Formuła chemiczna białka: szczegóły

Aby osiągnąć pełne życie, człowiek potrzebuje białka, tłuszcze, węglowodany. Wzór cząsteczki białka ma złożoną strukturę. Rozważ konkretną kompozycję, a także wartość związków białkowych dla żywego organizmu.

Badania

Białka są szczególnie ważne dla żywotnej aktywności organizmów. Pod względem suchej masy ich procentowe stężenie szacuje się na 60%. Każdy taki związek ma swoje właściwości fizyczne. Wzór strukturalny białka wpływają na ich właściwości chemiczne, a także na ich znaczenie biologiczne.

Podstawowe badania nad strukturą i znaczeniem cząsteczek białek przeprowadzono od drugiej połowy dziewiętnastego wieku. Naukowcy systematycznie identyfikują nowe charakterystyczne cechy związków białkowych, zastanawiają się nad obszarami ich zastosowania. Istnieje nauka o proteomice, w której badana jest formuła białkowa, jej cechy.

Peptydy i białka tworzą unikalny świat, który jest badany przez różne nauki przyrodnicze.

Cechy klasy

Białka to związki wielkocząsteczkowe zawierające azot. Ich cząsteczki składają się z reszt różnych aminokwasów połączonych wiązaniami amidowymi.

Formowanie pomysłów na temat struktury cząsteczek białka

Pierwsze próby zrozumienia, jak wygląda struktura białek, formuła tych związków, zostały dokonane już w XVIII-XIX wieku. W tym okresie historycznym substancje o podobnych właściwościach zostały wyizolowane z mięśni, krwi, mleka. Otrzymane związki koagulowały w wysokich temperaturach, tworzyły lepkie i lepkie roztwory w wodzie, a gdy płonęły, wyczuwalny był zapach naturalnej wełny.

W 1728 r. Beccari był w stanie wyizolować ze zwykłej mąki pszennej substancję, która została nazwana glutenem. Formuła białkowa była nieznana, ale miała podobne właściwości do białka jaja.

Dekompozycja cząsteczek białka odegrała ważną rolę w badaniu ich struktury. Brakonno spędził wiele godzin rozkładając tkanki zwierzęce w kwaśnym środowisku. Po zneutralizowaniu mieszaniny uzyskano filtrat, w wyniku którego odparowano glikogen. Badacz był w stanie wyizolować pierwszy aminokwas z cząsteczki białka.

Wzór chemiczny białka został wykryty dopiero w 1846 roku. Po licznych eksperymentach w tych związkach organicznych znaleziono siarkę, węgiel, fosfor i azot.

Teoria białka została zaproponowana przez holenderskiego lekarza i chemika Muldera, określono skład białkowy.

Teorie budowy cząsteczek białek

Po zbadaniu składu pierwiastkowego, formuła białkowa została zdefiniowana jako mieszanina rodników i grup aminowych. Po szczegółowym badaniu produktów powstałych podczas procesu hydrolizy białka chemik Danilevsky był w stanie wykryć obecność peptydu (wiązania amidowego) w swoich związkach.

Niemiecki chemik Fisher wysunął odważną teorię, zwaną serią elementarną, otrzymującą albuminę jaja. Że jest uważany za "ojca chemii związków białkowych".

Badania niemieckiego naukowca pomogły zrozumieć strukturę białka. Wzór chemiczny tych związków nie został przez niego ustalony, ale to Fisher potwierdził liniowy układ w strukturze cząsteczek białka reszt aminokwasowych.

Był w stanie wyjaśnić różnorodność tych związków wielkocząsteczkowych za pomocą różnych lokalizacji fragmentów aminokwasów w biopolimerze.

Aby zidentyfikować wielkość masa cząsteczkowa w wirówce stosowano związki białkowe. Naukowcom udało się nie tylko wyizolować enzymy z nasion kanawalii, ale także uzyskać kryształy trypsyny i pepsyny.

W połowie ubiegłego wieku Pauling opracował model drugorzędowej struktury białkowej, którą nazwano helisą alfa. Stopniowo odszyfrowano trzeciorzędowe struktury insuliny, hemoglobinę i zsyntetyzowano insulinę.

Cechy struktury białka

Obecnie żaden z biochemików nie wątpi, że białka są podstawą struktury żywych organizmów. Charakteryzują się wysoką uporządkowaniem, różnorodnością. Ruch, skurcz mięśni jest wynikiem pracy cząsteczek białka. Życie nie jest możliwe bez pełnowartościowego metabolizmu, który występuje w organizmach. Aktywność wszystkich procesów metabolicznych regulowana jest przez białka-enzymy.

W przyrodzie istnieje około 1012 różnych białek, które zapewniają funkcjonowanie 106 gatunków organizmów, które mają inną strukturę. Taka różnorodność cząsteczek białka pozwala na różne kombinacje reszt aminokwasowych, indywidualnych dla każdego żywego organizmu.

Na przykład, komórka E. coli zawiera około trzech tysięcy różnych białek, a nasz organizm ma około pięćdziesięciu tysięcy cząsteczek białka. Istnieje wiele porównawczych prostych struktur w naturalnych biopolimerach, które są reprezentowane przez aminokwasy połączone przez wiązania polipeptydowe.

