказ от ответсвенности

    Обращаем ваше внимание, что вся информация, размещённая на сайте Prowellness предоставлена исключительно в ознакомительных целях и не является персональной программой, прямой рекомендацией к действию или врачебными советами. Не используйте данные материалы для диагностики, лечения или проведения любых медицинских манипуляций. Перед применением любой методики или употреблением любого продукта проконсультируйтесь с врачом. Данный сайт не является специализированным медицинским порталом и не заменяет профессиональной консультации специалиста. Владелец Сайта не несет никакой ответственности ни перед какой стороной, понесший косвенный или прямой ущерб в результате неправильного использования материалов, размещенных на данном ресурсе.

    Белки и аминокислоты

    Строение и функции белков

    Белки

    В количественном соотношении среди клеточных биополимеров первое место принадлежит белкам. В животной клетке они составляют около 40-50 % сухой массы, в растительной – 20-35 %. В организме человека содержится более 5 миллионов типов белковых молекул. Белки включают углерод, кислород, водород, серу. Могут входить в их состав фосфор, железо и некоторые другие химические элементы. Белки – это высокомолекулярные вещества, гетерополимеры, мономерами которых являются аминокислоты.

    Аминокислоты

    Основная роль аминокислот связана с тем, что из них образуются белки. Кроме того, в организме они выполняют некоторые специфические функции. Например, в щитовидной железе позвоночных из аминокислоты тирозина образуется гормон тироксин.

    Разнообразие белков обеспечивается комбинациями 20 аминокислот (количество возможных вариантов –около 2 х 10 18 ). В состав аминокислот входят карбоксильные группы – ( – СООН) с кислотными свойствами и аминогруппы–( – NH 2 ), для которых характерны щелочные свойства, поэтому они являются амфотерными соединениями. Это предопределяет их способность к взаимодействию. Связаны карбоксильные и аминогруппы с одним и тем же атомом углерода. Между собой аминокислоты отличаются боковыми цепями–радикалами, R-группами. У разных аминокислот они неодинаковы по химической структуре, электрическому заряду, растворимостью в воде. В состав радикалов многих аминокислот входят полярные группы, поэтому большинство аминокислот растворимы в воде.

    Почти все аминокислоты белков принадлежат к одному типу стереоизомеров L-ряда, то есть обращают плоскость поляризованного света влево. Встречаются у микроорганизмов D-аминокислоты, которые обращают плоскость поляризованного света вправо.

    Чтобы отличить двадцать аминокислот от других аминокислот, также содержащихся в организмах, но не в составе белков, их называют основными. Исходя из возможности синтеза в организмах 20 аминокислот их разделяют на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокислоты синтезируются в организме человека и животного. Незаменимые аминокислоты синтезируются растениями, грибами, бактериями и попадают в организм с пищей.

    Основные аминокислоты

    Заменимые аминокислоты Сокращения Незаменимые аминокислоты Сокращения
    Аланин Ала Аргинин Арг
    Аспарагин Асн Валин Вал
    Аспарагиновая кислота Асп Изолейцин Иле
    Гистидин Гис Лейцин Леев
    Глицин Гли Лизин Лез
    Глутамин Глн Метионин Мет
    Глутаминовая кислота Глу Треонин Трет
    Пролин Про Триптофане Три
    Серин Сер Фенилаланин Фен
    Тирозин Тир
    Цистеин Цис

    Состав заменимых и незаменимых аминокислот изменяется с возрастом. Например, у детей являются незаменимыми, кроме названных, также аланин и гистидин.

    Аминокислоты условно для сокращенной записи их последовательности в полипептидных цепях отражаются тремя буквами.

    Существуют дополнительные аминокислоты, кроме основных. Они являются компонентами только некоторых типов белков, и каждая из них–производной одной из 20 основных аминокислот. Например, в одном из белков, которые отвечают за свертываемость крови – протромбине – найдена производная глутаминовой кислоты и т. п.

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: