Белки и аминокислоты

Белки и аминокислоты

Аминокислоты — это органические вещества, в молекулах которых одновременно содержатся аминогруппа -NH_2 и карбоксильная группа -COOH. Белки — это природные высокомолекулярные соединения (полипептиды), построенные из остатков аминокислот, соединённых пептидными связями. Белки составляют основу всего живого: они выполняют строительную, каталитическую (ферменты), защитную, транспортную и многие другие функции в организме.

Свойства аминокислот

Наличие в молекуле двух противоположных по характеру групп делает аминокислоты амфотерными: они реагируют и с кислотами (по основной аминогруппе), и со щелочами (по кислотной карбоксильной группе). Простейшая аминокислота — глицин NH_2-CH_2-COOH. Всего в построении белков участвует около двадцати различных аминокислот.

Пептидная связь

Аминокислоты соединяются друг с другом, образуя пептидную (амидную) связь -CO-NH-; при этом выделяется молекула воды:

NH_2-CH_2-COOH + NH_2-CH_2-COOH → NH_2-CH_2-CO-NH-CH_2-COOH + H_2O

Многократное повторение такой реакции приводит к образованию длинной полипептидной цепи, которая и составляет основу молекулы белка.

Уровни структуры белка

• Первичная структура — определённая последовательность аминокислотных остатков в цепи.
• Вторичная структура — закручивание цепи в спираль или укладка в складчатый слой.
• Третичная структура — пространственная укладка цепи в компактный клубок.
• Четвертичная структура — объединение нескольких полипептидных цепей в одну молекулу.

При нагревании, действии кислот, щелочей, солей тяжёлых металлов и спирта происходит денатурация — разрушение природной структуры белка. Качественные реакции на белки: биуретовая (фиолетовое окрашивание при действии щёлочи и CuSO_4) и ксантопротеиновая (жёлтое окрашивание при действии концентрированной азотной кислоты). Белки имеют огромное биологическое значение: ферменты ускоряют биохимические реакции, гемоглобин переносит кислород, антитела защищают организм, а коллаген и кератин выполняют опорную и покровную функции. При гидролизе белки распадаются до аминокислот, которые организм затем использует для построения собственных белковых молекул.

Правило: при денатурации разрушаются вторичная, третичная и четвертичная структуры белка, но первичная структура (последовательность аминокислот) при этом, как правило, сохраняется. Поэтому денатурацию иногда называют свёртыванием белка.

Кратко о главном

• Аминокислоты амфотерны, так как содержат группы -NH_2 и -COOH.
• Белки — полипептиды из остатков аминокислот, связанных пептидной связью.
• Различают первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры белка.
• Качественные реакции на белки — биуретовая и ксантопротеиновая.