Jaka jest formuła białek? Chemia nie daje jednoznacznej odpowiedzi na to pytanie. Dwadzieścia niezbędnych aminokwasów jest uwalnianych, które łączą się w różne sekwencje, tworząc różne cząsteczki białka.

Na przykład, jeśli istnieją dwa źródłowe aminokwasy, wówczas można utworzyć tylko dwa warianty peptydów. Przy czterech wyjściowych monomerach można otrzymać dwadzieścia cztery izomery.

Po połączeniu dwadzieścia aminokwasów 2.4 tworzy się dla 1018 wzorów związków. W naturze nie ma przypadkowych kombinacji, każdy gatunek charakteryzuje się specyficznym zbiorem białek, który jest uważany za informację dziedziczną, która jest zakodowana w strukturze DNA.

Dzięki informacji zaszyfrowanej w pierwotnej strukturze cząsteczki białka możliwe jest przeprowadzenie syntezy białek. Liniowy łańcuch polipeptydowy spontanicznie skręca się w trójwymiarową strukturę. Tworzenie trójwymiarowej struktury nie odbywa się losowo, ale w określonej kolejności, zgodnie z informacjami zawartymi w kombinacji aminokwasów.

Zawartość białka w żywych organizmach

Ponieważ ogólny wzór białek potwierdza obecność węgla, azotu, tlenu w nich, możemy przyjąć ilościową zawartość tych pierwiastków w żywym organizmie. U ludzi narządy i tkanki są tak bogate w cząsteczki białek, jak to tylko możliwe. Wiele z tych biopolimerów rozpuszcza się w wodzie. Maksymalna zawartość białka znajduje się w śledzionie, płucach i mięśniach (około 80 procent suchej masy).

Źródłem białka są rośliny i mikroorganizmy. W celu zbadania cech strukturalnych tych związków wielkocząsteczkowych, są one początkowo izolowane od mięśni, krwi, wełny i włosów.

Charakterystyczne cechy

Jaki jest skład pierwiastkowy cząsteczek białkowych? W procentach w takich związkach prawie połowa to węgiel, około 20 procent to tlen, 15% to azot, około 7% to azot, a siarka, fosfor, magnez, mangan i żelazo występują w niewielkich ilościach. W przypadku związków zawierających azot, które zawierają cząsteczki białka, zauważamy:

• stały procent azotu (około 16 procent suchej pozostałości);
• obecność aminokwasów - fragmenty strukturalne;
• wiązania amidowe między resztami aminokwasowymi;
• wysoka masa cząsteczkowa;
• złożona struktura wiązań polipeptydowych, która charakteryzuje parametry biologiczne i fizykochemiczne białek.

Do wykrycia monomerów stosuje się hydrolizę kwasową, alkaliczną lub enzymatyczną. Ta technika jest jedną z głównych opcji jakościowej analizy cząsteczek białka.

Aminokwasy: cechy, właściwości

A-aminokwasy pochodzą od kwasów karboksylowych, w których atom wodoru jest zastąpiony przez grupę aminową.

Należy zauważyć, że struktura ta jest typowa dla wszystkich aminokwasów zawartych w naturalnych białkach.

Część polipeptydów składa się z monomeru z pojedynczym źródłem, co pozwala na ich analizę jakościową. Wśród specyficznych właściwości białek należy wymienić możliwość denaturacji, której towarzyszy utrata podstawowych parametrów chemicznych i fizycznych, a także utrata funkcji biologicznych. W tym procesie wiązania peptydowe są niszczone, nie ma możliwości przywrócenia biopolimeru.

Proteinogenne aminokwasy

Wszystkie aminokwasy, które składają się na cząsteczki białek, nazywane są białkami.

Należą do L-aminokwasów, zawierają grupę aminową w pozycji α. Na przykład glicyna jest najprostszym przedstawicielem tej klasy związków. Jest ich podział na strukturę, cechy kwasowo-zasadowe, efekty biologiczne.

Ta wersja fizjologicznej klasyfikacji aminokwasów jest warunkowa, zależy od indywidualnych cech żywego organizmu. Jedenaście niezbędnych aminokwasów jest potrzebnych do prawidłowego wzrostu drobiu.

Organizmy, które nie zachowały się w procesie ewolucji niezbędnych kwasów, są zmuszane do spożywania brakujących związków do budowy cząsteczek białka z pożywieniem.

Wniosek

Wyróżnia się pierwszorzędowe, drugorzędowe, trzeciorzędowe, a także czwartorzędowe struktury cząsteczek białek, każdy poziom ma swoje własne charakterystyczne cechy. Najprostszą jest struktura pierwotna, charakteryzująca się kombinacją reszt aminokwasowych. Struktura drugorzędowa polega na ułożeniu łańcucha w określonej sekwencji przy użyciu wiązań wodorowych, otrzymując helisę.

Przestrzenne ułożenie łańcucha polipeptydowego tworzy strukturę trzeciorzędową. Białka są podzielone na kuliste formy o elipsoidalnym wyglądzie. Są włókniste, charakteryzujące się wydłużonym kształtem. Niektóre biopolimery mają strukturę czwartorzędową utworzoną przez kompleks wiązania chemiczne.