Белки и аминокислоты

Белки и аминокислоты

Введение 

Аминокислоты - это строительные блоки для белков, а белки являются строительными блоками для мышц и других тканей организма.

 Впервые  исключительную важность белков  в питании и жизнедеятельности  организма человека осознали  ученые-химики в начале 19 века, они  и придумали «международное»  название для этих химических  соединений - «протеины», от греческого  ргоtos - «первый, главный».

Изучение  белка 

Белки были выделены в отдельный класс биологических  молекул в XVIII веке в результате работ  французского химика Антуана Фуркруа и других учёных, в которых было отмечено свойство белков коагулировать (денатурировать) под воздействием нагревания или кислот. В то время были исследованы такие белки, как альбумин («яичный белок»), фибрин (белок из крови) и глютен из зерна пшеницы. Голландский химик Геррит Мульдер провёл анализ состава белков и выдвинул гипотезу, что практически все белки имеют сходную эмпирическую формулу.

К концу XIX века было исследовано большинство аминокислот, которые входят в состав белков. В 1894 году немецкий физиолог Альбрехт Коссель выдвинул теорию, согласно которой именно аминокислоты являются основными структурными элементами белков В начале XX века немецкий химик Эмиль Фишер экспериментально доказал, что белки состоят из аминокислотных остатков, соединённых пептидными связями. Он же осуществил первый анализ аминокислотной последовательности белка и объяснил явление протеолиза 

Антуан Фуркруа 

Альбрехт  Коссель

 В химическом  смысле белки это очень большие молекулы, состоящие из остатков аминокислот. Единой классификации белков пока нет (во многом из-за того, что роль многих из них до сих пор не ясна), одной из распространенных является классификация белков не по их физико-химическим свойствам, и по биологической роли в организме. Причем наиболее важные свойства белков как раз и определяются тем, какие аминокислотные остатки (проще - аминокислоты) его составляют. То есть белок, особенно как продукт питания, ценен не сам по себе: ценны аминокислоты, его составляющие.

  Аминокислоты - разновидность органических кислот. Всего аминокислот, встречающихся в организмах, более 100 видов, и все они так или иначе участвуют в обменных процессах. Однако не все аминокислоты могут быть найдены в составе белков. 

Общая формула аминокислоты 

Перевод кода ДНК в набор  аминокислот и  белков

Свойства  аминокислот: амфотерность, реакция  по аминогруппе и карбоксилу. 

 1.  Большинство аминокислот – бесцветные кристаллические вещества, обычно

хорошо  растворимы в воде, часто сладковаты на вкус. 

 2. В молекулах аминокислот содержатся две группы с прямо противоположными свойствами: карбоксильная группа - кислотная, и аминогруппа с

основными свойствами. Поэтому  они обладают одновременно и кислотными и

основными свойствами. Как кислоты, аминокислоты образуют со спиртами сложные

эфиры, а с металлами  и основаниями - соли 

3.  Кислотные свойства  в моноаминокислотах выражены весьма слабо - аминокислоты почти не изменяют окраски лакмуса.

4. Как амины, аминокислоты образуют соли с кислотами, например:

 

                                               HCℓ∙NH2CH2COOH  

5.   При действии азотистой  кислоты на аминокислоты  образуются оксикислоты: 

                NH2CH2COOH + NHO2 − HOCH2COOH + N2 + H2O 

6. С галоидангидритами кислот аминокислоты образуют вещества, которые одновременно являются и аминоксилотами и амидами кислот. 

7. α аминокислоты при нагревании легко отщепляют воду,

причем  из двух молекул аминокислоты выделяются две молекулы воды и образуются дикетопиперазины.

8.Аминокислоты  образуют сложные  эфиры при действии  хлористого водорода  на них спиртовые  растворы. 

9. При действии пятихлористого  фосфора на аминокислоты  образуются солянокислые  соли  хлорангидридов аминокислот, довольно неустойчивые соединения, при отщеплении HCℓ образующие совсем неустойчивые свободные хлорангидриды. 

 10.  Аминокислоты ацилируются по аминогруппе 

11.  Аминокислоты можно  алкилировать по аминогруппе.

 Белки имеют ни с чем не сравнимое значение в питании человека: прежде всего они служат «строительным материалом» для всего организма, кроме того: 

   Отвечают  за обменные и регуляторные функции  в организме;

   Служат  основой для создания тканей, например, мышечных волокон;

   Выполняют транспортные функции в обменных системах организма, например, гемоглобин -сложный белок;

    Управляют  функциями организма: некоторые  важнейшие гормоны - белки, например, инсулин;

    Участвуют в энергетическом обмене, в процессах пищеварения, обеспечивают защиту организма;

Поступающие с  пищей белки не усваиваются организмом непосредственно. Подавляющее же большинство  белков разрушаются под воздействием пищеварительных соков и организмом используются составляющие их аминокислоты. Из аминокислот, полученных от «разбора»  белков, поступивших с пищей, организм самостоятельно строит нужные ему белки. Причем, в целях создания тех или  иных белков аминокислоты могут превращаться одна в другую, а также синтезироваться  в организме.

Но, к сожалению, все необходимые для себя аминокислоты могут синтезировать только растения. Для животных (включая, естественно, человека), существуют так называемые незаменимые аминокислоты из числа  тех 20, необходимых для строительства  белков. Эти аминокислоты как раз  организмы животных и человека не синтезируют, то есть они должны поступать  извне с пищей.

 

   

   8 незаменимых  аминокислот

      Лизин

      Метионин

      Фенилаланин

      Треонин

      Вапин

      Изопейцин

      Лейцин

      Триптофан 

 Эти  аминокислоты мало того, что не  синтезируются в организме, но  и заменены другими аминокислотами  не могут - они так и называются - незаменимые. Кроме того, есть  аминокислоты, «зависимые» от незаменимых  аминокислот: цистеин и тирозин  образуются только из незаменимых  метионина и фенилаланина. Таким образом, в питании ключевое значение имеет не количество белка, а его качество аминокислотный состав.

 Белковый обмен  в организме человека весьма  сложен. В зависимости от состояния  организма необходимое количество  тех или иных белков постоянно  изменяется, белки расщепляются, синтезируются,  одни аминокислоты переходят  в другие или распадаются, выделяя  энергию. В результате жизнедеятельности  организма часть белков теряется, это обычно около 25-30 г белка  в сутки. Поэтому белки должны  постоянно присутствовать в рационе  человека в нужном количестве. Необходимое для человека количество  белка в пище зависит от  различных факторов: от того, находится  ли человек в покое или выполняет  тяжелую работу, каково его эмоциональное  состояние и т.п. 

Содержание  белка в природных продуктах: 

Если сравнить эти математические выражения, то нетрудно догадаться, что самыми адаптированными  для наших организмов являются белки  яиц, молока и мяса. Вот это и  есть основа человеческого рациона. А к ним уже нужно приложить  дополнительные продукты: хлеб, овощи, зерновые каши.