Կրթության և գիտության նախարարություն Ռուսաստանի Դաշնություն

Կրթության դաշնային գործակալություն

Հարավային Ուրալի պետական ​​համալսարան

Սպառողական ապրանքների ապրանքագիտության և փորձաքննության վարչություն

ԴԱՍԸՆԹԱՑ ԱՇԽԱՏԱՆՔ

«Ապրանքների հետազոտություն, փորձաքննություն և ստանդարտացում» առարկան.

«Սննդամթերքի քիմիական կազմի տարրերի ուսումնասիրություն (սպիտակուցների օրինակով)» թեմայով.

Ավարտված:

Աբիդուլինա Էլեոնորա

Խումբ Կոմ-234

Ստուգել է՝ Չերկասովա Էլվիրա Վյաչեսլավովնա

Չելյաբինսկ

Ներածություն ………………………………………………………………………………….
1. Գրականության ակնարկ
1.1. Ընդհանուր հասկացություններսպիտակուցների մասին
1.1.1. Սպիտակուցների քիմիական բնույթը……………………………………
1.1.2. Սպիտակուցների դասակարգում ……………………………………………..
1.1.3. Սպիտակուցների հատկությունները…………………………………………………….
1.2. Սպիտակուցների ազդեցությունը մարդու մարմնի վրա …………………………………
1.3. Սպիտակուցի պարունակության փոփոխությունները տեխնոլոգիական մշակման ընթացքում…………………………………………………………………………
1.4. Պահպանման ընթացքում սպիտակուցի պարունակության փոփոխություններ………………………
2. Գործնական մաս
2.1. Սպիտակուցների պարունակության որոշման քանակական մեթոդների բնութագրում…………………………………………………………………………
2.2. Սպիտակուցների պարունակության որոշման որակական մեթոդների բնութագրերը……………………………………………………………………………………………
3. Փորձարարական մաս
3.1. Ուսումնասիրության օբյեկտի ընտրության հիմնավորումը …………………………
3.2. Սեփական հետազոտության արդյունքների վերլուծություն ……………………..
Եզրակացություն…………………………………………………………………………………
Մատենագիտություն ………………………………………………………………
Դիմում ………………………………………………………………………

Ներածություն

Սպիտակուցները մարմնի աճի, զարգացման և նորացման հիմնական պլաստիկ նյութն են: Դրանք բոլոր հյուսվածքների հիմնական կառուցվածքային տարրերն են, հանդիսանում են մարմնի հեղուկ միջավայրի մի մասը։ Սննդի սպիտակուցները ծախսվում են կարմիր արյան բջիջների և հեմոգլոբինի, ֆերմենտների և հորմոնների կառուցման վրա և ակտիվորեն մասնակցում են պաշտպանիչ գործոնների՝ հակամարմինների զարգացմանը։

Սննդակարգում սպիտակուցի անբավարար պարունակության դեպքում մարմնում կարող են զարգանալ ծանր խանգարումներ (հիպոտրոֆիա, անեմիա և այլն), ավելի հաճախ առաջանում են սուր շնչառական հիվանդություններ, որոնք անցնում են երկարատև ընթացք։ Այնուամենայնիվ, չափից շատ սպիտակուցը կարող է վնասակար լինել առողջության համար: Բարձր սպիտակուցային սննդի երկարատև օգտագործմամբ տուժում է երիկամների և լյարդի ֆունկցիան, մեծանում է նյարդային գրգռվածությունը, հաճախ հայտնվում են ալերգիկ ռեակցիաներ, հնարավոր են թունավորումներ՝ սպիտակուցների թերի քայքայման և օքսիդացման պատճառով՝ թունավոր նյութերի ձևավորմամբ:

Դիետաների անհավասարակշռության առավել բնորոշ պատճառը ամբողջական կենդանական սպիտակուցի հիմնական աղբյուրների (միս, ձուկ, կաթ, ձու), բուսական յուղերի, թարմ բանջարեղենի և մրգերի անբավարար օգտագործումն է:

Ուստի սննդամթերքի և մասնավորապես սպիտակուցների քիմիական բաղադրության տարրերի ուսումնասիրությունը ոչ միայն կարևոր է, այլև շատ արդիական խնդիր այսօր։

Աշխատանքի նպատակն է բացահայտել մարդու օրգանիզմի համար սպիտակուցների կարևորությունը և սպիտակուցների հիմնական աղբյուրները:

Ուսումնասիրել սպիտակուցների քիմիական բաղադրությունը, դրանց ազդեցությունը մարդու մարմնի վրա, պրոտեինների մշակման և պահպանման խնդիրները, դրանց հատկությունները, սննդամթերքում սպիտակուցի պարունակության ուսումնասիրության մեթոդների ուսումնասիրությունը, ստուգել, ​​թե արդյոք ապրանքում սպիտակուցի իրական պարունակությունը նորմալացված է:

1. Գրականության ակնարկ

1.1. Ընդհանուր հասկացություններ սպիտակուցների մասին

1.1.1. Սպիտակուցների քիմիական բնույթը

Պեպտիդային կապ

Սպիտակուցները ամինաթթուների մնացորդներից կառուցված անկանոն պոլիմերներ են, որոնց ընդհանուր բանաձևը ջրային լուծույթում չեզոքին մոտ pH արժեքներով կարող է գրվել որպես NH3 + CHRCOO - ։ Սպիտակուցներում ամինաթթուների մնացորդները փոխկապակցված են ամինային և կարբոքսիլ խմբերի միջև ամիդային կապով: Երկու ամինաթթուների մնացորդների միջև պեպտիդային կապը սովորաբար կոչվում է պեպտիդային կապ, իսկ ամինաթթուների մնացորդներից կառուցված պոլիմերները միացված են պեպտիդային կապերկոչվում են պոլիպեպտիդներ: Սպիտակուցը որպես կենսաբանորեն նշանակալի կառույց կարող է լինել կամ մեկ պոլիպեպտիդ կամ մի քանի պոլիպեպտիդ, որոնք կազմում են մեկ համալիր ոչ կովալենտային փոխազդեցությունների արդյունքում։

Սպիտակուցների տարրական կազմը

Ուսումնասիրելով սպիտակուցների քիմիական բաղադրությունը՝ անհրաժեշտ է պարզել, առաջին հերթին, թե ինչ քիմիական տարրերից են դրանք կազմված, և երկրորդ՝ դրանց մոնոմերների կառուցվածքը։ Առաջին հարցին պատասխանելու համար որոշվում է սպիտակուցի քիմիական տարրերի քանակական և որակական բաղադրությունը։ Քիմիական անալիզը ցույց է տվել ածխածնի (50-55%), թթվածնի (21-23%), ազոտի (15-17%), ջրածնի (6-7%), ծծմբի (0.3-2.5%) առկայություն բոլոր սպիտակուցներում։ Առանձին սպիտակուցների բաղադրության մեջ հայտնաբերվել են նաև ֆոսֆոր, յոդ, երկաթ, պղինձ և որոշ այլ մակրո և միկրոտարրեր՝ տարբեր, հաճախ շատ փոքր քանակությամբ։

Սպիտակուցներում հիմնական քիմիական տարրերի պարունակությունը կարող է տարբեր լինել, բացառությամբ ազոտի, որի կոնցենտրացիան բնութագրվում է ամենամեծ կայունությամբ և միջինում կազմում է 16%: Բացի այդ, այլ օրգանական նյութերում ազոտի պարունակությունը ցածր է։ Դրան համապատասխան առաջարկվել է սպիտակուցի քանակությունը որոշել դրա բաղկացուցիչ ազոտով։ Իմանալով, որ 6,25 գ սպիտակուցում պարունակվում է 1 գ ազոտ, ազոտի հայտնաբերված քանակը բազմապատկվում է 6,25 գործակցով և ստացվում է սպիտակուցի քանակը։

Սպիտակուցի մոնոմերների քիմիական բնույթը որոշելու համար անհրաժեշտ է լուծել երկու խնդիր՝ սպիտակուցը առանձնացնել մոնոմերների և պարզել դրանց քիմիական բաղադրությունը։ Սպիտակուցի տարրալուծումը նրա բաղկացուցիչ մասերի ձեռք է բերվում հիդրոլիզի միջոցով՝ սպիտակուցի երկարատև եռում ուժեղ հանքային թթուներով (թթվային հիդրոլիզ) կամ հիմքերով (ալկալային հիդրոլիզ): Առավել հաճախ օգտագործվում է 24 ժամ HCl-ով եռացնելը 110°C-ում, հաջորդ փուլում առանձնացվում են հիդրոլիզատը կազմող նյութերը։ Այդ նպատակով օգտագործվում են տարբեր մեթոդներ, առավել հաճախ՝ քրոմատոգրաֆիա (մանրամասների համար տե՛ս «Հետազոտության մեթոդներ…» գլուխը): Ամինաթթուները առանձնացված հիդրոլիզատների հիմնական մասն են։

Ամինաթթուներ

Ներկայումս մինչև 200 տարբեր ամինաթթուներ են հայտնաբերվել վայրի բնության տարբեր օբյեկտներում: Մարդու մարմնում, օրինակ, դրանք մոտ 60 են, սակայն սպիտակուցները պարունակում են ընդամենը 20 ամինաթթուներ, որոնք երբեմն կոչվում են բնական:

Ամինաթթուները օրգանական թթուներ են, որոնցում ածխածնի ատոմի ջրածնի ատոմը փոխարինվում է ամինային խմբով՝ NH2: Հետևաբար, ըստ քիմիական բնույթի, սրանք ամինաթթուներ են ընդհանուր բանաձևով.

Այս բանաձեւից երեւում է, որ բոլոր ամինաթթուների բաղադրությունը ներառում է հետեւյալ ընդհանուր խմբերը՝ - CH2, - NH2, - COOH: Ամինաթթուների կողային շղթաները (ռադիկալներ - R) տարբերվում են. Ռադիկալների քիմիական բնույթը բազմազան է՝ ջրածնի ատոմից մինչև ցիկլային միացություններ: Հենց ռադիկալներն են որոշում ամինաթթուների կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ առանձնահատկությունները։

Բոլոր ամինաթթուները, բացառությամբ ամենապարզ ամինաքացախային գլիցինի (NH3 + CH2COO-), ունեն քիրալային Ca ատոմ և կարող են գոյություն ունենալ երկու էնանտիոմերի (օպտիկական իզոմերների) տեսքով՝ L-իզոմեր և D-իզոմեր:

Սպիտակուցները կառուցված են քսան հիմնական ամինաթթուներից, բայց մնացածը, բավականին բազմազան ամինաթթուները, ձևավորվում են այս 20 ամինաթթուների մնացորդներից, որոնք արդեն գտնվում են սպիտակուցի մոլեկուլի բաղադրության մեջ: Այս փոխակերպումների շարքում, նախևառաջ, պետք է նշել դիսուլֆիդային կամուրջների ձևավորումը երկու ցիստեին մնացորդների օքսիդացման ժամանակ արդեն ձևավորված պեպտիդային շղթաների բաղադրության մեջ: Արդյունքում երկու ցիստեինի մնացորդներից ձևավորվում է դիամինոդիկարբոքսիլաթթվի ցիստինի մնացորդ: Այս դեպքում խաչաձեւ կապը տեղի է ունենում կամ մեկ պոլիպեպտիդ շղթայի ներսում կամ երկու տարբեր շղթաների միջեւ: Որպես փոքր սպիտակուց, որն ունի երկու պոլիպեպտիդային շղթաներ, որոնք կապված են դիսուլֆիդային կամուրջներով, ինչպես նաև խաչաձև կապեր պոլիպեպտիդային շղթաներից մեկի ներսում.

GIVEQCCASVCSLYQLENYCN

FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKA

Ջրային լուծույթում ամինաթթուները գտնվում են իոնացված վիճակում՝ ռադիկալները կազմող ամինաթթուների և կարբոքսիլ խմբերի տարանջատման պատճառով։ Այլ կերպ ասած, դրանք ամֆոտերային միացություններ են և կարող են գոյություն ունենալ կամ որպես թթուներ (պրոտոնների դոնորներ), կամ որպես հիմքեր (դոնոր ընդունողներ):

Բոլոր ամինաթթուները, կախված կառուցվածքից, բաժանվում են մի քանի խմբերի.

Ացիկլիկ. Մոնոամինոկարբոքսիլային ամինաթթուներն իրենց բաղադրության մեջ ունեն մեկ ամինո և մեկ կարբոքսիլ խումբ, դրանք չեզոք են ջրային լուծույթում։ Նրանցից ոմանք ունեն ընդհանուր կառուցվածքային առանձնահատկություններ, ինչը թույլ է տալիս դրանք միասին դիտարկել.

1. Գլիցին և ալանին. Գլիցինը (գլիկոկոլ կամ ամինաքացախաթթու) օպտիկապես ոչ ակտիվ է, այն միակ ամինաթթունն է, որը չունի էնանտիոմերներ: Գլիցինը մասնակցում է նուկլեինի և լեղու-թ-ի ձևավորմանը, հեմ, անհրաժեշտ է լյարդի թունավոր արտադրանքի չեզոքացման համար: Ալանինը մարմնի կողմից օգտագործվում է ածխաջրերի և էներգիայի փոխանակման տարբեր գործընթացներում: Դրա իզոմերը b-alanine-ը ձեզ համար պանտոտենիկ վիտամին A (CoA), մկանների արդյունահանող նյութերի անբաժանելի մասն է:

2. Սերին և թրեոնին. Դրանք պատկանում են հիդրօքսի թթուների խմբին, քանի որ. ունեն հիդրօքսիլ խումբ. Սերինը տարբեր ֆերմենտների մի մասն է, կաթի հիմնական սպիտակուցը՝ կազեինը, ինչպես նաև բազմաթիվ լիպոպրոտեիններ։ Թրեոնինը մասնակցում է սպիտակուցների կենսասինթեզին՝ լինելով էական ամինաթթու:

3. Ցիստեին և մեթիոնին. Ամինաթթուներ, որոնք պարունակում են ծծմբի ատոմ: Ցիստեինի արժեքը որոշվում է նրա բաղադրության մեջ սուլֆհիդրիլ (-SH) խմբի առկայությամբ, որը նրան հնարավորություն է տալիս հեշտությամբ օքսիդացնել և պաշտպանել մարմինը բարձր օքսիդացնող ունակությամբ նյութերից (ճառագայթային վնասվածքի, ֆոսֆորի թունավորման դեպքում): Մեթիոնինը բնութագրվում է հեշտությամբ շարժվող մեթիլ խմբի առկայությամբ, որն օգտագործվում է օրգանիզմում կարևոր միացությունների (քոլին, կրեատին, թիմին, ադրենալին և այլն) սինթեզի համար:

4. Վալին, լեյցին և իզոլեյցին: Դրանք ճյուղավորված ամինաթթուներ են, որոնք ակտիվորեն մասնակցում են նյութափոխանակությանը և չեն սինթեզվում մարմնում։

Մոնոամինոդիկարբոքսիլային ամինաթթուներն ունեն մեկ ամինո և երկու կարբոքսիլ խմբեր և թթվային ռեակցիա են տալիս ջրային լուծույթում։ Դրանք ներառում են ասպարտիկ և գլուտամին ձեզ համար, ասպարագին և գլուտամին: Դրանք նյարդային համակարգի արգելակող միջնորդների մի մասն են:

Դիամինոմոնոկարբոքսիլային ամինաթթուները ջրային լուծույթում ունենում են ալկալային ռեակցիա երկու ամին խմբերի առկայության պատճառով։ Դրանց հետ կապված՝ լիզինը անհրաժեշտ է հիստոնների, ինչպես նաև մի շարք ֆերմենտների սինթեզի համար։ Արգինինը մասնակցում է միզանյութի, կրեատինի սինթեզին։

Ցիկլային.Այս ամինաթթուներն իրենց կազմով ունեն արոմատիկ կամ հետերոցիկլիկ միջուկ և, որպես կանոն, չեն սինթեզվում մարդու օրգանիզմում և պետք է մատակարարվեն սննդով։ Նրանք ակտիվորեն ներգրավված են մի շարք նյութափոխանակության գործընթացներում: Այսպիսով, ֆենիլալանինը ծառայում է որպես թիրոզինի սինթեզի հիմնական աղբյուր՝ կենսաբանորեն կարևոր մի շարք նյութերի՝ հորմոնների (թիրոքսին, ադրենալին) և որոշ գունանյութերի նախադրյալ։ Տրիպտոֆանը, բացի սպիտակուցի սինթեզին մասնակցելուց, վիտամին PP-ի, սերոտոնինի, տրիպտամինի և մի շարք պիգմենտների բաղադրիչ է։ Հիստիդինը անհրաժեշտ է սպիտակուցների սինթեզի համար, հանդիսանում է հիստամինի նախադրյալ, որը ազդում է արյան ճնշման և ստամոքսահյութի արտազատման վրա։

1.1.2. Սպիտակուցների դասակարգում

Բոլոր սպիտակուցները, կախված կառուցվածքից, բաժանվում են պարզ՝ սպիտակուցներ, որոնք բաղկացած են միայն ամինաթթուներից, և բարդ՝ սպիտակուցներ, որոնք ունեն ոչ սպիտակուցային պրոտեիստական ​​խումբ։

Սպիտակուցներ

Սպիտակուցները պարզ սպիտակուցներ են, որոնք բաղկացած են միայն սպիտակուցային մասից։ Լայնորեն տարածված են կենդանիների մեջ և բուսական աշխարհ. Դրանք ներառում են ալբումիններ և գլոբուլիններ, որոնք առկա են գրեթե բոլոր կենդանիների և բույսերի բջիջներում, կենսաբանական հեղուկներում և կատարում են կարևոր կենսաբանական գործառույթներ։ Ալբոմինները մասնակցում են արյան օսմոտիկ ճնշման պահպանմանը (առաջացնում են օնկոզային ճնշում), արյան հետ փոխադրում են տարբեր նյութեր։ Գլոբուլինները այն ֆերմենտների մի մասն են, որոնք կազմում են իմունոգոլոբուլինների հիմքը, որոնք գործում են որպես հակամարմիններ: Արյան շիճուկում այս երկու բաղադրիչների՝ ալբումին-գլոբուլինի գործակիցը (A/G) հաստատուն հարաբերակցություն կա, որը հավասար է 1,7 - 2,3 և ունի կարևոր ախտորոշիչ արժեք։

Սպիտակուցների այլ ներկայացուցիչներ են պրոտամինները և հիստոնները՝ հիմնական սպիտակուցներ, որոնք պարունակում են շատ լիզին և արգինին: Այս սպիտակուցները նուկլեոպրոտեինների մի մասն են: Մեկ այլ հիմնական սպիտակուց՝ կոլագենը, կազմում է շարակցական հյուսվածքի արտաբջջային նյութը և գտնվում է մաշկի, աճառի և այլ հյուսվածքների մեջ։

Սպիտակուցներ

Սպիտակուցները բարդ սպիտակուցներ են, որոնք բաղկացած են սպիտակուցային և ոչ սպիտակուցային մասերից: Սպիտակուցի անվանումը որոշվում է նրա պրոթեզային խմբի անունով։ Այսպիսով, նուկլեինաթթուները նուկլեոպրոտեինների ոչ սպիտակուցային մաս են, ֆոսֆորաթթուն՝ ֆոսֆոպրոտեինների մի մասը, ածխաջրերը՝ գլիկոպրոտեիններ, իսկ լիպիդները՝ լիպոպրոտեիններ։

Նուկլեոպրոտեիններ.Նրանք կարևոր են, քանի որ դրանց ոչ սպիտակուցային մասը ներկայացված է ԴՆԹ-ով և ՌՆԹ-ով: Պրոթեզավորման խումբը ներկայացված է հիմնականում հիստոններով և պրոտամիններով։ Հիստոնների հետ ԴՆԹ-ի նման բարդույթները հայտնաբերվում են սերմնաբջիջներում, իսկ հիստոնների հետ՝ սոմատիկ բջիջներում, որտեղ ԴՆԹ-ի մոլեկուլը «վերք» է հիստոնային մոլեկուլների շուրջ։ Նուկլեոպրոտեիններն իրենց բնույթով արտաբջջային վիրուսներ են. դրանք վիրուսային նուկլեինաթթվի և սպիտակուցային թաղանթի՝ կապսիդի համալիրներ են:

Քրոմոպրոտեիններ.Դրանք բարդ սպիտակուցներ են, որոնց պրոթեզային խումբը ներկայացված է գունավոր միացություններով։ Քրոմոպրոտեիններից են հեմոգլոբինը, միոգլոբինը (մկանային սպիտակուցը), մի շարք ֆերմենտներ (կատալազ, պերօքսիդազ, ցիտոքրոմներ), ինչպես նաև քլորոֆիլ։

Հեմոգլոբին (Hb)բաղկացած է գլոբինային սպիտակուցից և հեմի ոչ սպիտակուցային մասից, որը ներառում է Fe(II) ատոմ՝ կապված պրոտոպորֆիրինի հետ։ Հեմոգլոբինի մոլեկուլը բաղկացած է 4 ենթամիավորներից՝ երկու a և երկու b և, համապատասխանաբար, պարունակում է երկու սորտերի չորս պոլիպեպտիդ շղթաներ։ Յուրաքանչյուր ա-շղթա պարունակում է 141, իսկ b-շղթան՝ 146 ամինաթթուների մնացորդ։

միոգլոբին. Մկաններում հայտնաբերված քրոմպրոտեին: Այն բաղկացած է միայն մեկ շղթայից, որը նման է հեմոգլոբինի ենթամիավորին: Միոգլոբինը մկանային հյուսվածքի շնչառական պիգմենտն է: Այն շատ ավելի հեշտ է կապվում թթվածնի հետ, քան հեմոգլոբինը, բայց ավելի դժվար է այն ազատել: Միոգլոբինը մկաններում թթվածնի պաշարներ է ստեղծում, որտեղ դրա քանակը կարող է հասնել մարմնի ընդհանուր թթվածնի 14%-ին։ Սա կարևոր է հատկապես սրտի մկանների աշխատանքի համար։ Միոգլոբինի բարձր պարունակություն է հայտնաբերվել ծովային կաթնասունների մոտ (փոկ, ծովացուլ), ինչը նրանց թույլ է տալիս երկար ժամանակ մնալ ջրի տակ։

Գլիկոպրոտեիններ. Դրանք բարդ սպիտակուցներ են, որոնց պրոթեզային խումբը ձևավորվում է ածխաջրերի ածանցյալներից (ամինաշաքարներ, հեքսուրոնաթթուներ)։ Գլիկոպրոտեինները բջջային թաղանթների մի մասն են: Այսպիսով, բակտերիաների թոքերի պատերը կառուցված են պեպտիդոգլիկաններից, որոնք գծային պոլիսախարիդների ածանցյալներ են, որոնք կրում են իրենց հետ կովալենտորեն կապված պեպտիդային բեկորներ: Այս բեկորները իրականացնում են պոլիսախարիդային շղթաների խաչաձև կապում մեխանիկորեն ամուր ցանցային կառուցվածքի ձևավորմամբ: Օրինակ, E. coli-ի բջջային պատը կառուցված է պոլիսախարիդային շղթաներից, որոնք ձևավորվել են N-ացետիլգլյուկոզամինի մնացորդներով, որոնք կապված են b-(1®4) կապերով, ընդ որում յուրաքանչյուր երկրորդ մնացորդը կրում է C3 ատոմում իրեն կցված բեկոր, որը ձևավորվում է կաթնաթթվի մնացորդներով, որոնք կապված են ամիդային կապերով (վիաինսոամին-գլյուկոզամին, վիաինսոանտամին, լ-դիամելլյուքարին, լ-մելլյուտալ-գլ. և D-alanine.

Գլիկոպրոտեինները մասնակցում են տարբեր նյութերի տեղափոխմանը, արյան մակարդման գործընթացներին, իմունիտետին, հանդիսանում են աղեստամոքսային տրակտի լորձի և սեկրեցների բաղադրիչներ։ Արկտիկայի ձկների մեջ գլիկոպրոտեինները խաղում են հակասառեցնող նյութերի դեր՝ նյութեր, որոնք կանխում են իրենց մարմնի ներսում սառցե բյուրեղների առաջացումը:

Ֆոսֆոպրոտեիններ. Նրանք ունեն ֆոսֆորական թթու, որպես ոչ սպիտակուցային բաղադրիչ: Այս սպիտակուցների ներկայացուցիչներն են կաթի կազեինոգենը, վիտելինը (ձվի դեղնուցի սպիտակուցը), իխտուլինը (ձկան խնկերի սպիտակուցը)։ Ֆոսֆոպրոտեինների այս տեղայնացումը ցույց է տալիս դրանց կարևորությունը զարգացող օրգանիզմի համար։ Մեծահասակների ձևերում այս սպիտակուցները առկա են ոսկրային և նյարդային հյուսվածքներում:

Լիպոպրոտեիններ. Բարդ սպիտակուցներ, որոնց պրոթեզային խումբը ձևավորվում է լիպիդներով։ Կառուցվածքով դրանք փոքր (150-200 նմ) ​​գնդաձև մասնիկներ են, որոնց արտաքին թաղանթը ձևավորվում է սպիտակուցներով (որը թույլ է տալիս շարժվել արյան միջով), իսկ ներքին մասը՝ լիպիդներով և դրանց ածանցյալներով։ Լիպոպրոտեինների հիմնական գործառույթը արյան միջոցով լիպիդների տեղափոխումն է: Կախված սպիտակուցի և լիպիդների քանակից՝ լիպոպրոտեինները բաժանվում են քիլոմիկրոնների, ցածր խտության լիպոպրոտեինների (LDL) և բարձր խտության(HDL), որոնք երբեմն կոչվում են a- և b-lipoproteins:

Քիլոմիկրոններլիպոպրոտեիններից ամենամեծն են և պարունակում են մինչև 98-99% լիպիդներ և ընդամենը 1-2% սպիտակուցներ: Դրանք ձևավորվում են աղիների լորձաթաղանթում և ապահովում են լիպիդների տեղափոխումը աղիքից ավիշ, իսկ հետո՝ արյուն։

1.1.3. Սպիտակուցի հատկություններ

Սպիտակուցներն ունեն բարձր մոլեկուլային քաշ, որոշները լուծելի են ջրում, ունակ են այտուցվել, բնութագրվում են օպտիկական ակտիվությամբ, էլեկտրական դաշտում շարժունակությամբ և որոշ այլ հատկություններով։

Սպիտակուցները ակտիվ են ներխուժել քիմիական ռեակցիաներ . Այս հատկությունը պայմանավորված է նրանով, որ սպիտակուցները կազմող ամինաթթուները պարունակում են տարբեր ֆունկցիոնալ խմբեր, որոնք կարող են արձագանքել այլ նյութերի հետ։ Կարևոր է, որ նման փոխազդեցություններ տեղի ունենան նաև սպիտակուցի մոլեկուլի ներսում, որի արդյունքում առաջանում են պեպտիդ, ջրածնի դիսուլֆիդ և այլ տեսակի կապեր։ Տարբեր միացություններ և իոններ կարող են միանալ ամինաթթուների, հետևաբար՝ սպիտակուցների ռադիկալներին, որոնք ապահովում են դրանց տեղափոխումն արյան միջոցով։

Սպիտակուցներն են մակրոմոլեկուլային միացություններ. Սրանք հարյուրավոր և հազարավոր ամինաթթուների մնացորդներից՝ մոնոմերներից բաղկացած պոլիմերներ են։ Ըստ այդմ, սպիտակուցների մոլեկուլային զանգվածը տատանվում է 10,000-1,000,000-ի սահմաններում: Այսպիսով, ռիբոնուկլեազը (ֆերմենտ, որը քայքայում է ՌՆԹ-ն) պարունակում է 124 ամինաթթուների մնացորդ, իսկ նրա մոլեկուլային զանգվածը մոտավորապես 14000 է: Միոգլոբինը (մկանային զանգվածը) ունի a150 ռեաթթուներից և 15-ից բաղկացած ամինաթթուներից: հեմոգլոբին - 64,500 4 ամինաթթուների մնացորդներ): Այլ սպիտակուցների մոլեկուլային կշիռներն ավելի բարձր են. g-գլոբուլինը (առաջացնում է հակամարմիններ) բաղկացած է 1250 ամինաթթուներից և ունի մոտ 150000 մոլեկուլային զանգված, մինչդեռ գլուտամատ դեհիդրոգենազ ֆերմենտի մոլեկուլային քաշը գերազանցում է 1.000.000-ը։

Սպիտակուցների ամենակարևոր հատկությունը նրանց կարողությունն է ցուցաբերել ինչպես թթվային, այնպես էլ հիմնային հատկություններ, այսինքն՝ գործել որպես ամֆոտերային էլեկտրոլիտներ. Դա ապահովվում է տարբեր տարանջատող խմբերով, որոնք կազմում են ամինաթթուների ռադիկալները։ Օրինակ՝ սպիտակուցի թթվային հատկությունները փոխանցվում են ասպարտիկ գլուտամինաթթվի կարբոքսիլային խմբերի կողմից, մինչդեռ ալկալային հատկությունները՝ արգինինի, լիզինի և հիստիդինի ռադիկալների կողմից։ Որքան շատ դիկարբոքսիլային ամինաթթուներ է պարունակում սպիտակուցը, այնքան ուժեղ են նրա թթվային հատկությունները և հակառակը։

Նույն խմբավորումներն ունեն նաև էլեկտրական լիցքեր, որոնք ձևավորվում են սպիտակուցի մոլեկուլի ընդհանուր լիցքը. Այն սպիտակուցներում, որտեղ ասպարտիկ և գլուտամինային ամինաթթուները գերակշռում են, սպիտակուցի լիցքը բացասական կլինի, հիմնական ամինաթթուների ավելցուկը դրական լիցք է հաղորդում սպիտակուցի մոլեկուլին: Արդյունքում, էլեկտրական դաշտում սպիտակուցները կշարժվեն դեպի կաթոդ կամ անոդ՝ կախված դրանց ընդհանուր լիցքի մեծությունից։ Այսպիսով, ալկալային միջավայրում (pH 7 - 14) սպիտակուցը տալիս է պրոտոն և դառնում բացասական լիցքավորված, մինչդեռ թթվային միջավայրում (pH 1 - 7) թթվային խմբերի տարանջատումը ճնշվում է, և սպիտակուցը դառնում է կատիոն:

Այսպիսով, գործոնը, որը որոշում է սպիտակուցի վարքը որպես կատիոն կամ անիոն, միջավայրի ռեակցիան է, որը որոշվում է ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայով և արտահայտվում է pH արժեքով։ Այնուամենայնիվ, pH-ի որոշակի արժեքներում դրական և բացասական լիցքերի թիվը հավասարվում է, և մոլեկուլը դառնում է էլեկտրականորեն չեզոք, այսինքն. այն էլեկտրական դաշտում չի շարժվի։ Միջավայրի այս pH արժեքը սահմանվում է որպես սպիտակուցների իզոէլեկտրական կետ: Այս դեպքում սպիտակուցը գտնվում է ամենաքիչ կայուն վիճակում և, pH-ի աննշան փոփոխություններով դեպի թթվային կամ ալկալային կողմ, այն հեշտությամբ նստում է: Բնական սպիտակուցների մեծ մասի համար իզոէլեկտրական կետը գտնվում է մի փոքր թթվային միջավայրում (pH 4,8 - 5,4), ինչը ցույց է տալիս դրանց բաղադրության մեջ երկկարբոքսիլային ամինաթթուների գերակշռությունը։

Կարևոր է սպիտակուցների ունակությունը կլանելնրա մակերեսին որոշ նյութեր և իոններ (հորմոններ, վիտամիններ, երկաթ, պղինձ), որոնք կամ վատ են լուծվում ջրում, կամ թունավոր են (բիլիրուբին, ազատ ճարպաթթուներ)։ Սպիտակուցները դրանք արյան միջոցով տեղափոխում են հետագա փոխակերպումների կամ չեզոքացման վայրեր։

Սպիտակուցների ջրային լուծույթներն ունեն իրենց առանձնահատկությունները։ Նախ, սպիտակուցները ջրի նկատմամբ բարձր կապ ունեն, այսինքն. Նրանք հիդրոֆիլ. Սա նշանակում է, որ սպիտակուցի մոլեկուլները, ինչպես լիցքավորված մասնիկները, ձգում են ջրի դիպոլներ, որոնք տեղակայված են սպիտակուցի մոլեկուլի շուրջ և ձևավորում են ջրի կամ հիդրատային թաղանթ։ Այս կեղևը պաշտպանում է սպիտակուցի մոլեկուլները միմյանց կպչելուց և տեղումներից: Հիդրացիոն պատյանների չափը կախված է սպիտակուցի կառուցվածքից։ Օրինակ, ալբումինները ավելի հեշտությամբ կապվում են ջրի մոլեկուլների հետ և ունեն համեմատաբար մեծ ջրային թաղանթ, մինչդեռ գլոբուլինները և ֆիբրինոգենը ավելի վատ են կապում ջուրը և ունեն ավելի փոքր խոնավեցնող թաղանթ: Այսպիսով, սպիտակուցի ջրային լուծույթի կայունությունը որոշվում է երկու գործոնով՝ սպիտակուցի մոլեկուլի վրա լիցքի առկայությամբ և դրա շուրջ գտնվող ջրային թաղանթով։ Երբ այս գործոնները հանվում են, սպիտակուցը նստում է: Այս գործընթացը կարող է լինել շրջելի և անշրջելի:

Սպիտակուցի մոլեկուլների չափերը գտնվում են 1 մկմ-ից 1 նմ միջակայքում, և, հետևաբար, դրանք կոլոիդային մասնիկներորոնք ջրում առաջացնում են կոլոիդային լուծույթներ։ Այս լուծույթները բնութագրվում են բարձր մածուցիկությամբ, տեսանելի լույսի ճառագայթները ցրելու ունակությամբ, կիսաթափանցիկ թաղանթներով չեն անցնում։

1.2. Սպիտակուցների ազդեցությունը մարդու մարմնի վրա

Օրգանիզմում սպիտակուցների գործառույթները բազմազան են. Դրանք հիմնականում պայմանավորված են հենց սպիտակուցների ձևերի և բաղադրության բարդությամբ և բազմազանությամբ: Սպիտակուցը հայտնաբերված է շատ մթերքներում, սակայն հիմնական աղբյուրներն են ձուն, կաթը և միսը (Աղյուսակ 1):

Աղյուսակ 1 - Սպիտակուցներ պարունակող ապրանքներ

Սպիտակուցները անփոխարինելի շինանյութ են։ Սպիտակուցի մոլեկուլների կարևորագույն գործառույթներից է պլաստիկ. Բոլոր բջջային թաղանթները պարունակում են սպիտակուցներ, որոնց դերն այստեղ բազմազան է։ Թաղանթներում սպիտակուցի քանակը կազմում է զանգվածի կեսից ավելին։

Շատ սպիտակուցներ ունեն կծկվող ֆունկցիան. Սրանք, առաջին հերթին, ակտին և միոզին սպիտակուցներն են, որոնք ավելի բարձր օրգանիզմների մկանային մանրաթելերի մի մասն են։ Մկանային մանրաթելերը՝ միոֆիբրիլները, երկար բարակ թելեր են, որոնք բաղկացած են զուգահեռ ավելի բարակ մկանային թելերից՝ շրջապատված ներբջջային հեղուկով: Այն պարունակում է լուծված ադենոզին եռաֆոսֆորական թթու (ATP), որն անհրաժեշտ է կծկման համար, գլիկոգեն՝ սննդանյութ, անօրգանական աղեր և շատ այլ նյութեր, մասնավորապես՝ կալցիում։

Սպիտակուցների դերը նյութերի տեղափոխումօրգանիզմում։ Ունենալով տարբեր ֆունկցիոնալ խմբեր և մակրոմոլեկուլի բարդ կառուցվածք՝ սպիտակուցները կապում և արյան հոսքի հետ կրում են բազմաթիվ միացություններ։ Սա առաջին հերթին հեմոգլոբինն է, որը թթվածինը տեղափոխում է թոքերից բջիջներ։ Մկաններում այս ֆունկցիան ստանձնում է մեկ այլ տրանսպորտային սպիտակուց՝ միոգլոբինը:

Սպիտակուցի մեկ այլ գործառույթ է պահեստային. Պահպանման սպիտակուցները ներառում են ֆերիտին - երկաթ, օվալբումին - ձվի սպիտակուց, կազեին - կաթի սպիտակուց, զեյն - եգիպտացորենի սերմի սպիտակուց:

Կարգավորող գործառույթկատարել հորմոնալ սպիտակուցներ. Հորմոնները կենսաբանորեն ակտիվ նյութեր են, որոնք ազդում են նյութափոխանակության վրա: Շատ հորմոններ սպիտակուցներ, պոլիպեպտիդներ կամ առանձին ամինաթթուներ են: Ամենահայտնի սպիտակուցային հորմոններից մեկը ինսուլինն է: Այս պարզ սպիտակուցը բաղկացած է միայն ամինաթթուներից: Ինսուլինի ֆունկցիոնալ դերը բազմակողմանի է. Այն նվազեցնում է արյան շաքարը, նպաստում է գլիկոգենի սինթեզին լյարդում և մկաններում, մեծացնում է ածխաջրերից ճարպերի ձևավորումը, ազդում է ֆոսֆորի նյութափոխանակության վրա, հարստացնում է բջիջները կալիումով։

Գլխուղեղի մասերից մեկի հետ կապված էնդոկրին գեղձի՝ հիպոֆիզի սպիտակուցային հորմոնները կարգավորող գործառույթ ունեն։ Այն արտազատում է աճի հորմոն, որի բացակայության դեպքում զարգանում է գաճաճություն։ Այս հորմոնը 27000-ից 46000 մոլեկուլային քաշ ունեցող սպիտակուց է:

Վազոպրեսինը կարևոր և քիմիապես հետաքրքիր հորմոններից է։ Այն արգելակում է միզումը և բարձրացնում արյան ճնշումը։ Վազոպրեսինը ցիկլային օկտապեպտիդ է:

Կարգավորող ֆունկցիա են կատարում նաև վահանաձև գեղձի մեջ պարունակվող սպիտակուցները՝ թիրոգլոբուլինները, որոնց մոլեկուլային զանգվածը կազմում է մոտ 600000։Այս սպիտակուցներն իրենց բաղադրության մեջ պարունակում են յոդ։ Գեղձի թերզարգացածության դեպքում խանգարվում է նյութափոխանակությունը։

Սպիտակուցների մեկ այլ գործառույթ է պաշտպանիչ. Դրա հիման վրա ստեղծվել է գիտության մի ճյուղ, որը կոչվում է իմունոլոգիա։

Վերջերս սպիտակուցներ հետ ընկալիչների գործառույթը. Կան ձայնի, համի, լույսի և այլնի ընկալիչներ։

Պետք է նշել նաև սպիտակուցային նյութերի առկայությունը, որոնք արգելակում են ֆերմենտների գործողությունը։ Նման սպիտակուցներն ունեն արգելակող գործառույթներ. Այս սպիտակուցների հետ փոխազդեցության ժամանակ ֆերմենտը կազմում է բարդույթ և կորցնում է իր ակտիվությունը՝ ամբողջությամբ կամ մասամբ։ Շատ ֆերմենտային արգելակող սպիտակուցներ մեկուսացվել են մաքուր ձևով և լավ ուսումնասիրվել են: Նրանց մոլեկուլային կշիռները շատ տարբեր են. հաճախ դրանք վերաբերում են բարդ սպիտակուցներին՝ գլիկոպրոտեիններին, որոնց երկրորդ բաղադրիչը ածխաջրերն են։

Եթե ​​սպիտակուցները դասակարգվում են միայն ըստ իրենց գործառույթների, ապա նման համակարգումը չի կարող ավարտված համարվել, քանի որ նոր ուսումնասիրությունները տալիս են բազմաթիվ փաստեր, որոնք հնարավորություն են տալիս տարբերակել նոր գործառույթներով սպիտակուցների նոր խմբեր: Դրանց թվում կան եզակի նյութեր. նեյրոպեպտիդներ(պատասխանատու է կյանքի ամենակարևոր գործընթացների համար՝ քուն, հիշողություն, ցավ, վախ, անհանգստություն):

1.3. Մշակման ընթացքում սպիտակուցի պարունակության փոփոխություն

Վերամշակման ազդեցության տակ ապրանքներում պարունակվող սպիտակուցները, ճարպերը, ածխաջրերը, վիտամինները, հանքանյութերը և համային նյութերը փոխվում են, ինչը ազդում է օգտագործվող արտադրանքի մարսողության, սննդային արժեքի, քաշի, համի, հոտի, գույնի վրա:

Սկյուռիկներ կոագուլացնել(փլուզում) 70 ° C-ից բարձր ջերմաստիճանում կորցնում են ուռելու ունակությունը, ինչի պատճառով ջերմային մշակումից հետո մսի և ձկան զանգվածը նվազում է։

Այնպիսի մթերքները, ինչպիսիք են միսը, ձուկը, ձուն, չեն կարող չափազանց շոգեխաշել, քանի որ դա նվազեցնում է դրանց մարսողությունը՝ կապված սպիտակուցի մոլեկուլների փոփոխության հետ. կոլագենը անցնում է գլյուտինի մեջ՝ փափկելով հյուսվածքները:

Սպիտակուցների դենատուրացիա -Սա բարդ գործընթաց է, որում արտաքին գործոնների (ջերմաստիճան, մեխանիկական ազդեցություն, թթուների, ալկալիների, ուլտրաձայնային և այլն) ազդեցության տակ տեղի է ունենում սպիտակուցի մակրոմոլեկուլի երկրորդական, երրորդական և չորրորդական կառուցվածքների, այսինքն՝ բնածին (բնական) տարածական կառուցվածքի փոփոխություն: Սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքը և, հետևաբար, քիմիական բաղադրությունը չեն փոխվում։ Եփելու ժամանակ սպիտակուցների դենատուրացիա ամենից հաճախ տեղի է ունենում տաքացման պատճառով։ Այս գործընթացը գնդային և ֆիբրիլային սպիտակուցներում տեղի է ունենում տարբեր կերպ: Գնդիկավոր սպիտակուցներում, երբ տաքացվում է, գլոբուլի ներսում պոլիպեպտիդային շղթաների ջերմային շարժումը մեծանում է, ջրածնային կապերը, որոնք պահում էին դրանք որոշակի դիրքում, կոտրվում են, և պոլիպեպտիդային շղթան բացվում է, այնուհետև ծալվում նոր ձևով: Այս դեպքում գնդիկի մակերևույթին տեղակայված բևեռային (լիցքավորված) հիդրոֆիլ խմբերը, որոնք ապահովում են դրա լիցքն ու կայունությունը, շարժվում են գլոբուլի ներսում, իսկ ռեակտիվ հիդրոֆոբ խմբերը (դիսուլֆիդ, սուլֆհիդրիլ և այլն), որոնք ի վիճակի չեն ջուր պահել: Դենատուրացիան ուղեկցվում է սպիտակուցի ամենակարևոր հատկությունների փոփոխություններով՝ անհատական ​​հատկությունների կորուստ (օրինակ՝ մսի գույնի փոփոխություն, երբ այն տաքացվում է միոգլոբինի դենատուրացիայի պատճառով); կենսաբանական ակտիվության կորուստ (օրինակ՝ կարտոֆիլը, սունկը, խնձորը և մի շարք այլ բուսական մթերքներ պարունակում են ֆերմենտներ, որոնք հանգեցնում են դրանց մգացմանը. մարսողական ֆերմենտների կողմից հարձակման ավելացում (որպես կանոն, սպիտակուցներ պարունակող ջերմային մշակված մթերքները մարսվում են ավելի ամբողջական և հեշտ); խոնավացման ունակության կորուստ (լուծարում, այտուց); սպիտակուցային գնդիկների կայունության կորուստ, որն ուղեկցվում է դրանց ագրեգացմամբ (սպիտակուցի ծալում կամ կոագուլյացիա):

Ագրեգացիա- սա դենատուրացված սպիտակուցի մոլեկուլների փոխազդեցությունն է, որն ուղեկցվում է ավելի մեծ մասնիկների առաջացմամբ։ Արտաքինից սա տարբեր կերպ է արտահայտվում՝ կախված լուծույթում սպիտակուցների կոնցենտրացիայից և կոլոիդային վիճակից։ Այսպիսով, ցածր խտության լուծույթներում (մինչև 1%) կոագուլացված սպիտակուցը ձևավորում է փաթիլներ (արգանակների մակերեսին փրփուր): Ավելի խտացված սպիտակուցային լուծույթներում (օրինակ՝ ձվի սպիտակուցը) դենատուրացիայից առաջանում է շարունակական գել, որը պահպանում է կոլոիդային համակարգում պարունակվող ամբողջ ջուրը։

Սպիտակուցները, որոնք քիչ թե շատ ջրած գելեր են (մսի, թռչնի, ձկան մկանային սպիտակուցներ, հացահատիկի, հատիկաընդեղենի, ալյուրի խոնավացումից հետո և այլն), խտանում են դենատուրացիայի ժամանակ, մինչդեռ դրանց ջրազրկումը տեղի է ունենում հեղուկի բաժանման ժամանակ։ միջավայրը. Տաքացման ենթարկվող սպիտակուցային գելը, որպես կանոն, ունի ավելի փոքր ծավալ, զանգված, ավելի մեծ մեխանիկական ուժ և առաձգականություն՝ համեմատած բնօրինակ (բնական) սպիտակուցների գելի հետ։ Սպիտակուցի լուծույթների ագրեգացման արագությունը կախված է միջավայրի pH-ից: Սպիտակուցները պակաս կայուն են իզոէլեկտրական կետի մոտ:

Սպիտակուցի քայքայումը. Երկարատև ջերմային մշակման դեպքում սպիտակուցները ենթարկվում են ավելի խորը փոփոխությունների, որոնք կապված են իրենց մակրոմոլեկուլների ոչնչացման հետ: Փոփոխությունների առաջին փուլում ֆունկցիոնալ խմբերը կարող են բաժանվել սպիտակուցի մոլեկուլներից այնպիսի ցնդող միացությունների ձևավորմամբ, ինչպիսիք են ամոնիակը, ջրածնի սուլֆիդը, ջրածնի ֆոսֆիդը, ածխածնի երկօքսիդը և այլն: Հետագա հիդրոթերմային բուժման ժամանակ սպիտակուցները հիդրոլիզացվում են, մինչդեռ առաջնային (պեպտիդային) կապը խզվում է ոչ սպիտակուցային բնույթի լուծելի ազոտային նյութերի ձևավորմամբ (օրինակ՝ կոլագենի անցումը գլյուտինի)։ Սպիտակուցների ոչնչացումը կարող է լինել նպատակային խոհարարական բուժում, որը նպաստում է տեխնոլոգիական գործընթացի ինտենսիվացմանը (ֆերմենտային պատրաստուկների օգտագործումը միսը փափկացնելու, խմորի սնձան թուլացնելու, սպիտակուցային հիդրոլիզատներ ստանալու համար և այլն):

Փրփրացող. Սպիտակուցները լայնորեն օգտագործվում են որպես փրփրող նյութեր հրուշակեղենի արտադրության մեջ (թխվածքաբլիթի խմոր, սպիտակուցային հարած խմոր), հարած սերուցք, թթվասեր, ձու և այլն: Փրփուրի կայունությունը կախված է սպիտակուցի բնույթից, կոնցենտրացիայից և ջերմաստիճանից:

1.4. Պահպանման ընթացքում սպիտակուցի պարունակության փոփոխություն

Մաքուր սպիտակուցային լուծույթների սառեցման և սառեցման ժամանակ տեղի է ունենում սպիտակուցի մոլեկուլների ագրեգացիա։ Այս գործընթացին սովորաբար նախորդում է սպիտակուցի դենատուրացիա: Սառեցման և սառնարանում պահպանման ընթացքում ձևավորված սպիտակուցի մասնիկների մոլեկուլային քաշի, նստվածքի հաստատունների և դիֆուզիայի արագության որոշման տվյալները ցույց են տալիս այս սպիտակուցի կառուցվածքային փոփոխությունները: Որոշ տեղեկությունների համաձայն՝ ձկների սառեցման գործընթացում հնարավոր է ոչ միայն սպիտակուցների լուծելիության նվազում, այլև ավելացում։ Այսպիսով, Բալթյան ծովատառեխում սառեցված ձկների մկանային հյուսվածքում սպիտակուցի լուծելիությունը մեծացել է նույնիսկ խստության ժամանակ:

Մսի պահպանման ժամանակ բարենպաստ պայմաններ են ստեղծվում սպիտակուցների հետ լիպիդների երկրորդային փոխազդեցության համար։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ պահեստավորման ընթացքում բնածին սպիտակուցները արագորեն ոչնչացվում են, բջջային թաղանթների կառուցվածքային կարգը կորչում է, և խախտվում է բջիջների քիմիական բաղադրիչների տարածական տարբերակումը: Այս դեպքում ինչպես բևեռային, այնպես էլ չեզոք ճարպերը, ինչպես նաև դրանց քայքայման և օքսիդացման արտադրանքները փոխազդում են սպիտակուցների հետ։

Լիպիդների և սպիտակուցների փոխազդեցությունը տեղի է ունենում սննդի մեջ և սառեցված պահելու դեպքում: Մսի և ձկների ուսումնասիրության արդյունքները ցույց են տվել, որ մկանային հյուսվածքի տարբեր սպիտակուցային ֆրակցիաների լուծելիությունը, սպիտակուցներում սուլֆիդրիլային և դիսուլֆիդային խմբերի պարունակությունը, ինչպես նաև մի շարք ֆերմենտների ակտիվությունը փոխվել է ալիքներով:

Արտադրանքի պահպանման ընթացքում ամինաթթուների որակական բաղադրությունը որոշվում է բազմաթիվ գործոններով և կախված է մկանային հյուսվածքի տարբեր ֆերմենտների ակտիվությունից և ամինաթթուների անհատական ​​փոխակերպումներից, քայքայվող սպիտակուցների ամինաթթուների կազմից, դրանց քանակից և ֆերմենտների հարձակման աստիճանից, pH-ի, ջերմաստիճանի և այլ փոխկապակցված գործոններից:

2. Գործնական մաս

2.1. Սպիտակուցների պարունակության որոշման քանակական մեթոդների բնութագրերը

Սպիտակուցային ֆրակցիայի քանակական որոշման մեթոդները հիմնված են ընդհանուր ազոտի քանակի որոշման վրա։ Ամենատարածվածը Kjeldahl մեթոդով որոշումն է, որը թույլ է տալիս ամոնիակի տեսքով ազոտը մեկուսացնել միայն ամիններից և դրանց ածանցյալներից, բայց այս պայմաններում ազոտ պարունակող որոշ միացություններ, ամոնիակի հետ միասին, նաև ձևավորում են մոլեկուլային ազոտ, ինչը հանգեցնում է թերագնահատված տվյալների:

Կյելդալի մեթոդ.

Kjeldahl մեթոդը համեմատաբար պարզ է, լավ վերարտադրելի, ստանդարտացված և ունի մի քանի փոփոխություններ:

Մեթոդը ներառում է երեք հիմնական փուլ՝ մարսողություն, թորում և տիտրում։

Մեթոդը հիմնված է ուժեղ ծծմբական թթվով տաքացնելիս օրգանական նյութերի CO2, H2O, NH3 օքսիդացման վրա: Ամոնիակը փոխազդում է H2SO4-ի ավելցուկի հետ և դրա հետ ձևավորում է ամոնիումի սուլֆատ:

R-CHNH2COOH + H2SO4 → CO2 + H2O + NH3;

2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4.

Նմուշի այրման ավարտից հետո ավելցուկային թթուն չեզոքացվում է ալկալիով, իսկ ամոնիումի սուլֆատի տեսքով կապված ամոնիակը տեղահանվում է ալկալիի ավելցուկով:

(NH4)2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2NH4OH:

Նմուշն այրելուց հետո ազոտը գունաչափորեն որոշվում է գունավոր լուծույթների օպտիկական խտությամբ, որը ստացվում է Նեսլերի ռեագենտի հետ փոխազդեցությունից։

Ամոնիակի և ամոնիումի աղերը կարող են ձևավորվել Նեսլերի ռեագենտով (սնդիկի յոդիդի և կալիումի յոդիդի կրկնակի աղ, լուծված կաուստիկ կալիումի մեջ): Մերկուրամոնիումի յոդիդը դեղնադարչնագույն նյութ է։

NH4OH + 2(HgI2KI) + 3KOH = OHg2NH2I + 7KI + 3H2O:

Պաշտոնական տիտրման մեթոդ.

Սպիտակուցի պարունակության որոշման մեկ այլ քանակական մեթոդ է ֆորմալ տիտրման մեթոդը, որը սովորաբար օգտագործվում է կաթնամթերքներում:

Մեթոդը կարող է օգտագործվել միայն 22 ºT-ից ոչ բարձր թթվայնությամբ թարմ հում կաթի վերլուծության համար: Պահածոյացված նմուշները չեն կարող վերահսկվել այս մեթոդով:

Մեթոդը բաղկացած է արտադրանքի սպիտակուցների NH2 խմբերի արգելափակումից՝ ներմուծված ֆորմալինի միջոցով՝ սպիտակուցների մեթիլ ածանցյալների ձևավորմամբ, որոնց կարբոքսիլ խմբերը կարող են չեզոքացվել ալկալիներով.

HOOC – R – NH2 + 2HCHO → HCHO – R – N(CH2OH)2;

HCHO – R – N(CH2OH)2 + NaOH → NaOH – R – N(CH2OH)2 + H2O:

Թթվային կարբոքսիլային խմբերի տիտրման համար օգտագործվող ալկալիների քանակը վերահաշվարկվում է սպիտակուցների զանգվածային մասի համար:

Ուսումնասիրությունն իրականացվում է հետևյալ սխեմայով.

100 սմ³ տարողությամբ կոլբայի մեջ, 20 սմ³ փորձարկման արտադրանքը, 10-12 կաթիլ 1% ֆենոլֆթալեինի լուծույթը չափվում է և տիտրվում 0,1 N նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթով, մինչև հայտնվի ստանդարտի գույնին համապատասխան վարդագույն գույն: Այնուհետև ավտոմատ չափիչ սարքով ավելացնում են 4 մլ չեզոքացված 40% ֆորմալին և կրկին տիտրում 0,1 N նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթով մինչև ստանդարտի գույնը ստանալը։ Երկրորդ տիտրման համար օգտագործվող ալկալիի քանակը (առաջին տիտրման ժամանակ այն ծախսվում է արտադրանքի թթվայնությունը առաջացնող նյութերի չեզոքացման վրա), բազմապատկվում է 0,959 գործակցով և ստացվում է արտադրանքի սպիտակուցների զանգվածային բաժինը տոկոսներով։

Նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթի քանակը տոկոսային սպիտակուցի փոխարկելու համար կարելի է օգտագործել աղյուսակ:

0.1N NaOH լուծույթի սպառումը, մլ	Սպիտակուցի զանգվածային բաժին, %	0.1N NaOH լուծույթի սպառումը, մլ	Սպիտակուցի զանգվածային բաժին, %

Աղյուսակ 2 - Սպիտակուցների զանգվածային բաժնի կախվածությունը ֆորմալինի առկայության դեպքում նմուշների տիտրման համար օգտագործվող ալկալային լուծույթի ծավալից

2.2. Սպիտակուցների պարունակության որոշման որակական մեթոդների բնութագրերը

Սպիտակուցային տեղումների ռեակցիաներ

Սպիտակուցները լուծույթում և, համապատասխանաբար, մարմնում պահպանվում են իրենց հարազատ վիճակում՝ կայունության գործոնների պատճառով, որոնք ներառում են սպիտակուցի մոլեկուլի լիցքը և դրա շուրջը խոնավացնող թաղանթը: Այս գործոնների հեռացումը հանգեցնում է սպիտակուցի մոլեկուլների սոսնձման և դրանց տեղումների: Սպիտակուցների տեղումները կարող են լինել շրջելի կամ անշրջելի՝ կախված ռեակտիվներից և ռեակցիայի պայմաններից: Լաբորատոր պրակտիկայում տեղումների ռեակցիաներն օգտագործվում են սպիտակուցների ալբումինի և գլոբուլինի ֆրակցիաները մեկուսացնելու, դրանց կայունությունը քանակականացնելու, կենսաբանական հեղուկներում սպիտակուցները հայտնաբերելու և դրանք առանց սպիտակուցի լուծույթ ստանալու համար:

շրջելի տեղումներ.

Տեղումների գործոնների ազդեցությամբ սպիտակուցները նստում են, սակայն այդ գործոնների գործողության (հեռացման) ավարտից հետո սպիտակուցները կրկին դառնում են լուծելի և ձեռք են բերում իրենց բնածին հատկությունները։ Հետադարձելի սպիտակուցային տեղումների մի տեսակ է աղը:

աղի դուրս հանելը. Սպիտակուցների ալբումինային բաժինը նստում է ամոնիումի սուլֆատի հագեցած լուծույթով, իսկ գլոբուլինը՝ կիսահագեցած լուծույթով։

Ռեակցիայի էությունը սպիտակուցի մոլեկուլների ջրազրկումն է։

Սահմանման առաջընթաց. Չնոսրացված նմուշի 30 կաթիլը լցնում են փորձանոթի մեջ և ավելացնում հավասար քանակությամբ հագեցած ամոնիումի սուլֆատի լուծույթ: Խառնել խողովակի պարունակությունը: Ստացվում է ամոնիումի սուլֆատի կիսահագեցած լուծույթ, մինչդեռ գլոբուլինային մասնաբաժինը նստում է, իսկ ալբումինի մասնիկը մնում է լուծույթում։ Վերջինս ֆիլտրում են, այնուհետև խառնում ամոնիումի սուլֆատի փոշու հետ, մինչև աղի լուծարումը դադարի, և առաջանում է նստվածք՝ գլոբուլիններ։

Սպիտակուցների անդառնալի տեղումներ.

Սպիտակուցների անդառնալի տեղումները կապված են սպիտակուցների կառուցվածքի խորը խանգարումների (երկրորդային և երրորդական) և դրանց բնածին հատկությունների կորստի հետ։ Սպիտակուցների նման փոփոխությունները կարող են առաջանալ եռման, հանքային և օրգանական թթուների խտացված լուծույթների, ծանր մետաղների աղերի ազդեցությամբ։

Տեղումները եռման ժամանակ. Սպիտակուցները ջերմակայուն միացություններ են և 50-60 C-ից բարձր ջերմաստիճանում տաքացնելիս դրանք այլասերվում են: Ջերմային դենատուրացիայի էությունը հիդրատացիոն շերտի ոչնչացումն է, սպիտակուցի գնդիկը կայունացնող կապերի կոտրումը և սպիտակուցի մոլեկուլի տեղակայումը: Առավել ամբողջական և ամենաարագ տեղումները տեղի են ունենում իզոէլեկտրական կետում (երբ մոլեկուլի լիցքը զրո է), քանի որ սպիտակուցի մասնիկները այս դեպքում ամենաքիչ կայուն են։ Թթվային հատկություններով սպիտակուցները նստում են մի փոքր թթվային միջավայրում, իսկ հիմնական հատկություններով սպիտակուցները՝ թեթևակի ալկալայինում։ Խիստ թթվային կամ խիստ ալկալային լուծույթներում տաքացման ժամանակ դենատուրացված սպիտակուցը չի նստում, քանի որ դրա մասնիկները վերալիցքավորվում են և առաջին դեպքում կրում են դրական լիցք, իսկ երկրորդում՝ բացասական լիցք, ինչը մեծացնում է դրանց կայունությունը լուծույթում:

Սահմանման առաջընթաց. 4 համարակալված խողովակներին ավելացրեք 10 կաթիլ նմուշի լուծույթ: Այնուհետև 1-ին խողովակը տաքացվում է մինչև եռալը, մինչդեռ լուծույթը դառնում է պղտոր, բայց քանի որ դենատուրացված սպիտակուցի մասնիկները լիցք են կրում, դրանք չեն նստում: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ձվի սպիտակուցը թթվային հատկություններ ունի (դրա իզոէլեկտրական կետը 4,8 է) և բացասաբար լիցքավորված է չեզոք միջավայրում; Երկրորդ խողովակին ավելացնում են 1 կաթիլ քացախաթթվի 1% լուծույթ և տաքացնում մինչև եռման աստիճանը։ Սպիտակուցը նստում է, քանի որ. դրա լուծումը մոտենում է իզոէլեկտրական կետին, և սպիտակուցը կորցնում է իր լիցքը (լուծույթում սպիտակուցի կայունության գործոններից մեկը); 3-րդ խողովակին ավելացնել 1 կաթիլ 10% քացախաթթվի լուծույթ և տաքացնել մինչև եռալ։ նստվածք չի ձևավորվում, քանի որ ուժեղ թթվային միջավայրում սպիտակուցի մասնիկները ձեռք են բերում դրական լիցք (լուծույթում սպիտակուցի կայունության գործոններից մեկը պահպանվում է); 1 կաթիլ NaOH լուծույթը լցնում են 4-րդ խողովակի մեջ, տաքացնում մինչև եռա։ Ոչ մի նստվածք չի ձևավորվում, քանի որ սպիտակուցի բացասական լիցքը մեծանում է ալկալային միջավայրում:

Տեղումները խտացված հանքային թթուներով:Խտացված թթուները (ծծմբային, հիդրոքլորային, ազոտային և այլն) առաջացնում են սպիտակուցի դենատուրացիա՝ հեռացնելով սպիտակուցի կայունության գործոնները լուծույթում (լիցքավորում և խոնավացում): Այնուամենայնիվ, աղաթթվի և ծծմբական թթվի ավելցուկով, դենատուրացված սպիտակուցի նստվածքը նորից լուծվում է: Ըստ երևույթին, դա տեղի է ունենում սպիտակուցի մոլեկուլների վերալիցքավորման և դրանց մասնակի հիդրոլիզի արդյունքում։ Երբ ավելացվում է ազոտական ​​թթվի ավելցուկ, նստվածքը չի լուծվում: Սա է պատճառը, որ կլինիկական հետազոտություններում ազոտաթթուն օգտագործվում է մեզի մեջ փոքր քանակությամբ սպիտակուց հայտնաբերելու համար:

Սահմանման առաջընթաց. 5 կաթիլ խտացված ծծմբական, աղաթթուներ և ազոտական ​​թթուներ լցնում են երեք փորձանոթների մեջ։ Այնուհետև փորձանոթը թեքելով 45 աստիճան անկյան տակ, նույն ծավալով նմուշը խնամքով շերտավորվում է պատի երկայնքով: Երկու շերտերի սահմանին սպիտակ օղակի տեսքով հայտնվում է սպիտակուցային նստվածք։ Զգուշորեն թափահարեք փորձանոթները, դիտեք սպիտակուցի լուծարումը փորձանոթներում ծծմբական և աղաթթուներով, ազոտական ​​թթվով փորձանոթում սպիտակուցի լուծարումը տեղի չի ունենում:

Տեղումները օրգանական թթուներով. Տրիքլորաքացախաթթուն նստեցնում է միայն սպիտակուցները, իսկ սուլֆոսալիսիլիկ թթունը՝ ոչ միայն սպիտակուցների, այլև բարձր մոլեկուլային պեպտիդների:

Սահմանման առաջընթաց. Նմուշի լուծույթի 5 կաթիլ ավելացրեք երկու փորձանոթների մեջ: Դրանցից մեկին ավելացնում են 2 կաթիլ սուլֆոսալիցիլաթթու, մյուսին՝ 5 կաթիլ տրիքլորաքացախաթթու։ Սպիտակուցը նստում է փորձանոթներում:

Սպիտակուցների նստեցումը ծանր մետաղների աղերի կողմից:Կապարի, պղնձի, սնդիկի, արծաթի և այլ ծանր մետաղների աղերի հետ փոխազդեցության ժամանակ սպիտակուցները վերածվում և նստվածք են ստանում: Սակայն որոշ աղերի ավելցուկով նկատվում է սկզբնական ձևավորված նստվածքի տարրալուծում։ Դա պայմանավորված է դենատուրացված սպիտակուցի մակերեսին մետաղական իոնների կուտակմամբ և սպիտակուցի մոլեկուլի վրա դրական լիցքի առաջացմամբ։

Սահմանման առաջընթաց. Երեք փորձանոթին ավելացրեք նմուշի 5 կաթիլ: Առաջինում ավելացրեք 1 կաթիլ կապարի ացետատ, երրորդում՝ 1 կաթիլ արծաթի նիտրատ։ Բոլոր փորձանոթներում տեղումներ են լինում: Այնուհետև առաջին փորձանոթին ավելացվում է 10 կաթիլ արծաթի նիտրատ՝ նստվածքի լուծարում չկա։

Գունավոր ռեակցիաներ սպիտակուցների համար

Գունավոր ռեակցիաները օգտագործվում են նյութերի սպիտակուցային բնույթը հաստատելու, սպիտակուցները բացահայտելու և դրանց ամինաթթուների կազմը տարբեր կենսաբանական հեղուկներում որոշելու համար:

Բիուրետային ռեակցիա պեպտիդային կապի համար:Այն հիմնված է պեպտիդային կապերի (-CO-NH-)՝ ալկալային միջավայրում պղնձի սուլֆատի հետ գունավոր բարդ միացություններ առաջացնելու ունակության վրա, որի գույնի ինտենսիվությունը կախված է պոլիպեպտիդային շղթայի երկարությունից։ Սպիտակուցի լուծույթը տալիս է կապույտ-մանուշակագույն գույն։

Սահմանման առաջընթաց. Փորձանոթին ավելացնել 5 կաթիլ նմուշի լուծույթը, 3 կաթիլ NaOH, 1 կաթիլ Cu(OH)2, խառնել։ Խողովակի պարունակությունը ձեռք է բերում կապույտ-մանուշակագույն գույն:

Նինհիդրինի ռեակցիա. Ռեակցիայի էությունը կապույտ-մանուշակագույն գունավոր միացության առաջացումն է, որը բաղկացած է նինհիդրինից և ամինաթթուների հիդրոլիզի արտադրանքներից։ Այս ռեակցիան բնորոշ է բնական ամինաթթուներում և սպիտակուցներում առկա դիրքում գտնվող ամինո խմբերին:

Սահմանման առաջընթաց. Փորձանոթի մեջ ավելացրեք նմուշի լուծույթի 5 կաթիլ, ապա 5 կաթիլ նինհիդրին, խառնուրդը տաքացրեք մինչև եռա։ Հայտնվում է վարդագույն-մանուշակագույն գույն, որը ժամանակի ընթացքում դառնում է կապույտ-մանուշակագույն:

xantoprotein ռեակցիա. Երբ սպիտակուցի լուծույթին ավելացնում են խտացված ազոտական ​​թթու և տաքացնում, հայտնվում է դեղին գույն, որն ալկալիի առկայության դեպքում դառնում է նարնջագույն։ Ռեակցիայի էությունը ցիկլային ամինաթթուների բենզոլային օղակի նիտրացումն է ազոտաթթվի հետ՝ ձևավորելով նիտրոմիացություններ, որոնք նստվածք են ստանում։ Ռեակցիան բացահայտում է սպիտակուցի մեջ ցիկլային ամինաթթուների առկայությունը։

Սահմանման առաջընթաց. Նմուշի լուծույթի 5 կաթիլներին ավելացրեք 3 կաթիլ ազոտաթթու և (զգույշ) տաքացրեք այն: Դեղին նստվածք է հայտնվում: Սառչելուց հետո ավելացնել (ցանկալի է նստվածքին) 10 կաթիլ NaOH, հայտնվում է նարնջագույն գույն։

Ադամկևիչի արձագանքը. Ամինաթթու տրիպտոֆանը թթվային միջավայրում, փոխազդելով թթվային ալդեհիդների հետ, ձևավորում է կարմիր-մանուշակագույն խտացման արտադրանք:

Սահմանման առաջընթաց. Նմուշի մեկ կաթիլին ավելացվում է 10 կաթիլ քացախաթթու: Խողովակը թեքելով՝ պատի երկայնքով կաթիլ առ կաթիլ զգուշորեն ավելացրեք 0,5 մլ ծծմբաթթու, որպեսզի հեղուկները չխառնվեն։ Երբ փորձանոթը կանգնած է, հեղուկների սահմանին հայտնվում է կարմիր-մանուշակագույն օղակ:

Ֆոլի ռեակցիա. Սուլֆիհիդրիլ խմբեր պարունակող ամինաթթուները՝ SH, ենթարկվում են ալկալային հիդրոլիզի՝ Na2S նատրիումի սուլֆիդի ձևավորմամբ։ Վերջինս, փոխազդելով նատրիումի պումբիտի հետ (առաջանում է կապարի ացետատի և NaOH-ի միջև ռեակցիայի ժամանակ), ձևավորում է կապարի սուլֆիդի PbS-ի սև կամ շագանակագույն նստվածք։

Սահմանման առաջընթաց. Նմուշի լուծույթի 5 կաթիլներին ավելացնում են Fohl-ի ռեագենտի 5 կաթիլ (30% NaOH լուծույթի հավասար ծավալը ավելացվում է 5% կապարի ացետատի լուծույթին, մինչև ձևավորված նստվածքը լուծվի)։ և եռացնել 2-3 րոպե։ Հարթեցնելուց հետո 1-2 րոպե. հայտնվում է սև կամ շագանակագույն նստվածք:

3. Փորձարարական մաս

3.1. Ուսումնասիրության օբյեկտի ընտրության հիմնավորումը

Որպես իմ հետազոտության առարկա ընտրել եմ հավի ձուն, քանի որ այն սպիտակուցի և մարդու օրգանիզմին անհրաժեշտ բազմաթիվ նյութերի հիմնական աղբյուրն է, իսկ ձուն ներառված է յուրաքանչյուր մարդու սննդակարգում։

Ամեն տարի աշխարհում սպառվում է մոտ մեկ միլիարդ, այսինքն՝ հազարավոր միլիարդավոր ձու։ Յուրաքանչյուր մարդ տարեկան ուտում է միջինը 200 ձու։ Սակայն ձուն պարզապես սովորական սննդամթերք չէ։

Ձուն ոչ միայն սննդարար նյութերի հարուստ կոկտեյլ է, այլ ձվի շնորհիվ ձեր խոհարարական երևակայությունը սահմաններ չի ունենա: Գերմանացիները նախաճաշին սիրում են փափուկ խաշած ձվերը, ամերիկացիներն իրենց ձվերն անվանում են «արևոտ կողմ», իսպանացիները սիրահարված են իրենց տորտիլյային, իտալացիները նախընտրում են ֆրիտան՝ ձվածեղի տեսակը, իսկ ճապոնացիները հում միսը թաթախում են թարմ ածուկ ձվի մեջ:

Թերևս ոչ մի այլ ապրանք չի օգտագործվում խոհանոցում այնքան հաճախ, որքան թարմ ձուն: Կարկանդակների, աղանդերի, պաղպաղակի, գուրման սոուսների կամ բոլորի սիրելի ձվի մակարոնեղենի մեջ՝ ամենուր ձվերը տալիս են իրենց ոսկե դեղնուցի գույնը:

Սպիտակուցի ամենաբարձր որակը և տարբեր կենսական տարրերի համադրությունը ձուն դարձնում են չափազանց արժեքավոր սննդամթերք: Մեծ ձուն պարունակում է մոտ ինը գրամ սպիտակուց, ութ գրամ ճարպ, լեցիտին արժեքավոր տարր, ինչպես նաև այլ հանքանյութեր և վիտամիններ՝ բացառությամբ վիտամին C-ի։ Վիտամինները հիմնականում թաքնված են դեղնուցի մեջ։

Ամենակարևոր վիտամինը վիտամին A-ն է և դրա պրովիտամինները՝ կարոտինոիդները։ Այսպես կոչված «աչքի վիտամինը» լավացնում է տեսողությունը։ Այն անհրաժեշտ է աչքի ցանցաթաղանթում ինչպես լույսի ու խավարի ընկալման, այնպես էլ գունային տարբերակման համար։ Վիտամին A-ն նաև կարևոր դեր է խաղում իմունային համակարգում՝ նպաստելով մազերի, մաշկի և ատամների աճին և ամրացմանը:

Հավի ձուն նաև B վիտամինի աղբյուր է, որը պատասխանատու է հարթ նյութափոխանակության, բջիջների շնչառության և արյան կարմիր բջիջների՝ էրիթրոցիտների ձևավորման համար։

Մեկ ձուն 26 տոկոսով ծածկում է մարդու օրական ֆոլաթթվի պահանջը։ Այս հատկապես անկայուն վիտամինը ստեղծում է նոր բջիջներ և ակտիվացնում աճը։ Ֆոլաթթվի անբավարարությունը վիտամինների պակասի ամենատարածված ձևերից մեկն է և հաճախ հանդիպում է երկաթի պակասի հետ մեկտեղ: Բայց ձուն նաև հանքանյութերի իսկական պահեստ է. կալցիումը, մագնեզիան, կալիումը, երկաթը, ցինկը, յոդը և ֆտորը ձուն դարձնում են երկրագնդի ամենասնուցիչ մթերքներից մեկը:

Ձու - լավ աղբյուրսպիտակուցը, ուստի ստորև բերված աղյուսակում դրանք օգտագործվում են որպես այլ ապրանքների համեմատության հիմք: Ձվերին նշանակվում է 100 պայմանական արժեք։

Տրված թվերը վերաբերում են ամբողջությամբ ձվերին, ոչ թե սպիտակուցներին կամ դեղնուցներին: Մեր օրերում նորաձեւ է միայն սպիտակուցներ ուտելը, քանի որ դրանք ճարպ չեն պարունակում։ Փաստորեն, դեղնուցները ոչ պակաս սպիտակուց են պարունակում։ Իսկ վիտամինների ու հանքանյութերի պարունակությունն էլ ավելի բարձր է։

Աղյուսակում ներկայացված տվյալների հիման վրա կարելի է եզրակացնել, որ ձուն սպիտակուցի հիմնական աղբյուրն է։

Կենդանական այլ մթերքների համեմատ հավի ձուն պարունակում է ամենաամբողջական սպիտակուցը, որը գրեթե ամբողջությամբ ներծծվում է օրգանիզմի կողմից։ Ձվի սպիտակուցը պարունակում է բոլոր էական ամինաթթուները ամենաօպտիմալ հարաբերակցությամբ:

Ստորև բերված է աղյուսակ, որը ցույց է տալիս սպիտակուցի որոշ աղբյուրների քաշի պարունակությունը և այդ սպիտակուցի տոկոսը, որն իրականում կարող է կլանվել մեր մարմնի կողմից:

Աղյուսակ 4 - արտադրանքի մեջ սպիտակուցի կշիռը,%

Աղյուսակը ցույց է տալիս, որ, օրինակ, ձուն պարունակում է ընդամենը 12% սպիտակուց, սակայն ամինաթթուների որոշակի բաղադրության շնորհիվ սպիտակուցի 94%-ը կարող է ներծծվել օրգանիզմի կողմից։ Մյուս կողմից, սպիտակուցը կազմում է սոյայի ալյուրի 42%-ը, սակայն այս սպիտակուցի բաղադրությունը թույլ է տալիս կլանել այդ քանակի միայն 61%-ը։

Աղյուսակի տվյալների հիման վրա կարող ենք եզրակացնել, որ հսկայական տարբերություն կա սննդամթերքի ընդհանուր սպիտակուցի պարունակության (ինչ մենք կարդում ենք պիտակների վրա) և այն քանակի միջև, որն իրականում օգտագործում է մարմինը:

Եթե ​​նայեք աղյուսակի ցանկին, կարող եք տեսնել, որ այնպիսի մթերքներ, ինչպիսիք են բրինձը, լոբիները և կարտոֆիլը, պարունակում են շատ ավելի քիչ առողջարար սպիտակուցներ, քան ձուն: Դրա պատճառը օրգանիզմի կողմից սպիտակուցի ամբողջական կլանման համար անհրաժեշտ անհրաժեշտ ամինաթթուների չափազանց ցածր պարունակությունն է։

Համապատասխանաբար, սպիտակուցները, որոնք չունեն էական ամինաթթուներ, կոչվում են թերի; նրանք, որոնցում կան բավարար էական ամինաթթուներ, ամբողջական են, ձվի սպիտակուցները՝ ամբողջական:

Այսպիսով, կարելի է եզրակացնել, որ հավի ձուն, համեմատած կենդանական այլ մթերքների հետ, պարունակում է ամենաամբողջական սպիտակուցը, որը գրեթե ամբողջությամբ ներծծվում է օրգանիզմի կողմից։ Ձվի սպիտակուցը պարունակում է բոլոր էական ամինաթթուները ամենաօպտիմալ հարաբերակցությամբ:

Ներկայիս ռուսական ստանդարտների համաձայն, թռչնաբուծական ֆերմայում արտադրված յուրաքանչյուր ձվի վրա պետք է մակնշում լինի:

Պիտակի առաջին նիշը ցույց է տալիս պահպանման թույլատրելի ժամկետը.

«D» տառը նշանակում է դիետիկ ձու, այդպիսի ձվերը վաճառվում են 7 օրվա ընթացքում։

«C» տառը նշանակում է սեղանի ձու, որը վաճառվում է 25 օրվա ընթացքում։

Նշման երկրորդ նշանը նշանակում է ձվի կատեգորիա՝ կախված դրա քաշից.

Ընտրված ձու (O) - 65-ից մինչև 74,9 գ:

Ուսումնասիրության օբյեկտի բնութագրերը

Որպես ուսումնասիրության առարկա՝ ես ընտրել եմ երեք նմուշ՝ Չելյաբինսկի թռչնաբուծական ֆերմայում (CHEPFA) արտադրված հավի ձու:

«Չելյաբինսկի թռչնաբուծական ֆերմա» ԲԲԸ-ն Ռուսաստանի հինգ խոշորագույն թռչնաբուծական ձեռնարկություններից մեկն է: Հիմնական գործունեությունը գյուղատնտեսական մթերքների արտադրությունն է, վերամշակումը, պահեստավորումը և իրացումը։ Թռչնաբուծական ֆերմայի հիմնական արտադրանքը բարձրորակ հավի ձուն է, որը ստացվել է Lohmann LSL դասական միջքաղաքային թռչունից: Այսօր «Չելյաբինսկի թռչնաբուծական ֆերմա» ԲԲԸ-ն միավորում է հինգ կառուցվածքային ստորաբաժանումներ՝ Չելյաբինսկի թռչնաբուծական ֆերմա, Եմանժելինսկի բուծման ֆերմա, Պետրոպավլովսկի հացահատիկի համալիր, Եմանժելինսկի հացահատիկի ընդունման կենտրոն և Կուրոչկինո առողջարան:

Նմուշ թիվ 1՝ առաջին կարգի (D1) դիետիկ ձու, արտադրված 26.03.2009թ., 62 գրամ զանգվածով։

Նմուշ թիվ 2 - առաջին կարգի (C1) սեղանի ձու, արտադրված 26.03.2009թ., 59 գրամ զանգվածով։

Թիվ 3 նմուշը ընտիր սեղանի ձու է (CO)՝ արտադրված 2009 թվականի մարտի 26-ին, 68 գրամ զանգվածով։

Սպիտակուցի պարունակության գնահատման մեթոդ

Աշխատանքի շրջանակներում Kjeldahl-Golub միկրոմեթոդը օգտագործվել է որպես արտադրանքի մեջ սպիտակուցի պարունակության գնահատման մեթոդ:

Ուսումնասիրությունն իրականացվում է հետևյալ սխեմայով.

Փորձարկման արտադրանքի կշռված մասը 0,04 գ ծավալով, վերցված ±0,0001 ճշգրտությամբ, տեղադրվում է փորձանոթի մեջ: Այնուհետեւ հաջորդաբար ներարկվում է 2 մլ H2SO4 (տեսակարար կշիռը 1.84) եւ 1...2 կաթիլ H2O2 (33%)։ Հանքայնացումն իրականացվում է փորձանոթը տաքացնելով ջրային բաղնիքում 85 աստիճան ջերմաստիճանում։

Այս դեպքում հեշտությամբ օքսիդացող նյութերն ամբողջությամբ օքսիդանում են 1-2 րոպեի ընթացքում, իսկ գունաթափված հեղուկը հետագա տաքացման ժամանակ մնում է անգույն:

Օքսիդացման վերջում փորձանոթի պարունակությունը քանակապես տեղափոխվում է 100 մլ ծավալային կոլբայի մեջ մինչև նշագիծը: Կոլբայի պարունակությունը լավ խառնելուց հետո վերցվում է 10 մլ նմուշ և ճշգրիտ տիտրում 0,5 N NaOH-ով ֆենոլֆթալեինի դեմ՝ որոշելու չեզոքացման համար անհրաժեշտ ալկալիի քանակը:

Դրանից հետո վերցվում է նույն լուծույթի նմուշը 10 մլ-ում և տեղափոխում մեկ այլ 100 մլ ծավալային կոլբայի մեջ, թթուն չեզոքացնելու համար ավելացնում են սահմանված քանակություն 0,5 N NaOH։ Այնուհետև ջրով լրացրեք նիշը և լավ թափահարեք: Այս հեղուկը օգտագործվում է գունավոր լուծույթներ պատրաստելու համար։

Գունավոր լուծույթների պատրաստում. Դրա համար աշխատանքային և ստանդարտ լուծույթները պատրաստվում են 100 մլ տարողությամբ երկու ծավալային կոլբայի մեջ։ Փորձարկման լուծույթի 10 մլ լցնում են մեկի մեջ, երկու կոլբայի երեք քառորդը լցնում են ջրով, որից հետո ավելացնում են 4 մլ Նեսլերի լուծույթ և հասցնում նշագծին։

Այնուհետեւ որոշեք ստացված գունավոր լուծույթների օպտիկական խտությունը։

Վերլուծության տվյալների հիման վրա սպիտակուցի պարունակությունը (%) հաշվարկվում է բանաձևով.

որտեղ 0,002 մգ ազոտի քանակն է ստանդարտ աշխատանքային լուծույթի 1 մլ-ում.

Dm-ը աշխատանքային լուծույթի օպտիկական խտությունն է.

Dm-ը ստանդարտ լուծույթի օպտիկական խտությունն է.

m-ը փորձարկման նյութի կշռված մասի կշիռն է, g;

K - ազոտի փոխակերպման գործակիցը սպիտակուցի, որը հավասար է 6,25-ի կենդանական ծագման արտադրանքի համար. բուսական ծագման արտադրանքի համար 5.7.

3.2. Մեր սեփական հետազոտության արդյունքների վերլուծություն

Նկար 1 - Սպիտակուցի պարունակությունը ուսումնասիրված նմուշներում

Աղյուսակ 5 - Ուսումնասիրված նմուշներում սպիտակուցի պարունակության քանակը

Սպիտակուցի մեծ մասը գտնվում է առաջին կարգի (D1) սննդային ձվի մեջ (Նմուշ թիվ 1): Դա պայմանավորված է նրանով, որ դիետիկ ձուն ամենաթարմ ձուն է, որը ածել է ոչ ավելի, քան մեկ շաբաթ առաջ: Ըստ ուսումնասիրությունների՝ մեկ շաբաթ շարունակ ձվի մեջ մանրէաբանական պրոցեսները շարունակվում են, այսինքն. այն ապրում է։ Պահպանման մեկ շաբաթվա ընթացքում ձվի մեջ առկա սպիտակուցների և ամինաթթուների որակական և քանակական բաղադրությունը շատ բան փոխելու ժամանակ չունի։ Սակայն գրականության տվյալների համաձայն՝ սննդային ձվի սպիտակուցի սպիտակուցը պետք է պարունակի մոտ 19% սպիտակուց, իսկ դեղնուցում՝ մոտ 18%, և ուսումնասիրությունը ցույց տվեց, որ սպիտակուցի պարունակությունը սպիտակուցում կազմում է 18,7%, իսկ դեղնուցում՝ 17,6%։ Կարելի է եզրակացնել, որ սպիտակուցի պարունակության շեղումները փոքր են, բայց դեռ կան՝ ձվի ոչ պատշաճ պահպանման պատճառով։

Ընտրված սեղանի ձուն (CO) (Նմուշ No 3) պարունակում է ավելի քիչ սպիտակուց, քան դիետիկ ձուն, ինչը բացատրվում է ձվի պահպանման ժամկետով: Ձուն պետք է պահել զով, բայց ոչ շատ չոր տեղում; լավագույն ջերմաստիճանը 0 - +5 °C է: Եթե ​​դուք պահպանում եք դրա մեջ օպտիմալ խոնավությունը և ածխածնի երկօքսիդի պարունակությունը, ապա ձուն կարող է պահպանվել մինչև 9 ամիս: Բայց միևնույն ժամանակ տեղի է ունենում ձվի մեջ սպիտակուցի դենատուրացիա և ագրեգացիա։ Ըստ գրականության տվյալների՝ սեղանի ձվի սպիտակուցը պետք է պարունակի մոտ 17% սպիտակուց, իսկ դեղնուցում՝ մոտ 16%, իսկ ուսումնասիրությունը պարզել է, որ սպիտակուցի պարունակությունը սպիտակուցում կազմում է 16,5%, իսկ դեղնուցում՝ 15,7%։ Կարելի է եզրակացնել, որ սպիտակուցի պարունակության շեղումները փոքր են, բայց դեռ կան, ինչը բացատրվում է նրանով, որ պահպանման ժամանակ բոլոր անհրաժեշտ պայմանները չեն պահպանվում։

Առաջին կարգի (C1) սեղանի հավկիթում (Օրազեց թիվ 2) սպիտակուցի պարունակությունն առանձնապես չի տարբերվում սեղանի ձվի սպիտակուցի պարունակությունից, ինչը բացատրվում է նրանով, որ առաջին կարգի սեղանի ձուն սննդի ձվից տարբերվում է միայն քաշով։ Թիվ 2 նմուշի սպիտակուցում սպիտակուցի պարունակությունը կազմում է 16,5%, իսկ դեղնուցում՝ 15,7%, որը համապատասխանում է գրականության տվյալներին, սակայն որոշ շեղումներով։

Այս աշխատանքի ընթացքում պարզվել է, որ սպիտակուցները կենդանական կամ բուսական ծագման օրգանական նյութեր են, որոնք ապահովում են մարդու մարմնի բջջային կառուցվածքը: Նրանց հիմնական տարրը բազմաթիվ ամինաթթուներ են:

Ամինաթթուները առկա են բուսական և կենդանական ծագման բոլոր մթերքներում, սակայն դրանց պարունակությունն ու հարաբերակցությունը արտադրանքներում տարբեր է:

Հետազոտության առարկան հավի ձուն էր՝ որպես սպիտակուցների հիմնական աղբյուր: Հետազոտության արդյունքների հիման վրա կարելի է եզրակացնել, որ ժամանակակից արտադրողների ձվերի որակը և դրանցում սպիտակուցի պարունակությունը համապատասխանում են նորմալացված ցուցանիշներին, բայց աննշան շեղումներով, ինչը բացատրվում է պահպանման տևողությամբ և ձվի պահպանման ռեժիմի հնարավոր անհամապատասխանությամբ:

Բացահայտվել են սպիտակուցների հիմնական աղբյուրները՝ կաթ, միս, ձուկ, ձու (առավել բարենպաստ հարաբերակցությամբ պարունակում են էական ամինաթթուներ) և բուսական ծագումը՝ ոլոռ, լոբի, հնդկաձավար և մարգարիտ գարի, կորեկ, բրինձ; և նաև որոշվել է, որ սպիտակուցները սննդամթերքի քիմիական բաղադրության անհրաժեշտ և կենսական տարրեր են, որոնք կատարում են բազմաթիվ գործառույթներ՝ պլաստիկ, կծկվող, պահուստային, կարգավորող և պաշտպանիչ:

Սպիտակուցները առողջ և ճիշտ սննդակարգի հիմքն են, ուստի անհրաժեշտ է բարելավել երկրի բնակչության սնուցման մշակույթը և խթանել առողջ ապրելակերպը։

Մատենագիտություն

1. Պոտորոկո Ի.Յու., Կալինինա Ի.Վ. Ապրանքագիտության տեսական հիմունքները և սպառողական ապրանքների փորձաքննությունը. Լաբորատոր սեմինար. - Չելյաբինսկ: SUSU հրատարակչություն, 2005. - 97 p.

2. Մսի և ձվի մթերքների առևտուր: Կաթնամթերքի և սննդի խտանյութերի ապրանքագիտություն՝ Պրոց./Գ. Ն. Կրուգլյակով, Գ. Վ. Կրուգլյակովա.-Մ.: Մարքեթինգ, 2001 թ.

3. Ռուսական սննդամթերքի քիմիական կազմը / Էդ. I. M. Skurikhin, V. A. Tutelyan; Ռոս. ակադ. մեղր. Գիտություններ, Սնուցման ինստիտուտ.-Մ.: DeLi print, 2002 թ.

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Proteins

5. http://www.chepfa.ru

Հավելված 1

Հաշվարկի օրագիր

Նմուշ թիվ 1. Առաջին կարգի դիետիկ ձու

ՍպիտակուցներՓորձանմուշի օպտիկական խտությունը՝ 0,237

նմուշի քաշը՝ 0,0465 գ

X \u003d (0.002x0.237x100x6.25) / (0.35x0.0465) \u003d 18.1%

Դեղնուց:փորձանմուշի օպտիկական խտությունը՝ 0,220

ստանդարտ լուծույթի օպտիկական խտությունը՝ 0,35

նմուշի քաշը՝ 0,0457 գ

X \u003d (0.002x0.220x100x6.25) / (0.35x0.0457) \u003d 17.3%

Նմուշ թիվ 2. Առաջին կարգի սեղանի ձու

ՍպիտակուցներՓորձանմուշի օպտիկական խտությունը՝ 0,186

ստանդարտ լուծույթի օպտիկական խտությունը՝ 0,35

նմուշի քաշը՝ 0,0401 գ

X \u003d (0.002x0.186x100x6.25) / (0.35x0.0401) \u003d 16.5%

Դեղնուց

ստանդարտ լուծույթի օպտիկական խտությունը՝ 0,35

նմուշի քաշը՝ 0,0406 գ

X \u003d (0.002x0.179x100x6.25) / (0.35x0.0406) \u003d 15.7%

Նմուշ թիվ 3. Ընտրված սեղանի ձու

ՍպիտակուցներՓորձանմուշի օպտիկական խտությունը՝ 0,179

ստանդարտ լուծույթի օպտիկական խտությունը՝ 0,35

նմուշի քաշը՝ 0,0443 գ

X \u003d (0.002x0.179x100x6.25) / (0.35x0.0443) \u003d 16.1%

ԴեղնուցՓորձանմուշի օպտիկական խտությունը՝ 0,176

ստանդարտ լուծույթի օպտիկական խտությունը՝ 0,35

նմուշի քաշը՝ 0,0409 գ

X \u003d (0.002x0.176x100x6.25) / (0.35x0.0409) \u003d 15.3%

Հայտնի է, որ կենդանի նյութը հիմնված է օրգանական նյութերի վրա՝ սպիտակուցներ, ճարպեր, ածխաջրեր և նուկլեինաթթուներ։ Բայց այս նյութերի մեջ ամենակարեւորը սպիտակուցն է։

Գիտությանը հայտնի նյութերի մեծ մասը տաքացնելիս պինդից վերածվում է հեղուկի։ Բայց կան նյութեր, որոնք, ընդհակառակը, տաքացնելիս վերածվում են պինդ վիճակ. Այս նյութերը 1777թ.-ին ֆրանսիացի քիմիկոս Պիեռ Ժոզեֆ Մակեն միացրել է առանձին դասի: Համեմատելով ձվի սպիտակուցի հետ, որը մակարդվում է տաքացման ժամանակ, այդ նյութերը կոչվում էին սպիտակուցներ: Սպիտակուցներն այլ կերպ հայտնի են որպես սպիտակուցներ: Հունարենում սպիտակուցը (proteios) նշանակում է «առաջին տեղում»: Այս անվանումը տրվել է սպիտակուցին 1838 թվականին, երբ հոլանդացի կենսաքիմիկոս Ջերարդ Մալդերը գրել է, որ մոլորակի վրա կյանքն անհնար կլիներ առանց որոշակի նյութի, որն ամենակարևորն է գիտությանը հայտնի բոլոր նյութերից և որն անպայման առկա է բացարձակապես բոլոր բույսերում և կենդանիներում: Մալդերը այս նյութն անվանել է սպիտակուց:

Սպիտակուցը բոլոր սննդանյութերի մեջ ամենաբարդ նյութն է: Մարդու մարմնի յուրաքանչյուր բջիջում տեղի են ունենում քիմիական ռեակցիաներ, որոնցում սպիտակուցը շատ կարևոր դեր է խաղում։

Ինչից է պատրաստված սպիտակուցը

Սպիտակուցները ներառում են՝ ազոտ, թթվածին, ջրածին, ածխածին։ Բայց մյուս սննդանյութերը ազոտ չեն պարունակում:

Սպիտակուցը բնական պոլիմեր է: Պոլիմերները այն նյութերն են, որոնց մոլեկուլները պարունակում են շատ մեծ թվով ատոմներ։ Դեռևս 19-րդ դարում ռուս քիմիկոս Ալեքսանդր Միխայլովիչ Բուտլերովն ապացուցեց, որ եթե փոխվում է մոլեկուլի կառուցվածքը, ապա փոխվում են նաև նյութի հատկությունները։ Սպիտակուցների հիմնական շինանյութերը ամինաթթուներն են: Սպիտակուցները պարունակում են ամինաթթուների տարբեր համակցություններ։ Հետեւաբար, բնության մեջ կա տարբեր հատկություններով սպիտակուցների լայն տեսականի: Հետազոտությունների օգնությամբ հայտնաբերվել են մոտավորապես 20 ամինաթթուներ, որոնք մասնակցում են սպիտակուցների ստեղծմանը։

Ինչպե՞ս է ընթանում սպիտակուցի մոլեկուլի ձևավորման գործընթացը

Ամինաթթուները հաջորդաբար կցվում են միմյանց: Այս գործընթացի արդյունքում առաջանում է շղթա, որը կոչվում է պոլիպեպտիդ։ Հետագայում պոլիպեպտիդները կարող են գալարվել կամ այլ ձև ստանալ: Սպիտակուցի հատկությունները կախված են ամինաթթուների բաղադրությունից, նրանից, թե քանի ամինաթթու է ներգրավված սինթեզում և ինչ կարգով են այս ամինաթթուները կցվում միմյանց։ Օրինակ, երկու սպիտակուցների սինթեզը ներառում է նույն քանակությամբ ամինաթթուներ, որոնք նույնպես ունեն նույն կազմը: Բայց եթե այս ամինաթթուները գտնվում են այլ հաջորդականությամբ, ապա մենք կստանանք երկու բոլորովին տարբեր սպիտակուցներ։

Եթե ​​պեպտիդները պարունակում են ոչ ավելի, քան 15 ամինաթթուների մնացորդներ, ապա դրանք կոչվում են օլիգոպեպտիդներ։ Իսկ մինչև մի քանի տասնյակ հազար և նույնիսկ հարյուր հազարավոր ամինաթթուների մնացորդներ պարունակող պեպտիդները կոչվում են սպիտակուցներ: Սպիտակուցի մոլեկուլն ունի կոմպակտ տարածական կառուցվածք։ Այս կառուցվածքը կարող է լինել մանրաթելերի տեսքով: Նման սպիտակուցները կոչվում են fibrillar: Նրանք սպիտակուցներ են կառուցում: Եթե ​​սպիտակուցի մոլեկուլը կառուցվածք ունի գնդիկի տեսքով, ապա սպիտակուցները կոչվում են գնդաձեւ։ Այս սպիտակուցները ներառում են ֆերմենտներ, հակամարմիններ և որոշ հորմոններ:

Կախված նրանից, թե ինչ ամինաթթուներ են ներառված սպիտակուցների բաղադրության մեջ, սպիտակուցները լինում են ամբողջական և թերի։ Ամբողջական սպիտակուցները պարունակում են ամինաթթուների ամբողջական փաթեթ: Թերի սպիտակուցներ, որոշ ամինաթթուներ բացակայում են։

Սպիտակուցները նույնպես բաժանվում են պարզ և բարդ: Պարզ սպիտակուցները պարունակում են միայն ամինաթթուներ: Բարդ սպիտակուցների կազմը, բացի ամինաթթուներից, ներառում է նաև մետաղներ, ածխաջրեր, լիպիդներ, նուկլեինաթթուներ։

Սպիտակուցների դերը մարդու մարմնում

Սպիտակուցները մարդու մարմնում կատարում են տարբեր գործառույթներ.

1.Կառուցվածքային. Սպիտակուցները բոլոր հյուսվածքների և օրգանների բջիջների մի մասն են:

2. Պաշտպանիչ. Ինտերֆերոն սպիտակուցը սինթեզվում է մարմնում՝ վիրուսներից պաշտպանվելու համար։

3. ԴվիգատելնաԻ. Միոզին սպիտակուցը մասնակցում է մկանների կծկման գործընթացին։

4. Տրանսպորտ.Հեմոգլոբինը, որը կարմիր արյան բջիջների բաղադրության մեջ գտնվող սպիտակուց է, մասնակցում է թթվածնի և ածխաթթու գազի փոխանցմանը։

5. ԷներգիաԻ. Սպիտակուցի մոլեկուլների օքսիդացման արդյունքում ազատվում է օրգանիզմի կյանքի համար անհրաժեշտ էներգիան։

6. կատալիտիկԻ. Սպիտակուցային ֆերմենտները գործում են որպես կենսաբանական կատալիզատորներ, որոնք մեծացնում են բջիջներում քիմիական ռեակցիաների արագությունը:

7. ԿարգավորողԻ. Հորմոնները կարգավորում են մարմնի տարբեր գործառույթներ։ Օրինակ՝ ինսուլինը կարգավորում է արյան շաքարի մակարդակը։

Բնության մեջ կան հսկայական քանակությամբ սպիտակուցներ, որոնք կարող են կատարել բազմաթիվ գործառույթներ: Սակայն սպիտակուցների ամենակարևոր գործառույթը Երկրի վրա կյանքը պահպանելն է այլ կենսամոլեկուլների հետ միասին:

Հոդվածի բովանդակությունը

ՍՊԻՏԱԿՈՒՆՆԵՐ (հոդված 1)- յուրաքանչյուր կենդանի օրգանիզմում առկա կենսաբանական պոլիմերների դաս: Սպիտակուցների մասնակցությամբ տեղի են ունենում օրգանիզմի կենսագործունեությունն ապահովող հիմնական գործընթացները՝ շնչառություն, մարսողություն, մկանների կծկում, նյարդային ազդակների փոխանցում։ Կենդանի էակների ոսկրային հյուսվածքը, մաշկը, մազերը, եղջյուրները կազմված են սպիտակուցներից։ Կաթնասունների մեծ մասի համար օրգանիզմի աճն ու զարգացումը տեղի է ունենում որպես սննդի բաղադրիչ սպիտակուցներ պարունակող մթերքների շնորհիվ։ Սպիտակուցների դերն օրգանիզմում և, համապատասխանաբար, դրանց կառուցվածքը շատ բազմազան է։

Սպիտակուցների կազմը.

Բոլոր սպիտակուցները պոլիմերներ են, որոնց շղթաները հավաքվում են ամինաթթուների բեկորներից։ Ամինաթթուները օրգանական միացություններ են, որոնք իրենց բաղադրության մեջ (անվանման համաձայն) պարունակում են NH 2 ամինախումբ և օրգանական թթու, այսինքն. կարբոքսիլ, COOH խումբ: Գոյություն ունեցող ամինաթթուների ամբողջ բազմազանությունից (տեսականորեն, հնարավոր ամինաթթուների թիվը անսահմանափակ է), սպիտակուցների ձևավորմանը մասնակցում են միայն նրանք, որոնք ունեն միայն մեկ ածխածնի ատոմ ամինո խմբի և կարբոքսիլ խմբի միջև: IN ընդհանուր տեսարանամինաթթուները, որոնք մասնակցում են սպիտակուցների ձևավորմանը, կարող են ներկայացվել բանաձևով՝ H2N–CH(R)–COOH։ Ածխածնի ատոմին կցված R խումբը (ամինա և կարբոքսիլ խմբերի միջև) որոշում է սպիտակուցները կազմող ամինաթթուների միջև եղած տարբերությունը։ Այս խումբը կարող է բաղկացած լինել միայն ածխածնի և ջրածնի ատոմներից, բայց ավելի հաճախ, բացի C-ից և H-ից, պարունակում է տարբեր ֆունկցիոնալ (հետագա փոխակերպումների ունակ) խմբեր, օրինակ՝ HO-, H 2 N- և այլն: Կա նաև տարբերակ, երբ R \u003d H.

Կենդանի էակների օրգանիզմները պարունակում են ավելի քան 100 տարբեր ամինաթթուներ, սակայն ոչ բոլորն են օգտագործվում սպիտակուցների կառուցման մեջ, այլ միայն 20-ը, այսպես կոչված, «հիմնարար»: Աղյուսակում. 1-ը ցույց է տալիս նրանց անունները (անունների մեծ մասը զարգացել է պատմականորեն), կառուցվածքային բանաձևը, ինչպես նաև լայնորեն օգտագործվող հապավումը։ Բոլոր կառուցվածքային բանաձևերը դասավորված են աղյուսակում այնպես, որ ամինաթթվի հիմնական բեկորը գտնվում է աջ կողմում:

Աղյուսակ 1. ՍՊԻՏԱԿՈՒՆՆԵՐԻ ՍՏԵՂԾՄԱՆ ՄԱՍՆԱԿՑՎԱԾ ԱՄԻՆՈԹԹՈՒՆԵՐ

Անուն	Կառուցվածք	Նշանակում
ԳԼԻՑԻՆ		GLI
ԱԼԱՆԻՆ		ԱԼԱ
ՎԱԼԻՆ		լիսեռ
ԼԵՅՑԻՆ		LEI
ԻՍՈԼԵՈՒՑԻՆ		ILE
ՍԵՐԻՆ		SER
ԹՐԵՈՆԻՆ		TRE
ՑԻՍՏԵԻՆ		ԱՊՀ
ՄԵՑԻՈՆԻՆ		ՄԵՏ
ԼԻԶԻՆ		ԼԻԶ
ԱՐԳԻՆԻՆ		AWG
ԾԵՆԵԾԵՂԻ ԹԹՈՒ		ASN
ԱՍՊԱՐԱԳԻՆ		ASN
ԳԼՈՒՏԱՄԱԿԱՆ ԹԹՈՒ		GLU
ԳԼՈՒՏԱՄԻՆ		GLN
ֆենիլալանին		Ֆեն
ՏԻՐՈԶԻՆ		TIR
տրիպտոֆան		ԵՐԵՔ
ՀԻՍՏԻԴԻՆ		GIS
ՊՐՈԼԻՆ		ՊՐՈ
Միջազգային պրակտիկայում ընդունված է թվարկված ամինաթթուների կրճատ նշանակումը՝ օգտագործելով լատիներեն եռատառ կամ մեկ տառ հապավումներ, օրինակ՝ գլիցին - Gly կամ G, ալանին - Ala կամ A:

Այս քսան ամինաթթուներից (Աղյուսակ 1) միայն պրոլինը պարունակում է NH խումբ (NH 2-ի փոխարեն) COOH կարբոքսիլ խմբի կողքին, քանի որ այն ցիկլային հատվածի մի մասն է:

Աղյուսակում մոխրագույն ֆոնի վրա դրված ութ ամինաթթուները (վալին, լեյցին, իզոլեյցին, թրեոնին, մեթիոնին, լիզին, ֆենիլալանին և տրիպտոֆան) կոչվում են էական, քանի որ նորմալ աճի և զարգացման համար մարմինը պետք է անընդհատ ստանա դրանք սպիտակուցային սնունդով:

Ամինաթթուների հաջորդական միացման արդյունքում ձևավորվում է սպիտակուցի մոլեկուլ, մինչդեռ մեկ թթվի կարբոքսիլ խումբը փոխազդում է հարևան մոլեկուլի ամինախմբի հետ, որի արդյունքում ձևավորվում է –CO–NH– պեպտիդային կապ և ազատվում է ջրի մոլեկուլ։ Նկ. 1-ը ցույց է տալիս ալանինի, վալինի և գլիցինի սերիական կապը:

Բրինձ. 1 ԱՄԻՆՈԹԹՎՆԵՐԻ ՍԵՐԻԱԿԱՆ ՄԻԱՑՈՒՄսպիտակուցի մոլեկուլի ձևավորման ժամանակ: Որպես պոլիմերային շղթայի հիմնական ուղղություն ընտրվել է H 2 N տերմինալ ամինո խմբից մինչև COOH տերմինալ կարբոքսիլ խումբը:

Սպիտակուցի մոլեկուլի կառուցվածքը կոմպակտ նկարագրելու համար օգտագործվում են պոլիմերային շղթայի ձևավորման մեջ ներգրավված ամինաթթուների հապավումները (Աղյուսակ 1, երրորդ սյունակ): Մոլեկուլի բեկորը, որը ներկայացված է Նկ. 1-ը գրվում է հետևյալ կերպ՝ H 2 N-ALA-VAL-GLY-COOH.

Սպիտակուցի մոլեկուլները պարունակում են 50-ից 1500 ամինաթթուների մնացորդներ (ավելի կարճ շղթաները կոչվում են պոլիպեպտիդներ): Սպիտակուցի անհատականությունը որոշվում է պոլիմերային շղթան կազմող ամինաթթուների բազմությամբ և, ոչ պակաս կարևոր, շղթայի երկայնքով դրանց փոփոխության կարգով։ Օրինակ, ինսուլինի մոլեկուլը բաղկացած է 51 ամինաթթուների մնացորդներից (դա ամենակարճ շղթայի սպիտակուցներից է) և բաղկացած է անհավասար երկարությամբ երկու փոխկապակցված զուգահեռ շղթաներից։ Ամինաթթուների բեկորների հաջորդականությունը ներկայացված է նկ. 2.

Բրինձ. 2 ԻՆՍՈՒԼԻՆԻ ՄՈԼԵԿՈՒԼ, կառուցված 51 ամինաթթուների մնացորդներից, նույն ամինաթթուների բեկորները նշվում են համապատասխան ֆոնի գույնով։ Շղթայում պարունակվող ցիստեին ամինաթթուների մնացորդները (կրճատված անվանումը CIS) կազմում են դիսուլֆիդային կամուրջներ -S-S-, որոնք կապում են երկու պոլիմերային մոլեկուլներ կամ ձևավորում են ցատկերներ մեկ շղթայի մեջ:

Ամինաթթվի ցիստեինի մոլեկուլները (Աղյուսակ 1) պարունակում են ռեակտիվ սուլֆիհիդրիդ խմբեր -SH, որոնք փոխազդում են միմյանց հետ՝ ձևավորելով դիսուլֆիդային կամուրջներ -S-S-: Առանձնահատուկ է ցիստեինի դերը սպիտակուցների աշխարհում, որի մասնակցությամբ պոլիմերային սպիտակուցի մոլեկուլների միջև առաջանում են խաչաձև կապեր։

Ամինաթթուների միացումը պոլիմերային շղթայի մեջ տեղի է ունենում կենդանի օրգանիզմում նուկլեինաթթուների հսկողության ներքո, հենց նրանք են ապահովում հավաքման խիստ կարգը և կարգավորում պոլիմերային մոլեկուլի ֆիքսված երկարությունը ( սմ. նուկլեինաթթուներ):

Սպիտակուցների կառուցվածքը.

Սպիտակուցի մոլեկուլի բաղադրությունը, որը ներկայացված է փոխարինող ամինաթթուների մնացորդների տեսքով (նկ. 2), կոչվում է սպիտակուցի առաջնային կառուցվածք։ Ջրածնային կապերն առաջանում են պոլիմերային շղթայում առկա HN իմինո խմբերի և CO կարբոնիլ խմբերի միջև ( սմ. ՋՐԱԾՆԱՅԻՆ ԿԱՊ), արդյունքում սպիտակուցի մոլեկուլը ձեռք է բերում որոշակի տարածական ձև, որը կոչվում է երկրորդական կառուցվածք։ Ամենատարածվածը սպիտակուցների երկրորդական կառուցվածքի երկու տեսակներն են.

Առաջին տարբերակը, որը կոչվում է α-helix, իրականացվում է ջրածնային կապերի միջոցով մեկ պոլիմերային մոլեկուլում: Մոլեկուլի երկրաչափական պարամետրերը, որոնք որոշվում են կապի երկարությամբ և կապի անկյուններով, այնպիսին են, որ ջրածնային կապերի առաջացումը հնարավոր է H-N և C=O խմբերի համար, որոնց միջև կան երկու պեպտիդային բեկորներ H-N-C=O (նկ. 3):

Պոլիպեպտիդային շղթայի կազմը ցույց է տրված նկ. 3-ը կրճատ ձևով գրվում է հետևյալ կերպ.

Հ 2 Ն-ԱԼԱ ՎԱԼ-ԱԼԱ-ԼԵՅ-ԱԼԱ-ԱԼԱ-ԱԼԱ-ԱԼԱ-ՎԱԼ-ԱԼԱ-ԱԼԱ-ԱԼԱ-ՔՈՒ.

Ջրածնային կապերի կծկվող գործողության արդյունքում մոլեկուլը ստանում է պարույրի ձև՝ այսպես կոչված α-պարույր, այն պատկերված է որպես կոր պարուրաձև ժապավեն, որն անցնում է պոլիմերային շղթան կազմող ատոմների միջով (նկ. 4):

Բրինձ. 4 ՍՊԵՏՈՒՆԻ ՄՈԼԵԿՈՒԼԻ 3D ՄՈԴԵԼα-խխունջի տեսքով։ Ջրածնային կապերը ցուցադրվում են որպես կանաչ կետավոր գծեր: Պտտման որոշակի անկյան տակ տեսանելի է պարույրի գլանաձև ձևը (ջրածնի ատոմները պատկերված չեն): Առանձին ատոմների գույնը տրվում է միջազգային կանոնների համաձայն, որոնք խորհուրդ են տալիս ածխածնի ատոմների համար սև, ազոտի համար՝ կապույտ, թթվածնի համար՝ կարմիր և ծծմբի համար՝ դեղին (նկարում չցուցադրված ջրածնի ատոմների համար խորհուրդ է տրվում սպիտակը, որի դեպքում ամբողջ կառուցվածքը պատկերված է մուգ ֆոնի վրա):

Երկրորդական կառուցվածքի մեկ այլ տարբերակ, որը կոչվում է β կառուցվածք, նույնպես ձևավորվում է ջրածնային կապերի մասնակցությամբ, տարբերությունն այն է, որ զուգահեռաբար տեղակայված երկու կամ ավելի պոլիմերային շղթաների H-N և C=O խմբերը փոխազդում են։ Քանի որ պոլիպեպտիդային շղթան ունի ուղղություն (նկ. 1), տարբերակները հնարավոր են, երբ շղթաների ուղղությունը նույնն է (զուգահեռ β-կառուցվածք, Նկար 5), կամ դրանք հակառակ են (հակ զուգահեռ β- կառուցվածք, նկ. 6):

β- կառուցվածքի ձևավորմանը կարող են մասնակցել տարբեր բաղադրության պոլիմերային շղթաներ, մինչդեռ պոլիմերային շղթան շրջանակող օրգանական խմբերը (Ph, CH 2 OH և այլն) շատ դեպքերում երկրորդական դեր են խաղում, որոշիչ է H-N և C=O խմբերի փոխադարձ դասավորությունը։ Քանի որ H-N և C=O խմբերն ուղղված են պոլիմերային շղթայի նկատմամբ տարբեր ուղղություններով (նկարում վեր ու վար), հնարավոր է դառնում երեք կամ ավելի շղթաների միաժամանակ փոխազդեցությունը:

Առաջին պոլիպեպտիդ շղթայի կազմը Նկ. 5:

H 2 N-LEI-ALA-FEN-GLI-ALA-ALA-COOH

Երկրորդ և երրորդ շղթայի կազմը.

H 2 N-GLY-ALA-SER-GLY-TRE-ALA-COOH

Պոլիպեպտիդային շղթաների կազմը ցույց է տրված նկ. 6, նույնը, ինչ Նկ. 5, տարբերությունն այն է, որ երկրորդ շղթան ունի հակառակ (նկար 5-ի համեմատ) ուղղություն։

Հնարավոր է մեկ մոլեկուլի ներսում β կառուցվածք ստեղծել, երբ որոշակի հատվածում շղթայի բեկորը պարզվում է, որ պտտվում է 180°-ով, այս դեպքում մեկ մոլեկուլի երկու ճյուղ ունեն հակառակ ուղղություն, արդյունքում առաջանում է հակազուգահեռ β կառուցվածք (նկ. 7):

Կառուցվածքը ցույց է տրված նկ. 7 հարթ պատկերում, ցույց է տրված նկ. 8 եռաչափ մոդելի տեսքով։ β- կառուցվածքի հատվածները սովորաբար պարզեցված կերպով նշվում են հարթ ալիքաձև ժապավենով, որն անցնում է ատոմների միջով, որոնք կազմում են պոլիմերային շղթան։

Բազմաթիվ սպիտակուցների կառուցվածքում փոխարինվում են α-խխունջի և ժապավենանման β կառուցվածքների հատվածները, ինչպես նաև առանձին պոլիպեպտիդային շղթաներ։ Պոլիմերային շղթայում դրանց փոխադարձ դասավորությունը և փոփոխությունը կոչվում է սպիտակուցի երրորդական կառուցվածք։

Սպիտակուցների կառուցվածքը պատկերելու մեթոդները ներկայացված են ստորև՝ օգտագործելով բուսական սպիտակուցը որպես օրինակ: Սպիտակուցների կառուցվածքային բանաձևերը, որոնք հաճախ պարունակում են մինչև հարյուրավոր ամինաթթու բեկորներ, բարդ են, ծանր և դժվար հասկանալի, հետևաբար երբեմն օգտագործվում են պարզեցված կառուցվածքային բանաձևեր՝ առանց քիմիական տարրերի նշանների (նկ. 9, տարբերակ Ա), բայց միևնույն ժամանակ նրանք պահպանում են վալենտային հարվածների գույնը միջազգային կանոններին համապատասխան (նկ. 4): Այս դեպքում բանաձեւը ներկայացված է ոչ թե հարթ, այլ տարածական պատկերով, որը համապատասխանում է մոլեկուլի իրական կառուցվածքին։ Այս մեթոդը հնարավորություն է տալիս, օրինակ, տարբերակել դիսուլֆիդային կամուրջները (նման ինսուլինի կամուրջներին, նկ. 2), ֆենիլային խմբերը շղթայի կողային շրջանակում և այլն: Մոլեկուլների պատկերը եռաչափ մոդելների տեսքով (գնդակներ միացված ձողերով) մի փոքր ավելի պարզ է (նկ. 9, տարբերակ B): Այնուամենայնիվ, երկու մեթոդներն էլ թույլ չեն տալիս ցույց տալ երրորդական կառուցվածքը, ուստի ամերիկացի կենսաֆիզիկոս Ջեյն Ռիչարդսոնն առաջարկեց α-կառուցվածքները պատկերել պարուրաձև ոլորված ժապավենների տեսքով (տես նկ. 4), β-կառուցվածքներ՝ հարթ ալիքաձև ժապավենների տեսքով (նկ. 8), և յուրաքանչյուր շղթաներ, որոնք կապում են դրանք սեփական գույնի տեսքով: Այժմ լայնորեն կիրառվում է սպիտակուցի երրորդական կառուցվածքը պատկերելու այս մեթոդը (նկ. 9, տարբերակ Բ): Երբեմն, ավելի մեծ տեղեկատվական բովանդակության համար, երրորդական կառուցվածքը և պարզեցված կառուցվածքային բանաձևը ցուցադրվում են միասին (նկ. 9, տարբերակ D): Կան նաև Ռիչարդսոնի առաջարկած մեթոդի մոդիֆիկացիաները՝ α-պտուտակները պատկերված են որպես բալոններ, իսկ β-կառույցները՝ հարթ սլաքների տեսքով, որոնք ցույց են տալիս շղթայի ուղղությունը (նկ. 9, տարբերակ E): Ավելի քիչ տարածված է այն մեթոդը, որով ամբողջ մոլեկուլը պատկերված է որպես կապոց, որտեղ անհավասար կառուցվածքները տարբերվում են տարբեր գույներով, իսկ դիսուլֆիդային կամուրջները ցուցադրվում են որպես դեղին կամուրջներ (նկ. 9, տարբերակ E):

Բ տարբերակն ամենահարմարն է ընկալման համար, երբ երրորդական կառուցվածքը պատկերելիս նշվում են սպիտակուցի կառուցվածքային առանձնահատկությունները (ամինաթթուների բեկորները, դրանց հերթափոխի կարգը, ջրածնային կապերը), մինչդեռ ենթադրվում է, որ բոլոր սպիտակուցները պարունակում են «մանրամասներ»՝ վերցված քսան ամինաթթուների ստանդարտ հավաքածուից (Աղյուսակ 1): Երրորդական կառուցվածքը պատկերելու հիմնական խնդիրն է ցույց տալ երկրորդական կառույցների տարածական դասավորությունը և հերթափոխը:

Բրինձ. 9 ԿՐՈՒՄԲԻՆ ՍՊԵՏՈՒՆԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԻ ՊԱՏԿԵՐԻ ՏԱՐԲԵՐ ՏԱՐԲԵՐԱԿՆԵՐ.
A-ն կառուցվածքային բանաձև է տարածական պատկերում:
B - կառուցվածքը եռաչափ մոդելի տեսքով:
B-ն մոլեկուլի երրորդական կառուցվածքն է:
G - A և B տարբերակների համադրություն:
E - երրորդական կառուցվածքի պարզեցված պատկեր:
E - երրորդային կառուցվածք դիսուլֆիդային կամուրջներով:

Ընկալման համար ամենահարմարը եռաչափ երրորդական կառուցվածքն է (տարբերակ B)՝ ազատված կառուցվածքային բանաձեւի մանրամասներից։

Երրորդական կառուցվածք ունեցող սպիտակուցի մոլեկուլը, որպես կանոն, ստանում է որոշակի կոնֆիգուրացիա, որը ձևավորվում է բևեռային (էլեկտրոստատիկ) փոխազդեցությունների և ջրածնային կապերի արդյունքում։ Արդյունքում մոլեկուլը ստանում է կոմպակտ կծիկի ձև՝ գնդաձև սպիտակուցներ (գլոբուլներ, լատ. գնդիկ), կամ թելիկ-ֆիբրիլային սպիտակուցներ (ֆիբրա, լատ. մանրաթել):

Գնդաձեւ կառուցվածքի օրինակ է սպիտակուցային ալբումինը, հավի ձվի սպիտակուցը պատկանում է ալբումինների դասին։ Ալբումինի պոլիմերային շղթան հավաքվում է հիմնականում ալանինից, ասպարտիկ թթվից, գլիցինից և ցիստեինից՝ հերթափոխով որոշակի հերթականությամբ։ Երրորդական կառուցվածքը պարունակում է α-պարուրակներ, որոնք միացված են մեկ շղթաներով (նկ. 10):

Բրինձ. 10 ԱԼԲՈՒՄԻՆԻ ԳԼՈԲՈՒԼԱՅԻՆ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

Ֆիբրիլային կառուցվածքի օրինակ է ֆիբրոին սպիտակուցը: Դրանք պարունակում են մեծ քանակությամբ գլիցինի, ալանինի և սերինի մնացորդներ (ամինաթթուների յուրաքանչյուր երկրորդ մնացորդը գլիցին է); Սուլֆիհիդրիդ խմբեր պարունակող ցիստեինի մնացորդները բացակայում են: Ֆիբրոինը` բնական մետաքսի և սարդոստայնի հիմնական բաղադրիչը, պարունակում է β-կառուցվածքներ, որոնք կապված են միայնակ շղթաներով (նկ. 11):

Բրինձ. տասնմեկ FIBRILLY PROTEIN ՖԻԲՐՈԻՆ

Որոշակի տիպի երրորդական կառուցվածքի ձևավորման հնարավորությունը բնորոշ է սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքին, այսինքն. նախապես որոշվում է ամինաթթուների մնացորդների փոփոխման կարգով. Նման մնացորդների որոշակի խմբերից հիմնականում առաջանում են α-պարուրակներ (այդպիսի հավաքածուները բավականին շատ են), մեկ այլ խումբ հանգեցնում է β- կառուցվածքների առաջացմանը, առանձին շղթաները բնութագրվում են իրենց կազմով։

Որոշ սպիտակուցային մոլեկուլներ, պահպանելով երրորդական կառուցվածքը, կարող են միավորվել մեծ վերմոլեկուլային ագրեգատների մեջ, մինչդեռ դրանք միասին են պահվում բևեռային փոխազդեցությունների, ինչպես նաև ջրածնային կապերի միջոցով: Նման գոյացությունները կոչվում են սպիտակուցի չորրորդական կառուցվածք։ Օրինակ, ֆերիտինի սպիտակուցը, որը բաղկացած է հիմնականում լեյցինից, գլուտամինաթթվից, ասպարտիկ թթվից և հիստիդինից (ֆերիկինը պարունակում է բոլոր 20 ամինաթթուների մնացորդները տարբեր քանակությամբ) կազմում է չորս զուգահեռ դրված α-սպիրալների երրորդական կառուցվածք։ Երբ մոլեկուլները միավորվում են մեկ անսամբլի մեջ (նկ. 12), ձևավորվում է չորրորդական կառուցվածք, որը կարող է ներառել մինչև 24 ֆերիտինի մոլեկուլ։

Նկ.12 ՖԵՐԻՏԻՆԻ ԳԼՈԲՈՒԼԱՅԻՆ ՍՊԻՏՈՒՏԻՆԻ ՔԱՌՈՐԴԱԿԱՆ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԻ ՁԵՎԱՎՈՐՈՒՄԸ

Գերմոլեկուլային գոյացությունների մեկ այլ օրինակ է կոլագենի կառուցվածքը։ Այն ֆիբրիլային սպիտակուց է, որի շղթաները հիմնականում կառուցված են գլիցինից՝ փոխարինելով պրոլինով և լիզինով: Կառուցվածքը պարունակում է միայնակ շղթաներ, եռակի α-պարույրներ, որոնք հերթափոխվում են ժապավենանման β-կառուցվածքներով, որոնք շարված են զուգահեռ կապոցներով (նկ. 13):

Նկ.13 ԿՈԼԱԳԵՆԻ ՖԻԲՐԻԼԱՅԻՆ ՍՊԻՏՈՒՆԻ ԳԵՐԱՄՈԼԵԿՈՒԼԱՅԻՆ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

Սպիտակուցների քիմիական հատկությունները.

Օրգանական լուծիչների ազդեցության տակ որոշ բակտերիաների թափոններ (կաթնաթթվային խմորում) կամ ջերմաստիճանի բարձրացմամբ, երկրորդական և երրորդական կառուցվածքները ոչնչանում են՝ չվնասելով դրա առաջնային կառուցվածքը, արդյունքում սպիտակուցը կորցնում է լուծելիությունը և կորցնում կենսաբանական ակտիվությունը, այս գործընթացը կոչվում է դենատուրացիա, այսինքն՝ բնական հատկությունների կորուստ, օրինակ՝ կաթնաշոռի կաթնաշոռի կաթնաշոռը: Բարձր ջերմաստիճանի դեպքում կենդանի օրգանիզմների (մասնավորապես՝ միկրոօրգանիզմների) սպիտակուցները արագ դեֆորմացվում են։ Նման սպիտակուցները չեն կարողանում մասնակցել կենսաբանական գործընթացներին, արդյունքում միկրոօրգանիզմները մահանում են, ուստի եփած (կամ պաստերիզացված) կաթը կարելի է ավելի երկար պահել։

Պեպտիդային կապերը H-N-C=O, կազմելով սպիտակուցի մոլեկուլի պոլիմերային շղթան, հիդրոլիզվում են թթուների կամ ալկալիների առկայության դեպքում, և պոլիմերային շղթան կոտրվում է, ինչը, ի վերջո, կարող է հանգեցնել սկզբնական ամինաթթուների: Պեպտիդային կապերը, որոնք ներառված են α-պարուրակներում կամ β-կառուցվածքներում, ավելի դիմացկուն են հիդրոլիզի և տարբեր քիմիական հարձակման նկատմամբ (համեմատած միայնակ շղթաների նույն կապերի հետ): Սպիտակուցի մոլեկուլի բաղկացուցիչ ամինաթթուների ավելի նուրբ ապամոնտաժումն իրականացվում է անջուր միջավայրում՝ օգտագործելով հիդրազին H 2 N–NH 2, մինչդեռ բոլոր ամինաթթուների բեկորները, բացառությամբ վերջինի, կազմում են այսպես կոչված կարբոքսիլաթթվի հիդրազիդներ, որոնք պարունակում են C(O)–HN–NH14 բեկորը (նկ.):

Բրինձ. 14. ՊՈԼԻՊԵՊՏԻԴԱՅԻՆ ԿԱՌԱՎԱՐՈՒՄ

Նման վերլուծությունը կարող է տեղեկատվություն տրամադրել սպիտակուցի ամինաթթուների բաղադրության մասին, սակայն ավելի կարևոր է իմանալ դրանց հաջորդականությունը սպիտակուցի մոլեկուլում։ Այդ նպատակով լայնորեն կիրառվող մեթոդներից է ֆենիլիզոթիոցիանատի (FITC) ազդեցությունը պոլիպեպտիդային շղթայի վրա, որը ալկալային միջավայրում կպչում է պոլիպեպտիդին (ամին խումբը պարունակող ծայրից), և երբ միջավայրի ռեակցիան փոխվում է թթվային, այն անջատվում է շղթայից՝ իր հետ վերցնելով մեկ ամինաթթվի մի հատված (նկ.

Բրինձ. 15 ՀԵՐԹԱԿԱՆ ՊՈԼԻՊԵՊՏԻԴ ՊԱՇՏՊԱՆՈՒՄ

Նման վերլուծության համար մշակվել են բազմաթիվ հատուկ մեթոդներ, այդ թվում՝ նրանք, որոնք սկսում են «ապամոնտաժել» սպիտակուցի մոլեկուլը նրա բաղկացուցիչ բաղադրիչների մեջ՝ սկսած կարբոքսիլային ծայրից:

S-S խաչաձև դիսուլֆիդային կամուրջները (ձևավորվել են ցիստեինի մնացորդների փոխազդեցությունից, նկ. 2 և 9) ճեղքվում են՝ դրանք վերածելով HS-խմբերի տարբեր վերականգնող նյութերի ազդեցությամբ: Օքսիդացնող նյութերի (թթվածին կամ ջրածնի պերօքսիդ) գործողությունը կրկին հանգեցնում է դիսուլֆիդային կամուրջների առաջացմանը (նկ. 16):

Բրինձ. 16. Դիսուլֆիդային կամուրջների ճեղքում

Սպիտակուցներում հավելյալ խաչաձեւ կապեր ստեղծելու համար օգտագործվում է ամինո և կարբոքսիլ խմբերի ռեակտիվությունը։ Տարբեր փոխազդեցությունների համար առավել հասանելի են ամինո խմբերը, որոնք գտնվում են շղթայի կողային շրջանակում՝ լիզինի, ասպարագինի, լիզինի, պրոլինի բեկորները (Աղյուսակ 1): Երբ նման ամինո խմբերը փոխազդում են ֆորմալդեհիդի հետ, տեղի է ունենում խտացման գործընթացը և առաջանում են խաչաձև կամուրջներ –NH–CH2–NH– (նկ. 17):

Բրինձ. 17 ՍՊԵՏՈՒՆԱԿԱՆ ՄՈԼԵԿՈՒԼՆԵՐԻ ՄԻՋԵՎ ԼՐԱՑՈՒՑԻՉ ԱՆՑԱԿԱՆ ԿԱՄՈՒՐՋՆԵՐԻ ՍՏԵՂԾՈՒՄ..

Սպիտակուցի տերմինալ կարբոքսիլային խմբերը կարողանում են արձագանքել որոշ բազմավալենտ մետաղների բարդ միացությունների հետ (ավելի հաճախ օգտագործվում են քրոմի միացություններ), ինչպես նաև առաջանում են խաչաձև կապեր։ Երկու գործընթացներն էլ կիրառվում են կաշվի դաբաղման մեջ։

Սպիտակուցների դերը մարմնում.

Օրգանիզմում սպիտակուցների դերը բազմազան է.

Ֆերմենտներ(ֆերմենտացիա լատ. - խմորում), նրանց մյուս անվանումն է ֆերմենտներ (en zumh հունական. - խմորիչի մեջ) - սրանք կատալիտիկ ակտիվությամբ սպիտակուցներ են, նրանք ի վիճակի են հազարավոր անգամ բարձրացնել կենսաքիմիական գործընթացների արագությունը: Ֆերմենտների ազդեցության տակ սննդի բաղկացուցիչ բաղադրիչները՝ սպիտակուցները, ճարպերը և ածխաջրերը, տրոհվում են ավելի պարզ միացությունների, որոնցից հետո սինթեզվում են նոր մակրոմոլեկուլներ, որոնք անհրաժեշտ են որոշակի տեսակի օրգանիզմի համար։ Ֆերմենտները մասնակցում են նաև սինթեզի բազմաթիվ կենսաքիմիական գործընթացներին, օրինակ՝ սպիտակուցների սինթեզում (որոշ սպիտակուցներ օգնում են սինթեզել մյուսները)։ Սմ. ՖԵՐՄԵՆՏՆԵՐ

Ֆերմենտները ոչ միայն բարձր արդյունավետ կատալիզատորներ են, այլև ընտրովի (ուղղորդում են ռեակցիան խստորեն ներս տրված ուղղություն) Դրանց առկայության դեպքում ռեակցիան ընթանում է գրեթե 100% ելքով՝ առանց ենթամթերքի առաջացման և, միևնույն ժամանակ, հոսքի պայմանները մեղմ են՝ նորմալ մթնոլորտային ճնշում և կենդանի օրգանիզմի ջերմաստիճան։ Համեմատության համար նշենք, որ ամոնիակի սինթեզը ջրածնից և ազոտից ակտիվացված երկաթի կատալիզատորի առկայությամբ իրականացվում է 400–500°C և 30 ՄՊա ճնշման պայմաններում, ամոնիակի ելքը 15–25% է մեկ ցիկլում։ Ֆերմենտները համարվում են անգերազանցելի կատալիզատորներ:

Ֆերմենտների ինտենսիվ ուսումնասիրությունը սկսվել է 19-րդ դարի կեսերին, այժմ ուսումնասիրվել են ավելի քան 2000 տարբեր ֆերմենտներ, սա սպիտակուցների ամենատարբեր դասն է:

Ֆերմենտների անվանումները հետևյալն են՝ ռեագենտի անվանումը, որի հետ փոխազդում է ֆերմենտը, կամ կատալիզացված ռեակցիայի անվանումը, ավելացվում է -aza վերջավորությամբ, օրինակ՝ արգինազը քայքայում է արգինինը (Աղյուսակ 1), դեկարբոքսիլազը՝ դեկարբոքսիլացումը, այսինքն. CO 2-ի վերացում կարբոքսիլ խմբից.

– COOH → – CH + CO 2

Հաճախ ֆերմենտի դերն ավելի ճշգրիտ նշելու համար նրա անվան մեջ նշվում են և՛ առարկան, և՛ ռեակցիայի տեսակը, օրինակ՝ սպիրտային դեհիդրոգենազը սպիրտները ջրազրկող ֆերմենտ է։

Բավականին վաղուց հայտնաբերված որոշ ֆերմենտների համար պահպանվել է պատմական անվանումը (առանց վերջավորության -aza), օրինակ՝ պեպսին (pepsis, հունարեն. մարսողություն) և տրիպսին (թրիպսիս հունարեն. հեղուկացում), այս ֆերմենտները քայքայում են սպիտակուցները:

Համակարգման համար ֆերմենտները միավորվում են մեծ դասերի, դասակարգումը հիմնված է ռեակցիայի տեսակի վրա, դասերը անվանվում են ընդհանուր սկզբունքով՝ ռեակցիայի անվանումը և վերջավորությունը՝ aza։ Այս դասերից մի քանիսը թվարկված են ստորև:

Օքսիդորեդուկտազֆերմենտներ են, որոնք կատալիզացնում են ռեդոքս ռեակցիաները։ Այս դասում ընդգրկված դեհիդրոգենազներն իրականացնում են պրոտոնի փոխանցում, օրինակ՝ սպիրտային դեհիդրոգենազը (ADH) սպիրտները օքսիդացնում է ալդեհիդների, իսկ ալդեհիդների հետագա օքսիդացումը դեպի կարբոքսիլաթթուներ կատալիզացվում է ալդեհիդդեհիդրոգենազներով (ALDH): Երկու գործընթացներն էլ տեղի են ունենում մարմնում էթանոլը քացախաթթվի վերածելու ժամանակ (նկ. 18):

Բրինձ. 18 ԷԹԱՆՈԼԻ ԵՐԿՔԱՓ ՕՔՍԻԴԱՑՈՒՄդեպի քացախաթթու

Թմրամիջոցն ունի ոչ թե էթանոլը, այլ միջանկյալ արտադրանքը՝ ացետալդեհիդը, որքան ցածր է ALDH ֆերմենտի ակտիվությունը, այնքան դանդաղ է անցնում երկրորդ փուլը՝ ացետալդեհիդի օքսիդացումը քացախաթթվի, և այնքան երկար և ուժեղ է թունավորող ազդեցությունը էթանոլի ընդունումից: Վերլուծությունը ցույց է տվել, որ դեղին ռասայի ներկայացուցիչների ավելի քան 80%-ն ունի ALDH-ի համեմատաբար ցածր ակտիվություն և, հետևաբար, նկատելիորեն ավելի խիստ ալկոհոլային հանդուրժողականություն: ALDH-ի այս բնածին նվազեցված ակտիվության պատճառն այն է, որ «թուլացած» ALDH մոլեկուլում գլուտամինաթթվի մնացորդների մի մասը փոխարինվում է լիզինի բեկորներով (Աղյուսակ 1):

Փոխանցումներ- ֆերմենտներ, որոնք կատալիզացնում են ֆունկցիոնալ խմբերի փոխանցումը, օրինակ՝ տրանսիմինազը կատալիզացնում է ամինախմբի փոխանցումը։

Հիդրոլազներհիդրոլիզը կատալիզացնող ֆերմենտներ են։ Նախկինում նշված տրիփսինը և պեպսինը հիդրոլիզացնում են պեպտիդային կապերը, իսկ լիպազները ճեղքում են էսթերային կապը ճարպերում.

–RC(O)OR 1 + H 2 O → –RC(O)OH + HOR 1

Լիազ- ֆերմենտներ, որոնք կատալիզացնում են ռեակցիաները, որոնք տեղի են ունենում ոչ հիդրոլիտիկ եղանակով, նման ռեակցիաների արդյունքում կոտրվում են C-C, C-O, C-N կապերը և ձևավորվում են նոր կապեր. Այս դասին է պատկանում դեկարբոքսիլազա ֆերմենտը

Իզոմերազներ- ֆերմենտներ, որոնք կատալիզացնում են իզոմերացումը, օրինակ՝ մալեյնաթթվի փոխարկումը ֆումարաթթվի (նկ. 19), սա ցիս-տրանս իզոմերացման օրինակ է (տես ԻՍՈՄԵՐԻԱ):

Բրինձ. 19. ՄԱՂԹԹԹՈՒԻ ԻՍՈՄԵՐԻՑՈՒՄֆումարաթթվի մեջ՝ ֆերմենտի առկայության դեպքում:

Ֆերմենտների աշխատանքում պահպանվում է ընդհանուր սկզբունքը, ըստ որի ֆերմենտի և արագացված ռեակցիայի ռեագենտի միջև միշտ կա կառուցվածքային համապատասխանություն։ Ըստ ֆերմենտների ուսմունքի հիմնադիրներից մեկի՝ Է.Ֆիշերի փոխաբերական արտահայտության՝ ռեագենտը մոտենում է ֆերմենտին, ինչպես կողպեքի բանալին։ Այս առումով յուրաքանչյուր ֆերմենտ կատալիզացնում է որոշակի քիմիական ռեակցիա կամ նույն տեսակի ռեակցիաների խումբ։ Երբեմն ֆերմենտը կարող է ազդել մեկ միացության վրա, ինչպիսին է ուրեազը (ուրոն հունարեն. - մեզի) կատալիզացնում է միայն միզանյութի հիդրոլիզը.

(H 2 N) 2 C \u003d O + H 2 O \u003d CO 2 + 2NH 3

Լավագույն ընտրողականությունը ցույց են տալիս այն ֆերմենտները, որոնք տարբերակում են օպտիկական ակտիվ հակապոդները՝ ձախ և աջակողմյան իզոմերները: L-arginase-ը գործում է միայն levorotatory արգինինի վրա և չի ազդում dextrorotatory isomer-ի վրա: L-լակտատ դեհիդրոգենազը գործում է միայն կաթնաթթվի վերևորոտիչ էսթերների, այսպես կոչված, լակտատների (lactis) վրա լատ. կաթ), մինչդեռ D-lactate dehydrogenase-ը քայքայում է միայն D-lactates-ը:

Ֆերմենտների մեծ մասը գործում է ոչ թե մեկի, այլ հարակից միացությունների խմբի վրա, օրինակ՝ տրիպսինը «նախընտրում է» ճեղքել լիզինի և արգինինի կողմից ձևավորված պեպտիդային կապերը (Աղյուսակ 1):

Որոշ ֆերմենտների, ինչպիսիք են հիդրոլազները, կատալիտիկ հատկությունները որոշվում են բացառապես հենց սպիտակուցի մոլեկուլի կառուցվածքով, ֆերմենտների մեկ այլ դաս՝ օքսիդորեդուկտազներ (օրինակ՝ սպիրտային դեհիդրոգենազ), կարող են ակտիվ լինել միայն հարակից ոչ սպիտակուցային մոլեկուլների առկայության դեպքում՝ վիտամիններ, որոնք ակտիվացնում են Mg, Ca, Zn, Mn թթուների բեկորները և միջուկը:

Բրինձ. 20 Ալկոհոլի ԴՀԻԴՐՈԳԵՆԱԶԻ ՄՈԼԵԿՈՒԼ

Տրանսպորտային սպիտակուցները կապում և տեղափոխում են տարբեր մոլեկուլներ կամ իոններ բջջային թաղանթների միջոցով (ինչպես բջջի ներսում, այնպես էլ դրսում), ինչպես նաև մի օրգանից մյուսը։

Օրինակ՝ հեմոգլոբինը կապում է թթվածինը, երբ արյունը անցնում է թոքերի միջով և հասցնում այն ​​մարմնի տարբեր հյուսվածքներ, որտեղ թթվածինը թողարկվում է, այնուհետև օգտագործվում է սննդի բաղադրիչները օքսիդացնելու համար։

Բացի սպիտակուցային մասից, հեմոգլոբինը պարունակում է երկաթի բարդ միացություն՝ ցիկլային պորֆիրինի մոլեկուլով (պորֆիրոս) հունարեն. - մանուշակագույն), որը որոշում է արյան կարմիր գույնը: Հենց այս համալիրը (նկ. 21, ձախ) կատարում է թթվածնի կրիչի դերը։ Հեմոգլոբինում երկաթի պորֆիրինային համալիրը գտնվում է սպիտակուցի մոլեկուլի ներսում և պահպանվում է բևեռային փոխազդեցությունների, ինչպես նաև ազոտի հետ կոորդինացիոն կապի միջոցով՝ հիստիդինում (Աղյուսակ 1), որը սպիտակուցի մի մասն է: O2 մոլեկուլը, որը կրում է հեմոգլոբինը, կոորդինացիոն կապի միջոցով կցվում է երկաթի ատոմին հակառակ կողմից, որին կցված է հիստիդինը (նկ. 21, աջ):

Բրինձ. 21 ԵՐԿԱԹԻ ՀԱՄԱԼԻՐԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

Համալիրի կառուցվածքը ներկայացված է աջ կողմում՝ եռաչափ մոդելի տեսքով։ Համալիրը պահպանվում է սպիտակուցի մոլեկուլում կոորդինացիոն կապով (կտրված կապույտ գիծ) Fe ատոմի և հիստիդինի N ատոմի միջև, որը սպիտակուցի մի մասն է: O 2 մոլեկուլը, որը կրում է հեմոգլոբինը, կոորդինացվում է (կարմիր կետավոր գիծ) հարթ համալիրի հակառակ երկրից Fe ատոմին։

Հեմոգլոբինը ամենաուսումնասիրված սպիտակուցներից է, այն բաղկացած է մեկ շղթաներով միացված ա-պխուրներից և պարունակում է չորս երկաթի բարդույթներ։ Այսպիսով, հեմոգլոբինը նման է ծավալուն փաթեթի՝ միանգամից չորս թթվածնի մոլեկուլների փոխանցման համար։ Հեմոգլոբինի ձևը համապատասխանում է գնդիկավոր սպիտակուցներին (նկ. 22):

Բրինձ. 22 ՀԵՄՈԳԼՈԲԻՆԻ ԳԼՈԲՈՒԼԱՅԻՆ ՁԵՎԸ

Հեմոգլոբինի հիմնական «առավելությունն» այն է, որ թթվածնի ավելացումը և դրա հետագա պառակտումը տարբեր հյուսվածքների և օրգանների փոխանցման ժամանակ արագ է տեղի ունենում: Ածխածնի երկօքսիդը՝ CO (ածխածնի մոնօքսիդ), հեմոգլոբինում Fe-ի հետ կապվում է նույնիսկ ավելի արագ, բայց, ի տարբերություն O 2-ի, կազմում է բարդույթ, որը դժվար է քայքայվել։ Արդյունքում, նման հեմոգլոբինը չի կարողանում կապել O 2-ը, ինչը հանգեցնում է (երբ ներշնչվում է մեծ քանակությամբ ածխածնի օքսիդ) մարմնի մահը շնչահեղձությունից։

Հեմոգլոբինի երկրորդ ֆունկցիան արտաշնչված CO 2-ի փոխանցումն է, բայց ոչ թե երկաթի ատոմը, այլ սպիտակուցի N-խմբի H 2-ը մասնակցում է ածխաթթու գազի ժամանակավոր կապակցման գործընթացին։

Սպիտակուցների «գործունեությունը» կախված է դրանց կառուցվածքից, օրինակ՝ հեմոգլոբինի պոլիպեպտիդ շղթայում գլուտամինաթթվի միակ ամինաթթվի մնացորդի փոխարինումը վալինի մնացորդով (հազվադեպ դիտվող բնածին անոմալիա) հանգեցնում է հիվանդության, որը կոչվում է մանգաղ բջջային անեմիա:

Կան նաև փոխադրող սպիտակուցներ, որոնք կարող են կապել ճարպերը, գլյուկոզան, ամինաթթուները և տեղափոխել դրանք բջիջների ներսում և դրսում:

Հատուկ տեսակի տրանսպորտային սպիտակուցները չեն կրում նյութերն իրենք, այլ գործում են որպես «տրանսպորտային կարգավորիչ»՝ որոշակի նյութեր անցնելով մեմբրանի միջով (բջջի արտաքին պատը): Նման սպիտակուցները հաճախ կոչվում են թաղանթային սպիտակուցներ: Նրանք ունեն սնամեջ գլանի ձև և, խրվելով թաղանթային պատի մեջ, ապահովում են որոշ բևեռային մոլեկուլների կամ իոնների տեղաշարժը բջիջ։ Մեմբրանի սպիտակուցի օրինակ է պորինը (նկ. 23):

Բրինձ. 23 ՊՈՐԻՆ ՍՊԻՏՈՒՏԻՆ

Սննդային և պահեստային սպիտակուցները, ինչպես հուշում է անունից, ծառայում են որպես աղբյուր ներքին մատակարարում, ավելի հաճախ բույսերի և կենդանիների սաղմերի, ինչպես նաև երիտասարդ օրգանիզմների զարգացման վաղ փուլերում։ Սննդային սպիտակուցներից են ալբումինը (նկ. 10)՝ ձվի սպիտակուցի հիմնական բաղադրիչը, ինչպես նաև կազեինը՝ կաթի հիմնական սպիտակուցը։ Պեպսին ֆերմենտի ազդեցության տակ կազեինը կաթնաշոռ է առաջանում ստամոքսում, որն ապահովում է դրա պահպանումը մարսողական տրակտում և արդյունավետ կլանումը: Կազեինը պարունակում է մարմնին անհրաժեշտ բոլոր ամինաթթուների բեկորներ:

Ֆերիտինում (նկ. 12), որը պարունակվում է կենդանիների հյուսվածքներում, պահվում են երկաթի իոնները։

Միոգլոբինը նաև պահեստային սպիտակուց է, որն իր կազմով և կառուցվածքով նման է հեմոգլոբինին։ Միոգլոբինը կենտրոնացած է հիմնականում մկաններում, նրա հիմնական դերը թթվածնի կուտակումն է, որը նրան տալիս է հեմոգլոբինը։ Այն արագորեն հագեցած է թթվածնով (շատ ավելի արագ, քան հեմոգլոբինը), այնուհետև այն աստիճանաբար տեղափոխում է տարբեր հյուսվածքներ։

Կառուցվածքային սպիտակուցները կատարում են պաշտպանիչ ֆունկցիա (մաշկ) կամ հենարան՝ մարմինը միասին պահում և ուժ են տալիս (աճառ և ջլեր): Դրանց հիմնական բաղադրիչը ֆիբրիլյար սպիտակուցի կոլագենն է (նկ. 11)՝ կենդանական աշխարհի ամենատարածված սպիտակուցը, կաթնասունների օրգանիզմում, այն կազմում է սպիտակուցների ընդհանուր զանգվածի գրեթե 30%-ը։ Կոլագենն ունի բարձր առաձգական ուժ (մաշկի ամրությունը հայտնի է), սակայն մաշկի կոլագենում խաչաձեւ կապերի ցածր պարունակության պատճառով կենդանիների կաշին իրենց հում վիճակում այնքան էլ հարմար չէ տարբեր ապրանքների արտադրության համար: Ջրի մեջ մաշկի այտուցը նվազեցնելու, չորացման ժամանակ կծկվելը, ինչպես նաև ջրած վիճակում ամրությունը մեծացնելու և կոլագենի առաձգականությունը բարձրացնելու համար ստեղծվում են լրացուցիչ խաչաձև կապեր (նկ. 15ա), այսպես կոչված, կաշվի դաբաղման պրոցեսը։

Կենդանի օրգանիզմներում կոլագենի մոլեկուլները, որոնք առաջացել են օրգանիզմի աճի և զարգացման գործընթացում, չեն թարմացվում և չեն փոխարինվում նոր սինթեզվածներով։ Քանի որ մարմինը ծերանում է, կոլագենի խաչաձեւ կապերի քանակը մեծանում է, ինչը հանգեցնում է նրա առաձգականության նվազմանը, և քանի որ նորացում չի լինում, առաջանում են տարիքային փոփոխություններ՝ աճառի և ջլերի փխրունության ավելացում, մաշկի վրա կնճիռների առաջացում:

Հոդային կապանները պարունակում են էլաստին, կառուցվածքային սպիտակուց, որը հեշտությամբ ձգվում է երկու հարթություններում: Առավելագույն առաձգականություն ունի ռեզիլինի սպիտակուցը, որը գտնվում է որոշ միջատների թեւերի կրունկների ամրացման կետերում։

Եղջյուրի գոյացություններ՝ մազեր, եղունգներ, փետուրներ, որոնք հիմնականում կազմված են կերատինային սպիտակուցից (նկ. 24): Դրա հիմնական տարբերությունը ցիստեինի մնացորդների նկատելի պարունակությունն է, որոնք կազմում են դիսուլֆիդային կամուրջներ, ինչը մազերին, ինչպես նաև բրդյա գործվածքներին հաղորդում է բարձր առաձգականություն (դեֆորմացիայից հետո իր սկզբնական ձևը վերականգնելու ունակությունը):

Բրինձ. 24. FIBRILLAR PROTEIN ԿԵՐԱՏԻՆԻ ՀԱՏՎԱԾ

Կերատինե առարկայի ձևի անդառնալի փոփոխության համար նախ պետք է վերականգնող նյութի միջոցով քանդել դիսուլֆիդային կամուրջները, նոր ձև տալ, ապա օքսիդացնող նյութի միջոցով նորից ստեղծել դիսուլֆիդային կամուրջները (նկ. 16), այսպես, օրինակ, վարսահարդարումը կատարվում է։

Կերատինում ցիստեինի մնացորդների պարունակության ավելացմամբ և, համապատասխանաբար, դիսուլֆիդային կամուրջների քանակի ավելացմամբ, անհետանում է դեֆորմացման ունակությունը, բայց միևնույն ժամանակ հայտնվում է բարձր ուժ (սմբակավոր կենդանիների եղջյուրները և կրիայի պատյանները պարունակում են մինչև 18% ցիստեինի բեկորներ): Կաթնասուններն ունեն մինչև 30 տարբեր տեսակի կերատին:

Կերատինի հետ կապված ֆիբրիլային սպիտակուցի ֆիբրոինը, որը արտազատվում է մետաքսի թրթուրների կողմից կոկոնի գանգրացման ժամանակ, ինչպես նաև սարդերի կողմից ցանցի հյուսման ժամանակ, պարունակում է միայն β-կառուցվածքներ, որոնք կապված են մեկ շղթաներով (նկ. 11): Ի տարբերություն կերատինի, ֆիբրոինը չունի լայնակի դիսուլֆիդային կամուրջներ, այն ունի շատ ուժեղ առաձգական ուժ (որոշ վեբ նմուշների մեկ միավորի խաչմերուկի ուժն ավելի բարձր է, քան պողպատե մալուխների): Խաչաձեւ կապերի բացակայության պատճառով ֆիբրոնն անառաձգական է (հայտնի է, որ բրդյա գործվածքները գրեթե անջնջելի են, իսկ մետաքսե գործվածքները՝ հեշտությամբ կնճռոտվում)։

կարգավորող սպիտակուցներ.

Կարգավորող սպիտակուցները, որոնք ավելի հաճախ կոչվում են հորմոններ, ներգրավված են տարբեր ֆիզիոլոգիական գործընթացներում: Օրինակ՝ ինսուլին հորմոնը (նկ. 25) բաղկացած է երկու α-շղթաներից, որոնք միացված են դիսուլֆիդային կամուրջներով։ Ինսուլինը կարգավորում է գլյուկոզայի հետ կապված նյութափոխանակության գործընթացները, դրա բացակայությունը հանգեցնում է շաքարախտի:

Բրինձ. 25 ՍՊԵՏՈՒՆԱԿԱՆ ԻՆՍՈՒԼԻՆ

Ուղեղի հիպոֆիզի գեղձը սինթեզում է հորմոն, որը կարգավորում է մարմնի աճը։ Կան կարգավորող սպիտակուցներ, որոնք վերահսկում են օրգանիզմում տարբեր ֆերմենտների կենսասինթեզը։

Կծկվող և շարժիչ սպիտակուցները մարմնին կծկվելու, ձևափոխելու և շարժվելու ունակություն են տալիս, առաջին հերթին խոսքը մկանների մասին է: Մկաններում պարունակվող բոլոր սպիտակուցների զանգվածի 40%-ը կազմում է միոզինը (mys, myos, հունարեն. - մկանային): Նրա մոլեկուլը պարունակում է և՛ ֆիբրիլային, և՛ գնդաձև մաս (նկ. 26):

Բրինձ. 26 ՄՅՈՍԻՆԻ ՄՈԼԵԿՈՒԼ

Նման մոլեկուլները միավորվում են խոշոր ագրեգատների մեջ, որոնք պարունակում են 300–400 մոլեկուլ։

Երբ կալցիումի իոնների կոնցենտրացիան փոխվում է մկանային մանրաթելերը շրջապատող տարածության մեջ, տեղի է ունենում մոլեկուլների կառուցվածքի շրջելի փոփոխություն՝ շղթայի ձևի փոփոխություն՝ վալենտային կապերի շուրջ առանձին բեկորների պտտման պատճառով: Սա հանգեցնում է մկանների կծկման և թուլացման, կալցիումի իոնների կոնցենտրացիան փոխելու ազդանշանը գալիս է մկանային մանրաթելերի նյարդային վերջավորություններից: Արհեստական ​​մկանների կծկումը կարող է առաջանալ էլեկտրական իմպուլսների ազդեցությամբ՝ հանգեցնելով կալցիումի իոնների կոնցենտրացիայի կտրուկ փոփոխության, սա հիմք է հանդիսանում սրտի մկանների խթանման համար՝ վերականգնելու սրտի աշխատանքը:

Պաշտպանիչ սպիտակուցները թույլ են տալիս պաշտպանել մարմինը գրոհող բակտերիաների, վիրուսների ներխուժումից և օտար սպիտակուցների ներթափանցումից (օտար մարմինների ընդհանրացված անվանումը հակագեն է): Պաշտպանիչ սպիտակուցների դերը կատարում են իմունոգլոբուլինները (նրանց մյուս անունը հակամարմիններ են), նրանք ճանաչում են օրգանիզմ թափանցած անտիգենները և ամուր կապվում դրանց հետ։ Կաթնասունների, այդ թվում՝ մարդկանց օրգանիզմում կան իմունոգոլոբուլինների հինգ դաս՝ M, G, A, D և E, նրանց կառուցվածքը, ինչպես անունն է ենթադրում, գնդաձև է, բացի այդ, դրանք բոլորը կառուցված են նույն ձևով։ Հակամարմինների մոլեկուլային կազմակերպումը ներկայացված է ստորև՝ օգտագործելով G դասի իմունոգլոբուլինը որպես օրինակ (նկ. 27): Մոլեկուլը պարունակում է չորս պոլիպեպտիդ շղթաներ, որոնք միացված են երեք S-S դիսուլֆիդային կամուրջներով (նկ. 27-ում դրանք ցուցադրված են հաստացած վալենտային կապերով և մեծ S նշաններով), բացի այդ, յուրաքանչյուր պոլիմերային շղթա պարունակում է ներշղթայական դիսուլֆիդային կամուրջներ։ Երկու խոշոր պոլիմերային շղթաներ (ընդգծված կապույտով) պարունակում են 400–600 ամինաթթուների մնացորդներ։ Մյուս երկու շղթաները (ընդգծված կանաչով) գրեթե կիսով չափ երկար են, պարունակում են մոտավորապես 220 ամինաթթուների մնացորդ: Բոլոր չորս շղթաները տեղակայված են այնպես, որ տերմինալային H 2 N- խմբերը ուղղված են մեկ ուղղությամբ:

Բրինձ. 27 ԻՄՈՒՆՈԳԼՈԲՈՒԼԻՆԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԻ ՍԽԵՄԱՏԱԿԱՆ Նկարագրություն

Այն բանից հետո, երբ մարմինը շփվում է օտար սպիտակուցի (հակագենի) հետ, իմունային համակարգի բջիջները սկսում են արտադրել իմունոգոլոբուլիններ (հակամարմիններ), որոնք կուտակվում են արյան շիճուկում։ Առաջին փուլում հիմնական աշխատանքը կատարվում է H 2 N տերմինալ պարունակող շղթայական հատվածներով (նկ. 27-ում համապատասխան հատվածները նշված են բաց կապույտ և բաց կանաչ գույներով): Սրանք հակագենի գրավման վայրեր են: Իմունոգոլոբուլինի սինթեզի գործընթացում այս կայքերը ձևավորվում են այնպես, որ դրանց կառուցվածքը և կազմաձևը հնարավորինս համապատասխանեն մոտեցող անտիգենի կառուցվածքին (ինչպես կողպեքի բանալին, ինչպես ֆերմենտները, բայց առաջադրանքները այս դեպքում տարբեր են): Այսպիսով, յուրաքանչյուր անտիգենի համար ստեղծվում է խիստ անհատական ​​հակամարմին՝ որպես իմունային պատասխան։ Ոչ մի հայտնի սպիտակուց չի կարող այդքան «պլաստիկորեն» փոխել իր կառուցվածքը՝ ի լրումն իմունոգլոբուլինների, կախված արտաքին գործոններից: Ֆերմենտները ռեագենտին կառուցվածքային համապատասխանության խնդիրը լուծում են այլ կերպ՝ բոլոր հնարավոր դեպքերի համար տարբեր ֆերմենտների հսկայական հավաքածուի օգնությամբ, իսկ իմունոգլոբուլինները ամեն անգամ վերակառուցում են «աշխատանքային գործիքը»: Ավելին, իմունոգլոբուլինի կրունկի շրջանը (նկ. 27) ապահովում է գրավման երկու շրջանները որոշակի անկախ շարժունակությամբ, ինչի արդյունքում իմունոգլոբուլինի մոլեկուլը կարող է անմիջապես «գտնել» անտիգենում գրավելու համար երկու ամենահարմար շրջանները՝ այն ապահով կերպով ամրացնելու համար, ինչը նման է խեցգետնի արարածի գործողություններին:

Այնուհետև միացվում է մարմնի իմունային համակարգի հաջորդական ռեակցիաների շղթան, միացվում են այլ դասերի իմունոգոլոբուլիններ, արդյունքում օտարերկրյա սպիտակուցը ապաակտիվացվում է, իսկ հետո անտիգենը (օտար միկրոօրգանիզմ կամ տոքսին) ոչնչացվում և հեռացվում է։

Հակագենի հետ շփվելուց հետո հասնում է իմունոգլոբուլինի առավելագույն կոնցենտրացիան (կախված անտիգենի բնույթից և անհատական ​​հատկանիշներօրգանիզմն ինքնին) մի քանի ժամվա ընթացքում (երբեմն մի քանի օրվա ընթացքում): Մարմինը պահպանում է նման շփման հիշողությունը, և երբ նորից հարձակվում են նույն անտիգենով, իմունոգոլոբուլինները կուտակվում են արյան շիճուկում շատ ավելի արագ և ավելի մեծ քանակությամբ՝ առաջանում է ձեռքբերովի իմունիտետ:

Սպիտակուցների վերը նշված դասակարգումը որոշ չափով պայմանական է, օրինակ, պաշտպանիչ սպիտակուցների շարքում նշված թրոմբինային սպիտակուցը, ըստ էության, ֆերմենտ է, որը կատալիզացնում է պեպտիդային կապերի հիդրոլիզը, այսինքն, այն պատկանում է պրոթեզերոնի դասին:

Պաշտպանիչ սպիտակուցները հաճախ կոչվում են օձի թույնի սպիտակուցներ և որոշ բույսերի թունավոր սպիտակուցներ, քանի որ նրանց խնդիրն է պաշտպանել մարմինը վնասից:

Կան սպիտակուցներ, որոնց գործառույթներն այնքան յուրահատուկ են, որ դժվարացնում են դրանց դասակարգումը։ Օրինակ՝ աֆրիկյան բույսում հայտնաբերված մոնելին սպիտակուցը շատ քաղցր համ է և ուսումնասիրության առարկա է դարձել որպես ոչ թունավոր նյութ, որը կարող է օգտագործվել շաքարի փոխարեն՝ գիրությունը կանխելու համար: Անտարկտիդայի որոշ ձկների արյան պլազման պարունակում է հակասառեցնող հատկություն ունեցող սպիտակուցներ, որոնք թույլ չեն տալիս այդ ձկների արյունը սառչել:

Սպիտակուցների արհեստական ​​սինթեզ.

Պոլիպեպտիդային շղթա տանող ամինաթթուների խտացումը լավ ուսումնասիրված գործընթաց է: Հնարավոր է իրականացնել, օրինակ, ցանկացած մեկ ամինաթթվի կամ թթուների խառնուրդի խտացում և, համապատասխանաբար, ստանալ միևնույն միավորները կամ տարբեր միավորներ պարունակող պոլիմեր, որոնք փոխարինվում են պատահական կարգով: Նման պոլիմերները քիչ նմանություն ունեն բնական պոլիպեպտիդների հետ և չունեն կենսաբանական ակտիվություն: Հիմնական խնդիրն է միացնել ամինաթթուները խստորեն սահմանված, նախապես պլանավորված կարգով, որպեսզի վերարտադրեն բնական սպիտակուցներում ամինաթթուների մնացորդների հաջորդականությունը: Ամերիկացի գիտնական Ռոբերտ Մերրիֆիլդն առաջարկել է օրիգինալ մեթոդ, որը հնարավորություն է տվել լուծել նման խնդիր։ Մեթոդի էությունն այն է, որ առաջին ամինաթթուն կցվում է չլուծվող պոլիմերային գելին, որը պարունակում է ռեակտիվ խմբեր, որոնք կարող են միավորվել ամինաթթվի –COOH– խմբերի հետ: Որպես այդպիսի պոլիմերային ենթաշերտ վերցվել է խաչակցված պոլիստիրոլը՝ դրա մեջ մտցված քլորոմեթիլ խմբերով: Որպեսզի ռեակցիայի համար վերցված ամինաթթուն չփոխազդի ինքն իր հետ և որպեսզի այն չմիանա H 2 N- խմբին սուբստրատին, այս թթվի ամինո խումբը նախապես արգելափակված է մեծածավալ փոխարինողով [(C 4 H 9) 3] 3 OS (O) - խումբով: Ամինաթթուը ​​պոլիմերային հենարանին միանալուց հետո արգելափակող խումբը հանվում է և մեկ այլ ամինաթթու ներմուծվում է ռեակցիայի խառնուրդի մեջ, որում նախապես արգելափակված է նաև H 2 N խումբը: Նման համակարգում հնարավոր է միայն առաջին ամինաթթվի H 2 N- խմբի և երկրորդ թթվի –COOH խմբի փոխազդեցությունը, որն իրականացվում է կատալիզատորների (ֆոսֆոնիումի աղերի) առկայությամբ։ Այնուհետեւ կրկնվում է ամբողջ սխեման՝ ներկայացնելով երրորդ ամինաթթուն (նկ. 28):

Բրինձ. 28. ՊՈԼԻՊԵՊՏԻԴԱՅԻՆ Շղթաների ՍԻՆԹԵԶԻ ՍԽԵՄԱ

Վերջին քայլում ստացված պոլիպեպտիդային շղթաները բաժանվում են պոլիստիրոլի հենարանից։ Այժմ ամբողջ գործընթացը ավտոմատացված է, կան ավտոմատ պեպտիդային սինթեզատորներ, որոնք գործում են ըստ նկարագրված սխեմայի։ Բժշկության և գյուղատնտեսության մեջ օգտագործվող բազմաթիվ պեպտիդներ սինթեզվել են այս մեթոդով։ Հնարավոր է նաև ձեռք բերել բնական պեպտիդների բարելավված անալոգներ՝ ընտրովի և ուժեղացված գործողությամբ: Սինթեզվել են որոշ փոքր սպիտակուցներ, օրինակ՝ ինսուլին հորմոնը և որոշ ֆերմենտներ։

Կան նաև սպիտակուցների սինթեզի մեթոդներ, որոնք կրկնում են բնական պրոցեսները. նրանք սինթեզում են նուկլեինաթթուների բեկորներ, որոնք կազմաձևված են որոշակի սպիտակուցներ արտադրելու համար, այնուհետև այդ բեկորները տեղադրվում են կենդանի օրգանիզմի մեջ (օրինակ՝ մանրէի մեջ), որից հետո մարմինը սկսում է արտադրել ցանկալի սպիտակուցը։ Այս կերպ այժմ ստացվում են զգալի քանակությամբ դժվար հասանելի սպիտակուցներ և պեպտիդներ, ինչպես նաև դրանց անալոգներ։

Սպիտակուցները՝ որպես սննդի աղբյուր.

Կենդանի օրգանիզմի սպիտակուցները մշտապես տրոհվում են իրենց սկզբնական ամինաթթուների (ֆերմենտների անփոխարինելի մասնակցությամբ), որոշ ամինաթթուներ անցնում են մյուսների մեջ, այնուհետև սպիտակուցները նորից սինթեզվում են (նաև ֆերմենտների մասնակցությամբ), այսինքն. մարմինը անընդհատ վերականգնվում է: Որոշ սպիտակուցներ (մաշկի կոլագեն, մազի) չեն վերականգնվում, մարմինը անընդհատ կորցնում է դրանք և փոխարենը սինթեզում նորերը։ Սպիտակուցները, որպես սննդի աղբյուրներ, կատարում են երկու հիմնական գործառույթ՝ նրանք մարմնին մատակարարում են շինանյութ՝ սպիտակուցի նոր մոլեկուլների սինթեզի համար և, ի լրումն, մարմնին մատակարարում են էներգիա (կալորիականության աղբյուրներ):

Մսակեր կաթնասունները (այդ թվում՝ մարդիկ) անհրաժեշտ սպիտակուցները ստանում են բուսական և կենդանական մթերքներից։ Սննդից ստացված սպիտակուցներից ոչ մեկը անփոփոխ ձևով չի ինտեգրվում օրգանիզմին։ Մարսողական տրակտում բոլոր ներծծվող սպիտակուցները տրոհվում են ամինաթթուների, և դրանցից արդեն կառուցված են որոշակի օրգանիզմի համար անհրաժեշտ սպիտակուցներ, իսկ մնացած 12-ը կարող են սինթեզվել մարմնի 8 էական թթուներից (Աղյուսակ 1), եթե դրանք բավարար քանակությամբ սննդով չեն մատակարարվում, բայց եթերային թթուները պետք է ապահովվեն սննդով: Ցիստեինում առկա ծծմբի ատոմները օրգանիզմը ստանում է էական ամինաթթվի մեթիոնինով: Սպիտակուցների մի մասը քայքայվում է՝ ազատելով կյանքի պահպանման համար անհրաժեշտ էներգիան, իսկ դրանցում պարունակվող ազոտն օրգանիզմից դուրս է գալիս մեզի հետ։ Սովորաբար մարդու օրգանիզմը օրական կորցնում է 25–30 գ սպիտակուց, ուստի սպիտակուցային մթերքները միշտ պետք է լինեն ճիշտ քանակությամբ։ Սպիտակուցի նվազագույն օրական պահանջարկը տղամարդկանց համար 37 գ է, իսկ կանանց համար՝ 29 գ, սակայն առաջարկվող չափաբաժինը գրեթե երկու անգամ ավելի բարձր է: Մթերքները գնահատելիս կարևոր է հաշվի առնել սպիտակուցի որակը: Եթերային ամինաթթուների բացակայության կամ ցածր պարունակության դեպքում սպիտակուցը համարվում է ցածր արժեք, ուստի նման սպիտակուցները պետք է սպառվեն ավելի մեծ քանակությամբ: Այսպիսով, լոբազգիների սպիտակուցները պարունակում են քիչ մեթիոնին, իսկ ցորենի և եգիպտացորենի սպիտակուցները քիչ են լիզինով (երկու ամինաթթուներն էլ կարևոր են): Կենդանական սպիտակուցները (բացառությամբ կոլագենների) դասակարգվում են որպես ամբողջական սննդամթերք: Բոլոր էական թթուների ամբողջական հավաքածուն պարունակում է կաթի կազեին, ինչպես նաև դրանից պատրաստված կաթնաշոռ և պանիր, ուստի բուսակերների դիետան, եթե այն շատ խիստ է, այսինքն. «Առանց կաթնամթերքի», պահանջում է լոբազգիների, ընկույզների և սնկերի սպառման ավելացում՝ մարմնին անհրաժեշտ քանակությամբ անհրաժեշտ ամինաթթուներով ապահովելու համար:

Սինթետիկ ամինաթթուները և սպիտակուցները նույնպես օգտագործվում են որպես սննդամթերք՝ դրանք ավելացնելով կերերին, որոնք փոքր քանակությամբ պարունակում են էական ամինաթթուներ։ Կան բակտերիաներ, որոնք կարող են մշակել և յուրացնել նավթային ածխաջրածինները, այս դեպքում սպիտակուցների լիարժեք սինթեզի համար անհրաժեշտ է դրանք սնվել ազոտ պարունակող միացություններով (ամոնիակ կամ նիտրատներ): Այս եղանակով ստացված սպիտակուցն օգտագործվում է որպես անասունների և թռչնամսի կեր։ Կենդանիներին հաճախ ավելացնում են մի շարք ֆերմենտներ՝ ածխաջրեր, որոնք կատալիզացնում են ածխաջրածին սննդի բաղադրիչների հիդրոլիզը, որոնք դժվար է քայքայվել (հացահատիկային մշակաբույսերի բջջային պատերը), ինչի արդյունքում բուսական մթերքները ավելի լիարժեք են ներծծվում։

Միխայիլ Լևիցկի

ՍՊԻՏԱԿՈՒՆՆԵՐ (հոդված 2)

(սպիտակուցներ), ազոտ պարունակող բարդ միացությունների դաս, կենդանի նյութի ամենաբնորոշ և կարևոր (նուկլեինաթթուների հետ մեկտեղ) բաղադրիչները։ Սպիտակուցները կատարում են բազմաթիվ և բազմազան գործառույթներ: Սպիտակուցների մեծ մասը ֆերմենտներ են, որոնք կատալիզացնում են քիմիական ռեակցիաները: Ֆիզիոլոգիական պրոցեսները կարգավորող շատ հորմոններ նույնպես սպիտակուցներ են։ Կառուցվածքային սպիտակուցները, ինչպիսիք են կոլագենը և կերատինը, ոսկրային հյուսվածքի, մազերի և եղունգների հիմնական բաղադրիչներն են: Մկանների կծկվող սպիտակուցներն ունեն իրենց երկարությունը փոխելու հատկություն՝ օգտագործելով քիմիական էներգիան մեխանիկական աշխատանք կատարելու համար։ Սպիտակուցները հակամարմիններ են, որոնք կապում և չեզոքացնում են թունավոր նյութերը: Որոշ սպիտակուցներ, որոնք կարող են արձագանքել արտաքին ազդեցություններին (լույս, հոտ) ծառայում են որպես գրգռվածություն ընկալող զգայական օրգանների ընկալիչներ: Բջջի ներսում և բջջաթաղանթի վրա տեղակայված բազմաթիվ սպիտակուցներ կատարում են կարգավորիչ գործառույթներ։

19-րդ դարի առաջին կեսին Շատ քիմիկոսներ, և նրանց թվում հիմնականում Ջ. ֆոն Լիբիգը, աստիճանաբար եկան այն եզրակացության, որ սպիտակուցները ազոտային միացությունների հատուկ դաս են: «Սպիտակուցներ» անվանումը (հունարեն պրոտոսից՝ առաջինը) առաջարկվել է 1840 թվականին հոլանդացի քիմիկոս Գ.Մուլդերի կողմից։

ՖԻԶԻԿԱԿԱՆ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

Սպիտակուցները պինդ վիճակում սպիտակ են, բայց լուծույթով անգույն, եթե դրանք չեն կրում քրոմոֆոր (գունավոր) խումբ, ինչպիսին է հեմոգլոբինը: Տարբեր սպիտակուցների ջրի լուծելիությունը մեծապես տարբերվում է: Այն նաև տատանվում է ըստ pH-ի և լուծույթում աղերի կոնցենտրացիայից, այնպես որ կարելի է ընտրել այն պայմանները, որոնց դեպքում մեկ սպիտակուցը ընտրողաբար կտեղավորվի այլ սպիտակուցների առկայության դեպքում: Այս «աղը հանելու» մեթոդը լայնորեն կիրառվում է սպիտակուցների մեկուսացման և մաքրման համար: Մաքրված սպիտակուցը հաճախ նստում է լուծույթից բյուրեղների տեսքով:

Այլ միացությունների համեմատ, սպիտակուցների մոլեկուլային քաշը շատ մեծ է՝ մի քանի հազարից մինչև միլիոնավոր դալտոններ։ Հետեւաբար, ուլտրակենտրոնացման ժամանակ սպիտակուցները նստում են, ընդ որում՝ տարբեր արագություններով։ Սպիտակուցների մոլեկուլներում դրական և բացասական լիցքավորված խմբերի առկայության պատճառով էլեկտրական դաշտում դրանք շարժվում են տարբեր արագությամբ։ Սա էլեկտրաֆորեզի հիմքն է՝ մեթոդ, որն օգտագործվում է առանձին սպիտակուցները բարդ խառնուրդներից մեկուսացնելու համար։ Սպիտակուցների մաքրումն իրականացվում է նաև քրոմատոգրաֆիայի միջոցով։

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

Կառուցվածք.

Սպիտակուցները պոլիմերներ են, այսինքն. մոլեկուլներ, որոնք կառուցված են որպես շղթաներ կրկնվող մոնոմերային միավորներից կամ ենթամիավորներից, որոնց դերը խաղում են ալֆա-ամինաթթուները: Ամինաթթուների ընդհանուր բանաձևը

որտեղ R-ը ջրածնի ատոմ է կամ որոշ օրգանական խումբ։

Սպիտակուցի մոլեկուլը (պոլիպեպտիդային շղթա) կարող է բաղկացած լինել միայն համեմատաբար փոքր թվով ամինաթթուներից կամ մի քանի հազար մոնոմերային միավորներից։ Ամինաթթուների միացումը շղթայում հնարավոր է, քանի որ դրանցից յուրաքանչյուրն ունի երկու տարբեր քիմիական խմբեր՝ հիմնական հատկություններով ամինախումբ՝ NH2 և թթվային կարբոքսիլ խումբ՝ COOH։ Այս երկու խմբերն էլ կապված են ածխածնի ատոմին: Մեկ ամինաթթվի կարբոքսիլ խումբը կարող է ձևավորել ամիդային (պեպտիդ) կապ մեկ այլ ամինաթթվի ամինո խմբի հետ.

Երկու ամինաթթուներ այս կերպ միացնելուց հետո շղթան կարող է երկարացվել՝ երկրորդ ամինաթթուն ավելացնելով երրորդը և այլն։ Ինչպես երևում է վերը նշված հավասարումից, երբ ձևավորվում է պեպտիդային կապ, ազատվում է ջրի մոլեկուլ։ Թթուների, ալկալիների կամ պրոտեոլիտիկ ֆերմենտների առկայության դեպքում ռեակցիան ընթանում է հակառակ ուղղությամբ՝ պոլիպեպտիդային շղթան ջրի ավելացումով տրոհվում է ամինաթթուների։ Այս ռեակցիան կոչվում է հիդրոլիզ։ Հիդրոլիզն ընթանում է ինքնաբուխ, և էներգիա է պահանջվում ամինաթթուները պոլիպեպտիդային շղթայի մեջ միավորելու համար:

Բոլոր ամինաթթուներում առկա են կարբոքսիլ խումբ և ամիդային խումբ (կամ դրան նման իմիդային խումբ, պրոլինի ամինաթթվի դեպքում), մինչդեռ ամինաթթուների միջև տարբերությունը որոշվում է այդ խմբի բնույթով կամ «կողային շղթայով», որը վերևում նշված է R տառով: Որոշ կողային շղթաներ քիմիապես իներտ են, իսկ մյուսները՝ բարձր ռեակտիվ:

Շատ հազարավոր տարբեր ամինաթթուներ կարող են սինթեզվել, և շատ տարբեր ամինաթթուներ հանդիպում են բնության մեջ, բայց սպիտակուցի սինթեզի համար օգտագործվում են միայն 20 տեսակի ամինաթթուներ՝ ալանին, արգինին, ասպարագին, ասպարտիկ թթու, վալին, հիստիդին, գլիցին, գլուտամին, գլուտամինաթթու, իզոլեյցինիոնթռոսինտյուկին, գլյուտամինաթթու, իզոլեյցինետրոսինթյուլին օնինը, տրիպտոֆանը, ֆենիլալանինը և ցիստը (սպիտակուցներում ցիստեինը կարող է առկա լինել դիմերի՝ ցիստինի տեսքով): Ճիշտ է, որոշ սպիտակուցներում կան նաև այլ ամինաթթուներ, որոնք ի լրումն կանոնավոր հանդիպող 20-ի, բայց դրանք ձևավորվում են թվարկված քսանից որևէ մեկի փոփոխության արդյունքում այն ​​սպիտակուցի մեջ ներառվելուց հետո:

օպտիկական ակտիվություն.

Բոլոր ամինաթթուները, բացառությամբ գլիցինի, ունեն չորս տարբեր խմբեր, որոնք կցված են α-ածխածնի ատոմին։ Երկրաչափության առումով չորս տարբեր խմբեր կարող են կցվել երկու եղանակով, և, համապատասխանաբար, կան երկու հնարավոր կոնֆիգուրացիաներ կամ երկու իզոմերներ, որոնք կապված են միմյանց հետ՝ որպես առարկա իր հայելային պատկերին, այսինքն. ինչպես ձախ ձեռքը աջ: Մի կոնֆիգուրացիան կոչվում է ձախ կամ ձախակողմյան (L), իսկ մյուսը կոչվում է աջակողմյան կամ աջլիկ (D), քանի որ երկու նման իզոմերներ տարբերվում են հարթության պտտման ուղղությամբ: բևեռացված լույս. Սպիտակուցներում հանդիպում են միայն L-ամինաթթուները (բացառություն է գլիցինը, այն կարող է ներկայացվել միայն մեկ ձևով, քանի որ նրա չորս խմբերից երկուսը նույնն են), և նրանք բոլորն ունեն օպտիկական ակտիվություն (քանի որ կա միայն մեկ իզոմեր): D-ամինաթթուները բնության մեջ հազվադեպ են. դրանք հայտնաբերված են որոշ հակաբիոտիկների և բակտերիաների բջջային պատի մեջ:

Ամինաթթուների հաջորդականությունը.

Պոլիպեպտիդային շղթայում ամինաթթուները դասավորված են ոչ թե պատահական, այլ որոշակի ֆիքսված հերթականությամբ, և հենց այս կարգն է որոշում սպիտակուցի գործառույթներն ու հատկությունները։ Փոփոխելով ամինաթթուների 20 տեսակների հերթականությունը՝ դուք կարող եք ստանալ հսկայական քանակությամբ տարբեր սպիտակուցներ, ինչպես այբուբենի տառերից շատ տարբեր տեքստեր կարող եք կազմել:

Նախկինում սպիտակուցի ամինաթթուների հաջորդականությունը որոշելը հաճախ տևում էր մի քանի տարի: Ուղղակի սահմանումիսկ այժմ բավականին աշխատատար խնդիր է, չնայած ստեղծվել են սարքեր, որոնք թույլ են տալիս այն իրականացնել ավտոմատ կերպով։ Սովորաբար ավելի հեշտ է որոշել համապատասխան գենի նուկլեոտիդային հաջորդականությունը և դրանից ստանալ սպիտակուցի ամինաթթուների հաջորդականությունը։ Մինչ օրս արդեն որոշված ​​են հարյուրավոր սպիտակուցների ամինաթթուների հաջորդականությունը։ Վերծանված սպիտակուցների գործառույթները սովորաբար հայտնի են, և դա օգնում է պատկերացնել նմանատիպ սպիտակուցների հնարավոր գործառույթները, որոնք ձևավորվում են, օրինակ, չարորակ նորագոյացություններում:

Բարդ սպիտակուցներ.

Միայն ամինաթթուներից բաղկացած սպիտակուցները կոչվում են պարզ: Հաճախ, սակայն, մետաղի ատոմը կամ որոշ քիմիական միացություն, որը ամինաթթու չէ, կցվում է պոլիպեպտիդային շղթային։ Նման սպիտակուցները կոչվում են բարդ: Օրինակ՝ հեմոգլոբինը. այն պարունակում է երկաթի պորֆիրին, որը տալիս է նրա կարմիր գույնը և թույլ է տալիս նրան հանդես գալ որպես թթվածնի կրիչ։

Բարդ սպիտակուցների անունները պարունակում են կցված խմբերի բնույթի նշում. շաքարներ առկա են գլիկոպրոտեիններում, ճարպերը՝ լիպոպրոտեիններում: Եթե ​​ֆերմենտի կատալիտիկ ակտիվությունը կախված է կցված խմբից, ապա այն կոչվում է պրոթեզային խումբ։ Հաճախ որոշ վիտամիններ պրոթեզային խմբի դեր են կատարում կամ դրա մաս են կազմում։ Վիտամին A-ն, օրինակ, կապված ցանցաթաղանթի սպիտակուցներից մեկին, որոշում է նրա զգայունությունը լույսի նկատմամբ։

Երրորդական կառուցվածք.

Կարևորը ոչ այնքան սպիտակուցի ամինաթթուների հաջորդականությունն է (առաջնային կառուցվածքը), այլ այն, թե ինչպես է այն տեղադրվում տիեզերքում: Պոլիպեպտիդային շղթայի ողջ երկարությամբ ջրածնի իոնները կազմում են կանոնավոր ջրածնային կապեր, որոնք նրան տալիս են պարույրի կամ շերտի (երկրորդական կառուցվածք) տեսք։ Նման խխունջների և շերտերի համադրությունից առաջանում է հաջորդ կարգի կոմպակտ ձև՝ սպիտակուցի երրորդական կառուցվածք։ Շղթայի մոնոմերային օղակները պահող կապերի շուրջ հնարավոր են պտույտներ փոքր անկյուններով։ Հետևաբար, զուտ երկրաչափական տեսանկյունից, ցանկացած պոլիպեպտիդային շղթայի համար հնարավոր կոնֆիգուրացիաների թիվը անսահման մեծ է: Իրականում յուրաքանչյուր սպիտակուց սովորաբար գոյություն ունի միայն մեկ կոնֆիգուրացիայի մեջ, որը որոշվում է իր ամինաթթուների հաջորդականությամբ: Այս կառուցվածքը կոշտ չէ, այն կարծես «շնչում է»՝ այն տատանվում է որոշակի միջին կոնֆիգուրացիայի շուրջ։ Շղթան ծալվում է այնպիսի կոնֆիգուրացիայի մեջ, որում ազատ էներգիան (աշխատանք կատարելու ունակությունը) նվազագույն է, ճիշտ այնպես, ինչպես բաց թողնված զսպանակը սեղմվում է միայն այն վիճակին, որը համապատասխանում է ազատ էներգիայի նվազագույնին: Հաճախ շղթայի մի մասը կոշտորեն կապված է մյուսի հետ երկու ցիստեին մնացորդների միջև դիսուլֆիդային (–S–S–) կապերով։ Մասամբ սա է պատճառը, որ ամինաթթուների մեջ ցիստեինը հատկապես կարևոր դեր է խաղում:

Սպիտակուցների կառուցվածքի բարդությունն այնքան մեծ է, որ դեռևս հնարավոր չէ հաշվարկել սպիտակուցի երրորդական կառուցվածքը, նույնիսկ եթե հայտնի է նրա ամինաթթուների հաջորդականությունը։ Բայց եթե հնարավոր է ստանալ սպիտակուցային բյուրեղներ, ապա դրա երրորդական կառուցվածքը կարելի է որոշել ռենտգենյան դիֆրակցիայով։

Կառուցվածքային, կծկվող և որոշ այլ սպիտակուցներում շղթաները երկարաձգվում են, և կողք կողքի ընկած մի քանի փոքր ծալված շղթաներ առաջացնում են մանրաթելեր. մանրաթելերը, իր հերթին, ծալվում են ավելի մեծ գոյացությունների՝ մանրաթելերի։ Այնուամենայնիվ, լուծույթում գտնվող սպիտակուցների մեծ մասը գնդաձև է. շղթաները ոլորված են գնդիկի մեջ, ինչպես մանվածքը գնդակի մեջ: Այս կազմաձևով ազատ էներգիան նվազագույն է, քանի որ հիդրոֆոբ («ջուր վանող») ամինաթթուները թաքնված են գլոբուլի ներսում, իսկ հիդրոֆիլ («ջուր գրավող») ամինաթթուները՝ դրա մակերեսին։

Շատ սպիտակուցներ մի քանի պոլիպեպտիդ շղթաների համալիրներ են: Այս կառուցվածքը կոչվում է սպիտակուցի չորրորդական կառուցվածք։ Հեմոգլոբինի մոլեկուլը, օրինակ, կազմված է չորս ենթամիավորներից, որոնցից յուրաքանչյուրը գնդաձեւ սպիտակուց է։

Կառուցվածքային սպիտակուցներն իրենց գծային կոնֆիգուրացիայի շնորհիվ ձևավորում են մանրաթելեր, որոնցում առաձգական ուժը շատ բարձր է, մինչդեռ գնդաձև կոնֆիգուրացիան թույլ է տալիս սպիտակուցներին հատուկ փոխազդեցության մեջ մտնել այլ միացությունների հետ: Գնդիկի մակերեսին, շղթաների ճիշտ տեղադրմամբ, հայտնվում են որոշակի ձևի խոռոչներ, որոնցում տեղակայված են ռեակտիվ քիմիական խմբեր: Եթե ​​այս սպիտակուցը ֆերմենտ է, ապա ինչ-որ նյութի մեկ այլ, սովորաբար ավելի փոքր, մոլեկուլ մտնում է նման խոռոչ, ինչպես որ բանալին մտնում է կողպեք; այս դեպքում մոլեկուլի էլեկտրոնային ամպի կոնֆիգուրացիան փոխվում է խոռոչում տեղակայված քիմիական խմբերի ազդեցության տակ, և դա ստիպում է նրան արձագանքել որոշակի ձևով: Այս կերպ ֆերմենտը կատալիզացնում է ռեակցիան։ Հակամարմինների մոլեկուլներն ունեն նաև խոռոչներ, որոնցում կապվում են տարբեր օտար նյութեր և դրանով իսկ անվնաս են դառնում։ «Բանալին և կողպեք» մոդելը, որը բացատրում է սպիտակուցների փոխազդեցությունը այլ միացությունների հետ, հնարավորություն է տալիս հասկանալ ֆերմենտների և հակամարմինների առանձնահատկությունը, այսինքն. միայն որոշակի միացությունների հետ արձագանքելու նրանց ունակությունը:

Սպիտակուցներ տարբեր տեսակի օրգանիզմներում.

Սպիտակուցներ, որոնք կատարում են նույն գործառույթը տարբեր տեսակներբույսերը և կենդանիները, և, հետևաբար, կրում են նույն անվանումը, ունեն նմանատիպ կոնֆիգուրացիա: Նրանք, սակայն, որոշ չափով տարբերվում են իրենց ամինաթթուների հաջորդականությամբ: Քանի որ տեսակները տարբերվում են ընդհանուր նախնուց, որոշ ամինաթթուներ որոշակի դիրքերում փոխարինվում են մյուսների հետ մուտացիաներով: Վնասակար մուտացիաները, որոնք առաջացնում են ժառանգական հիվանդություններ, անտեսվում են բնական ընտրության միջոցով, սակայն կարող են պահպանվել օգտակար կամ առնվազն չեզոքները: Որքան ավելի մոտ են երկու կենսաբանական տեսակներ միմյանց, այնքան քիչ տարբերություններ են հայտնաբերվում նրանց սպիտակուցներում:

Որոշ սպիտակուցներ փոխվում են համեմատաբար արագ, մյուսները բավականին պահպանողական են: Վերջիններս ներառում են, օրինակ, ցիտոքրոմ c, շնչառական ֆերմենտ, որը հայտնաբերված է կենդանի օրգանիզմների մեծ մասում: Մարդկանց և շիմպանզեների մոտ նրա ամինաթթուների հաջորդականությունը նույնական է, մինչդեռ ցորենի ցիտոքրոմ c-ում ամինաթթուների միայն 38%-ն է տարբեր: Նույնիսկ մարդկանց և բակտերիաների համեմատելիս, ցիտոքրոմների նմանությունը (այստեղ տարբերությունները ազդում են ամինաթթուների 65%-ի հետ) դեռևս կարելի է տեսնել, թեև բակտերիաների և մարդկանց ընդհանուր նախնին ապրել է Երկրի վրա մոտ երկու միլիարդ տարի առաջ: Մեր օրերում ամինաթթուների հաջորդականությունների համեմատությունը հաճախ օգտագործվում է ֆիլոգենետիկ (ծագումնաբանական) ծառ կառուցելու համար, որն արտացոլում է տարբեր օրգանիզմների միջև էվոլյուցիոն հարաբերությունները:

Դենատուրացիա.

Սինթեզված սպիտակուցի մոլեկուլը՝ ծալովի, ձեռք է բերում իր կոնֆիգուրացիան։ Այս կոնֆիգուրացիան, սակայն, կարող է ոչնչացվել տաքացնելով, փոխելով pH-ը, օրգանական լուծիչների ազդեցությամբ և նույնիսկ լուծույթը պարզապես խառնելով, մինչև դրա մակերեսին փուչիկները հայտնվեն: Այս կերպ փոփոխված սպիտակուցը կոչվում է դենատուրացված; այն կորցնում է իր կենսաբանական ակտիվությունը և սովորաբար դառնում է անլուծելի։ Դենատուրացված սպիտակուցի հայտնի օրինակներ են խաշած ձվերը կամ հարած սերուցքը: Փոքր սպիտակուցները, որոնք պարունակում են ընդամենը մոտ հարյուր ամինաթթուներ, կարող են վերածվել, այսինքն. նորից ձեռք բերել սկզբնական կազմաձևը: Բայց սպիտակուցների մեծ մասը պարզապես վերածվում է խճճված պոլիպեպտիդային շղթաների զանգվածի և չի վերականգնում իրենց նախկին կոնֆիգուրացիան։

Ակտիվ սպիտակուցների մեկուսացման հիմնական դժվարություններից մեկը նրանց ծայրահեղ զգայունությունն է դենատուրացիայի նկատմամբ: Սպիտակուցների այս հատկությունը օգտակար կիրառություն է գտնում սննդամթերքի պահպանման գործում. բարձր ջերմաստիճանն անդառնալիորեն դենատուրացիա է անում միկրոօրգանիզմների ֆերմենտները, և միկրոօրգանիզմները մահանում են:

ՍՊՏՈՒՏԻՆՆԵՐԻ ՍԻՆԹԵԶ

Սպիտակուցի սինթեզի համար կենդանի օրգանիզմը պետք է ունենա ֆերմենտների համակարգ, որն ընդունակ է միացնել ամինաթթուն մյուսին։ Անհրաժեշտ է նաև տեղեկատվության աղբյուր, որը կորոշի, թե որ ամինաթթուները պետք է միացվեն: Քանի որ մարմնում կան հազարավոր տեսակի սպիտակուցներ, և դրանցից յուրաքանչյուրը բաղկացած է միջինը մի քանի հարյուր ամինաթթուներից, պահանջվող տեղեկատվությունը պետք է իսկապես հսկայական լինի: Այն պահվում է (նման է, թե ինչպես է գրառումը պահվում մագնիսական ժապավենի վրա) գեները կազմող նուկլեինաթթվի մոլեկուլներում։

Ֆերմենտների ակտիվացում.

Ամինաթթուներից սինթեզված պոլիպեպտիդային շղթան միշտ չէ, որ սպիտակուց է իր վերջնական ձևով: Շատ ֆերմենտներ սկզբում սինթեզվում են որպես ոչ ակտիվ պրեկուրսորներ և ակտիվանում են միայն այն բանից հետո, երբ մեկ այլ ֆերմենտ հեռացնում է մի քանի ամինաթթուներ շղթայի մի ծայրից: Որոշ մարսողական ֆերմենտներ, ինչպիսիք են տրիպսինը, սինթեզվում են այս ոչ ակտիվ ձևով. այս ֆերմենտները ակտիվանում են մարսողական տրակտում շղթայի տերմինալ հատվածի հեռացման արդյունքում։ Ինսուլին հորմոնը, որի մոլեկուլն իր ակտիվ ձևով բաղկացած է երկու կարճ շղթայից, սինթեզվում է մեկ շղթայի տեսքով, այսպես կոչված. պրոինսուլին. Այնուհետև այս շղթայի միջին մասը հանվում է, իսկ մնացած բեկորները կապվում են միմյանց հետ՝ ձևավորելով ակտիվ հորմոնի մոլեկուլը։ Կոմպլեքս սպիտակուցները ձևավորվում են միայն այն բանից հետո, երբ որոշակի քիմիական խումբ կցվում է սպիտակուցին, և այդ կցումը հաճախ պահանջում է նաև ֆերմենտ:

Նյութափոխանակության շրջանառություն.

Ածխածնի, ազոտի կամ ջրածնի ռադիոակտիվ իզոտոպներով պիտակավորված ամինաթթուներով կենդանուն կերակրելուց հետո պիտակը արագորեն ներառվում է նրա սպիտակուցների մեջ: Եթե ​​պիտակավորված ամինաթթուները դադարում են մտնել օրգանիզմ, ապա սպիտակուցներում պիտակի քանակությունը սկսում է նվազել: Այս փորձերը ցույց են տալիս, որ ստացված սպիտակուցները օրգանիզմում չեն պահպանվում մինչև կյանքի վերջը։ Նրանք բոլորը, մի քանի բացառություններով, գտնվում են դինամիկ վիճակում, անընդհատ քայքայվում են ամինաթթուների, իսկ հետո նորից սինթեզվում։

Որոշ սպիտակուցներ քայքայվում են, երբ բջիջները մահանում են և ոչնչացվում: Դա տեղի է ունենում անընդհատ, օրինակ, կարմիր արյան բջիջների և էպիթելային բջիջների դեպքում, որոնք ծածկում են աղիքի ներքին մակերեսը: Բացի այդ, սպիտակուցների քայքայումն ու վերասինթեզը տեղի են ունենում նաև կենդանի բջիջներում։ Որքան էլ տարօրինակ է, ավելի քիչ է հայտնի սպիտակուցների քայքայման, քան դրանց սինթեզի մասին: Ակնհայտ է, սակայն, որ պրոտեոլիտիկ ֆերմենտները ներգրավված են տրոհման մեջ, ինչպես նրանք, որոնք մարսողական տրակտում սպիտակուցները տրոհում են ամինաթթուների:

Տարբեր սպիտակուցների կիսամյակը տարբեր է՝ մի քանի ժամից մինչև շատ ամիսներ: Միակ բացառությունը կոլագենի մոլեկուլներն են: Ձևավորվելուց հետո դրանք մնում են կայուն և չեն թարմացվում կամ փոխարինվում: Սակայն ժամանակի ընթացքում դրանց որոշ հատկություններ, մասնավորապես առաձգականությունը, փոխվում են, և քանի որ դրանք չեն թարմացվում, դրա հետևանքն են տարիքային որոշակի փոփոխություններ, օրինակ՝ մաշկի վրա կնճիռների առաջացումը։

սինթետիկ սպիտակուցներ.

Քիմիկոսները վաղուց սովորել են, թե ինչպես պոլիմերացնել ամինաթթուները, բայց ամինաթթուները պատահականորեն միանում են, այնպես որ նման պոլիմերացման արտադրանքը քիչ նմանություն ունի բնականին: Ճիշտ է, հնարավոր է միավորել ամինաթթուները տվյալ հերթականությամբ, ինչը հնարավորություն է տալիս ստանալ որոշ կենսաբանական ակտիվ սպիտակուցներ, մասնավորապես՝ ինսուլին։ Գործընթացը բավականին բարդ է, և այս կերպ հնարավոր է ստանալ միայն այն սպիտակուցները, որոնց մոլեկուլները պարունակում են մոտ հարյուր ամինաթթուներ։ Փոխարենը նախընտրելի է սինթեզել կամ մեկուսացնել գենի նուկլեոտիդային հաջորդականությունը, որը համապատասխանում է ցանկալի ամինաթթուների հաջորդականությանը, այնուհետև այդ գենը ներմուծել բակտերիա, որը վերարտադրելու միջոցով կստեղծի ցանկալի արտադրանքի մեծ քանակություն: Այս մեթոդը, սակայն, ունի նաև իր թերությունները.

ՍՊԻՏԱԿՈՒՆՆԵՐ ԵՎ ՍՆՆԴԻՐ

Երբ մարմնում սպիտակուցները տրոհվում են ամինաթթուների, այդ ամինաթթուները կարող են կրկին օգտագործվել սպիտակուցի սինթեզի համար: Միևնույն ժամանակ, ամինաթթուներն իրենք ենթակա են քայքայման, որպեսզի դրանք ամբողջությամբ չօգտագործվեն։ Հասկանալի է նաև, որ աճի, հղիության և վերքերի բուժման ընթացքում սպիտակուցի սինթեզը պետք է գերազանցի դեգրադացիան: Մարմինը անընդհատ կորցնում է որոշ սպիտակուցներ. դրանք մազերի, եղունգների և մաշկի մակերեսային շերտի սպիտակուցներն են: Հետեւաբար, սպիտակուցների սինթեզի համար յուրաքանչյուր օրգանիզմ պետք է ամինաթթուներ ստանա սննդից։

Ամինաթթուների աղբյուրները.

Կանաչ բույսերը սինթեզում են բոլոր 20 ամինաթթուները, որոնք առկա են սպիտակուցներում CO2-ից, ջրից և ամոնիակից կամ նիտրատներից: Շատ բակտերիաներ կարող են նաև սինթեզել ամինաթթուներ շաքարի (կամ որոշ համարժեքի) և ֆիքսված ազոտի առկայության դեպքում, սակայն շաքարը, ի վերջո, մատակարարվում է կանաչ բույսերի կողմից: Կենդանիների մեջ ամինաթթուներ սինթեզելու ունակությունը սահմանափակ է. նրանք ամինաթթուներ են ստանում՝ ուտելով կանաչ բույսեր կամ այլ կենդանիներ։ Մարսողական համակարգում ներծծվող սպիտակուցները տրոհվում են ամինաթթուների, վերջիններս ներծծվում են, որոնցից կառուցվում են տվյալ օրգանիզմին բնորոշ սպիտակուցներ։ Կլանված սպիտակուցներից ոչ մեկը, որպես այդպիսին, չի մտնում մարմնի կառուցվածքների մեջ: Միակ բացառությունն այն է, որ շատ կաթնասունների մոտ մայրական հակամարմինների մի մասը կարող է պլասենցայի միջով անձեռնմխելի անցնել պտղի շրջանառություն, իսկ մայրական կաթի միջոցով (հատկապես որոճողների մոտ) փոխանցվել նորածինին ծնվելուց անմիջապես հետո:

Սպիտակուցների անհրաժեշտություն.

Հասկանալի է, որ կյանքը պահպանելու համար օրգանիզմը պետք է որոշակի քանակությամբ սպիտակուց ստանա սննդից։ Այնուամենայնիվ, այս անհրաժեշտության չափը կախված է մի շարք գործոններից: Մարմինը սննդի կարիք ունի և՛ որպես էներգիայի աղբյուր (կալորիականություն), և՛ որպես իր կառուցվածքները կառուցելու նյութ։ Առաջին տեղում էներգիայի կարիքն է։ Սա նշանակում է, որ երբ սննդակարգում քիչ ածխաջրեր և ճարպեր կան, դիետիկ սպիտակուցներն օգտագործվում են ոչ թե սեփական սպիտակուցների սինթեզի համար, այլ որպես կալորիաների աղբյուր։ Երկարատև ծոմ պահելու դեպքում նույնիսկ ձեր սեփական սպիտակուցները ծախսվում են էներգիայի կարիքները բավարարելու համար: Եթե ​​սննդակարգում բավարար քանակությամբ ածխաջրեր կան, ապա սպիտակուցների ընդունումը կարող է կրճատվել:

ազոտի հավասարակշռությունը.

Միջին հաշվով մոտ. Սպիտակուցի ընդհանուր զանգվածի 16%-ը ազոտ է։ Երբ սպիտակուցները կազմող ամինաթթուները քայքայվում են, դրանցում պարունակվող ազոտը օրգանիզմից արտազատվում է մեզով և (ավելի քիչ չափով) կղանքով՝ տարբեր ազոտային միացությունների տեսքով։ Հետևաբար, սպիտակուցային սնուցման որակը գնահատելու համար հարմար է օգտագործել այնպիսի ցուցանիշ, ինչպիսին է ազոտի հավասարակշռությունը, այսինքն. տարբերությունը (գրամներով) օրգանիզմ ընդունվող ազոտի քանակի և օրական արտազատվող ազոտի քանակի միջև։ Մեծահասակների նորմալ սնուցման դեպքում այդ քանակությունները հավասար են: Աճող օրգանիզմում արտազատվող ազոտի քանակն ավելի քիչ է, քան մուտքայինը, այսինքն. հաշվեկշիռը դրական է. Դիետայում սպիտակուցի պակասի դեպքում հավասարակշռությունը բացասական է: Եթե ​​սննդակարգում կա բավականաչափ կալորիաներ, բայց սպիտակուցներն իսպառ բացակայում են դրանում, օրգանիզմը խնայում է սպիտակուցները։ Միևնույն ժամանակ, սպիտակուցային նյութափոխանակությունը դանդաղում է, և ամինաթթուների վերաօգտագործումը սպիտակուցների սինթեզում ընթանում է հնարավորինս առավելագույն արդյունավետությամբ: Այնուամենայնիվ, կորուստներն անխուսափելի են, և ազոտային միացությունները դեռևս արտազատվում են մեզով և մասամբ՝ կղանքով։ Սպիտակուցի սովի ժամանակ օրգանիզմից օրական արտազատվող ազոտի քանակը կարող է ծառայել որպես սպիտակուցի ամենօրյա պակասի չափանիշ։ Բնական է ենթադրել, որ սննդակարգ ներմուծելով այս պակասին համարժեք սպիտակուցի քանակ՝ հնարավոր է վերականգնել ազոտի հավասարակշռությունը։ Այնուամենայնիվ, դա այդպես չէ: Ստանալով այս քանակությամբ սպիտակուց՝ մարմինը սկսում է ավելի քիչ արդյունավետ օգտագործել ամինաթթուները, ուստի որոշ լրացուցիչ սպիտակուցներ են պահանջվում ազոտի հավասարակշռությունը վերականգնելու համար:

Եթե ​​սննդակարգում սպիտակուցի քանակը գերազանցում է այն, ինչ անհրաժեշտ է ազոտի հավասարակշռությունը պահպանելու համար, ապա թվում է, որ դրանից ոչ մի վնաս չկա: Ավելորդ ամինաթթուները պարզապես օգտագործվում են որպես էներգիայի աղբյուր։ Հատկապես վառ օրինակ է էսկիմոսները, ովքեր օգտագործում են քիչ ածխաջրեր և մոտ տասը անգամ ավելի շատ սպիտակուցներ, քան պահանջվում է ազոտի հավասարակշռությունը պահպանելու համար: Այնուամենայնիվ, շատ դեպքերում սպիտակուցը որպես էներգիայի աղբյուր օգտագործելը ձեռնտու չէ, քանի որ դուք կարող եք շատ ավելի շատ կալորիա ստանալ որոշակի քանակությամբ ածխաջրերից, քան նույն քանակությամբ սպիտակուցից: Աղքատ երկրներում բնակչությունն անհրաժեշտ կալորիաներ է ստանում ածխաջրերից և սպառում նվազագույն քանակությամբ սպիտակուցներ։

Եթե ​​օրգանիզմը ստանում է անհրաժեշտ քանակությամբ կալորիաներ ոչ սպիտակուցային մթերքների տեսքով, ապա սպիտակուցի նվազագույն քանակությունը, որը պահպանում է ազոտի հավասարակշռությունը, կազմում է մոտ. 30 գ օրական. Մոտավորապես նույնքան սպիտակուց կա չորս կտոր հացում կամ 0,5 լիտր կաթում։ Մի քանիսը սովորաբար համարվում են օպտիմալ: մեծ քանակությամբ; խորհուրդ է տրվում 50-ից 70 գ:

Հիմնական ամինաթթուներ.

Մինչ այժմ սպիտակուցը դիտարկվում էր որպես ամբողջություն։ Մինչդեռ, որպեսզի սպիտակուցի սինթեզը տեղի ունենա, օրգանիզմում պետք է առկա լինեն բոլոր անհրաժեշտ ամինաթթուները։ Որոշ ամինաթթուներ, որոնք կենդանու մարմինն ինքն է կարողանում սինթեզել: Դրանք կոչվում են փոխարինելի, քանի որ պարտադիր չէ, որ դրանք առկա լինեն սննդակարգում, միայն կարևոր է, որ, ընդհանուր առմամբ, սպիտակուցի ընդունումը որպես ազոտի աղբյուր բավարար լինի. այնուհետև ոչ էական ամինաթթուների պակասի դեպքում մարմինը կարող է դրանք սինթեզել ավելցուկով առկաների հաշվին։ Մնացած «էական» ամինաթթուները չեն կարող սինթեզվել և պետք է ընդունվեն սննդի հետ միասին: Մարդկանց համար կարևոր են վալինը, լեյցինը, իզոլեյցինը, թրեոնինը, մեթիոնինը, ֆենիլալանինը, տրիպտոֆանը, հիստիդինը, լիզինը և արգինինը: (Չնայած արգինինը կարող է սինթեզվել մարմնում, այն համարվում է էական ամինաթթու, քանի որ նորածիններն ու աճող երեխաները արտադրում են դրա անբավարար քանակությունը: Մյուս կողմից, հասուն տարիքի մարդու համար այդ ամինաթթուներից մի քանիսի ընդունումը սննդից կարող է ընտրովի դառնալ:)

Էական ամինաթթուների այս ցանկը մոտավորապես նույնն է մյուս ողնաշարավորների և նույնիսկ միջատների մոտ: Սպիտակուցների սննդային արժեքը սովորաբար որոշվում է՝ նրանց կերակրելով աճող առնետներին և վերահսկելով կենդանիների քաշի ավելացումը:

Սպիտակուցների սննդային արժեքը.

Սպիտակուցի սննդային արժեքը որոշվում է էական ամինաթթուով, որն առավել պակաս է: Եկեք սա բացատրենք օրինակով։ Մեր մարմնի սպիտակուցները պարունակում են միջինը մոտ. 2% տրիպտոֆան (ըստ քաշի): Ենթադրենք, որ սննդակարգը ներառում է 1% տրիպտոֆան պարունակող 10 գ սպիտակուց, և որ դրա մեջ կան բավականաչափ այլ էական ամինաթթուներ։ Մեր դեպքում այս արատավոր սպիտակուցի 10 գ-ը էապես համարժեք է 5 գ ամբողջական սպիտակուցին. մնացած 5 գ-ը կարող է ծառայել միայն որպես էներգիայի աղբյուր։ Նկատի ունեցեք, որ քանի որ ամինաթթուները գործնականում չեն պահվում մարմնում, և որպեսզի սպիտակուցի սինթեզը տեղի ունենա, բոլոր ամինաթթուները պետք է միաժամանակ ներկա լինեն, էական ամինաթթուների ընդունման ազդեցությունը հնարավոր է հայտնաբերել միայն այն դեպքում, եթե դրանք բոլորը միաժամանակ մտնեն օրգանիզմ:

Կենդանական սպիտակուցների մեծ մասի միջին բաղադրությունը մոտ է մարդու մարմնի սպիտակուցների միջին կազմին, ուստի մենք դժվար թե բախվենք ամինաթթուների պակասի հետ, եթե մեր սննդակարգը հարուստ է մթերքներով, ինչպիսիք են միսը, ձուն, կաթը և պանիրը: Այնուամենայնիվ, կան սպիտակուցներ, ինչպիսիք են ժելատինը (կոլագենի դենատուրացիայի արտադրանք), որոնք շատ քիչ ենական ամինաթթուներ են պարունակում։ Բուսական սպիտակուցները, թեև այս առումով ավելի լավն են, քան ժելատինը, բայց նաև աղքատ են էական ամինաթթուներով. դրանց մեջ հատկապես քիչ է լիզինը և տրիպտոֆանը: Այնուամենայնիվ, զուտ բուսակերական դիետան ամենևին էլ վնասակար չէ, եթե այն չի սպառում մի փոքր ավելի մեծ քանակությամբ բուսական սպիտակուցներ, որոնք բավարար են օրգանիզմին էական ամինաթթուներով ապահովելու համար։ Սպիտակուցների մեծ մասը հայտնաբերված է բույսերի սերմերում, հատկապես ցորենի և տարբեր հատիկաընդեղենի սերմերում: Երիտասարդ ընձյուղները, օրինակ՝ ծնեբեկը, նույնպես հարուստ են սպիտակուցներով։

Սինթետիկ սպիտակուցներ սննդակարգում.

Փոքր քանակությամբ սինթետիկ էական ամինաթթուներ կամ դրանցով հարուստ սպիտակուցներ ավելացնելով ոչ ամբողջական սպիտակուցներին, օրինակ՝ եգիպտացորենի սպիտակուցներին, հնարավոր է զգալիորեն բարձրացնել վերջիններիս սննդային արժեքը, այսինքն. դրանով իսկ մեծացնելով սպառված սպիտակուցի քանակը: Մեկ այլ հնարավորություն է բակտերիաների կամ խմորիչների աճեցումը նավթի ածխաջրածինների վրա՝ որպես ազոտի աղբյուր նիտրատների կամ ամոնիակի ավելացմամբ: Այս կերպ ստացված մանրէաբանական սպիտակուցը կարող է ծառայել որպես թռչնաբուծության կամ անասունների կեր, կամ կարող է ուղղակիորեն սպառվել մարդկանց կողմից: Երրորդ, լայնորեն կիրառվող մեթոդը օգտագործում է որոճողների ֆիզիոլոգիան: Որոճողների մոտ, ստամոքսի սկզբնական հատվածում, այսպես կոչված. Որովայնում կան բակտերիաների և նախակենդանիների հատուկ ձևեր, որոնք արատավոր բուսական սպիտակուցները վերածում են ավելի ամբողջական մանրէաբանական սպիտակուցների, որոնք իրենց հերթին մարսումից և կլանումից հետո վերածվում են կենդանական սպիտակուցների։ Միզանյութը՝ էժանագին սինթետիկ ազոտ պարունակող միացություն, կարող է ավելացվել անասունների կերերին։ Որովայնում ապրող միկրոօրգանիզմները օգտագործում են միզանյութի ազոտը՝ ածխաջրերը (որոնցից շատ ավելի շատ է կերերի մեջ) սպիտակուցի փոխակերպելու համար։ Անասնաբուծական կերերի ամբողջ ազոտի մոտ մեկ երրորդը կարող է հայտնվել միզանյութի տեսքով, որն ըստ էության նշանակում է որոշակի քիմիական սպիտակուցի սինթեզ:

Ուղարկել ձեր լավ աշխատանքը գիտելիքների բազայում պարզ է: Օգտագործեք ստորև բերված ձևը

Ուսանողները, ասպիրանտները, երիտասարդ գիտնականները, ովքեր օգտագործում են գիտելիքների բազան իրենց ուսումնառության և աշխատանքի մեջ, շատ շնորհակալ կլինեն ձեզ:

Տեղադրվել է http://www.allbest.ru

ԳԼՈՒԽ 1. ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ

Կենսաբանության մեջ հեղափոխության մասին հաղորդագրություններն այժմ բավականին բանալ են դարձել: Անվիճելի է համարվում նաև, որ այս հեղափոխական փոփոխությունները կապված էին կենսաբանության և քիմիայի խաչմերուկում գիտությունների մի համալիրի ձևավորման հետ, որոնց մեջ կենտրոնական դիրք էին զբաղեցնում և շարունակում են զբաղեցնել մոլեկուլային կենսաբանությունը և կենսաօրգանական քիմիան։

«Մոլեկուլային կենսաբանությունը գիտություն է, որը նպատակ ունի հասկանալ կյանքի երևույթների բնույթը՝ ուսումնասիրելով կենսաբանական առարկաները և համակարգերը մոլեկուլայինին մոտեցող մակարդակով… կյանքի բնորոշ դրսևորումները… պայմանավորված են կենսաբանորեն կարևոր նյութերի մոլեկուլների կառուցվածքով, հատկություններով և փոխազդեցությամբ, առաջին հերթին: սպիտակուցներ և նուկլեինաթթուներ ”

«Կենսօրգանական քիմիան գիտություն է, որն ուսումնասիրում է կենսագործունեության հիմքում ընկած նյութերը… կենսագործունեության հիմնական օբյեկտները: օրգանական քիմիաբիոպոլիմերներ (սպիտակուցներ և պեպտիդներ, նուկլեինաթթուներ և նուկլեոտիդներ, լիպիդներ, պոլիսախարիդներ և այլն):

Այս համեմատությունից ակնհայտ է դառնում, թե որքան կարևոր է սպիտակուցների ուսումնասիրությունը ժամանակակից կենսաբանության զարգացման համար։

կենսաբանություն սպիտակուցային կենսաքիմիա

ԳԼՈՒԽ 2. ՍՊԵՏՈՒՆԱԿԱՆ ՀԵՏԱԶՈՏՈՒԹՅԱՆ ՊԱՏՄՈՒԹՅՈՒՆ

2.1 Սպիտակուցների քիմիայի վաղ փուլերը

Սպիտակուցը 250 տարի առաջ քիմիական հետազոտության օբյեկտների թվում էր: 1728 թվականին իտալացի գիտնական Յակոպո Բարտոլոմեո Բեկարին ցորենի ալյուրից ստացավ առաջին սպիտակուցային պատրաստուկը՝ սնձան։ Նա սնձան ենթարկեց չոր թորման և համոզվեց, որ այս թորման արտադրանքը ալկալային է: Սա առաջին ապացույցն էր բուսական և կենդանական թագավորության նյութերի էության միասնության։ Նա հրապարակեց իր աշխատանքի արդյունքները 1745 թվականին, և սա սպիտակուցի մասին առաջին թուղթն էր։

XVIII-ին - վաղ XIXԴարեր շարունակ բազմիցս նկարագրվել են բուսական և կենդանական ծագման սպիտակուցային նյութեր։ Նման նկարագրությունների առանձնահատկությունն այդ նյութերի մերձեցումն էր և դրանց համեմատությունը անօրգանական նյութերի հետ։

Կարևոր է նշել, որ այն ժամանակ, նույնիսկ մինչև տարերային վերլուծության հայտնվելը, կար մի գաղափար, որ տարբեր աղբյուրներից ստացված սպիտակուցները միանման հատկություններով առանձին նյութերի խումբ են:

1810 թվականին Ջ.Գեյ-Լյուսակը և Լ.Տենարդն առաջին անգամ որոշեցին սպիտակուցային նյութերի տարրական բաղադրությունը։ 1833 թվականին Ջ. Գեյ-Լուսակն ապացուցեց, որ ազոտն անպայմանորեն առկա է սպիտակուցներում, և շուտով ցույց տվեցին, որ տարբեր սպիտակուցներում ազոտի պարունակությունը մոտավորապես նույնն է։ Միաժամանակ անգլիացի քիմիկոս Դ.Դալթոնը փորձել է պատկերել սպիտակուցային նյութերի առաջին բանաձեւերը։ Նա դրանք ներկայացնում էր որպես բավականին պարզ նյութեր, բայց որպեսզի ընդգծի նրանց անհատական ​​տարբերությունները նույն կազմով, նա դիմեց մոլեկուլների պատկերմանը, որոնք այժմ կոչվելու են իզոմերիկ։ Այնուամենայնիվ, Դալթոնի ժամանակներում իզոմերիզմ ​​հասկացությունը դեռ գոյություն չուներ։

Դ. Դալթոնի կողմից սպիտակուցային բանաձևեր

Ստացվեցին սպիտակուցների առաջին էմպիրիկ բանաձևերը և առաջ քաշվեցին առաջին վարկածները դրանց բաղադրության օրինաչափությունների վերաբերյալ։ Այսպիսով, N. Lieberkün-ը կարծում էր, որ ալբումինը նկարագրված է C 72 H 112 N 18 SO 22 բանաձևով, իսկ Ա. Դանիլևսկին կարծում էր, որ այս սպիտակուցի մոլեկուլն առնվազն մի կարգով ավելի մեծ է՝ C 726 H 1171 N 194 S 3 O 214:

Գերմանացի քիմիկոս Ջ. Լիբիգը 1841 թվականին առաջարկել է, որ կենդանական սպիտակուցներն ունեն անալոգներ բուսական սպիտակուցների մեջ. կենդանական օրգանիզմում լոբազգիների սպիտակուցի յուրացումը, ըստ Լիբիգի, հանգեցրել է նմանատիպ սպիտակուցի՝ կազեինի կուտակմանը: Նախակառուցվածքային օրգանական քիմիայի ամենատարածված տեսություններից մեկը ռադիկալների՝ հարակից նյութերի անփոփոխ բաղադրիչների տեսությունն էր։ 1836 թվականին հոլանդացի Գ. Մալդերը առաջարկեց, որ բոլոր սպիտակուցները պարունակում են նույն ռադիկալը, որը նա անվանեց. սպիտակուցը (հունարեն «առաջնորդում եմ», «առաջին տեղն եմ զբաղեցնում» բառից): Սպիտակուցը, ըստ Mulder-ի, ուներ Pr = C 40 H 62 N 10 O 12 բաղադրություն: 1838 թվականին G. Mulder-ը հրապարակեց սպիտակուցային բանաձևեր՝ հիմնված սպիտակուցների տեսության վրա։ Սրանք էին այսպես կոչված. դուալիստական ​​բանաձևեր, որտեղ սպիտակուցային ռադիկալը ծառայել է որպես դրական խմբավորում, իսկ ծծմբի կամ ֆոսֆորի ատոմները՝ որպես բացասական: Նրանք միասին ձևավորեցին էլեկտրականորեն չեզոք մոլեկուլ՝ արյան շիճուկի սպիտակուցը Pr 10 S 2 P, ֆիբրին Pr 10 SP: Սակայն ռուս քիմիկոս Լյասկովսկու, ինչպես նաև Յու.Լիբիգի կողմից Գ.Մալդերի տվյալների վերլուծական ստուգումը ցույց է տվել, որ «սպիտակուցային ռադիկալներ» գոյություն չունեն։

1833 թ.-ին գերմանացի գիտնական Ֆ. Ռոուզը հայտնաբերեց սպիտակուցների բիուրետային ռեակցիան, որը ներկայումս սպիտակուցային նյութերի և դրանց ածանցյալների հիմնական գունային ռեակցիաներից մեկն է (գունային ռեակցիաների մասին ավելին էջ 53): Եզրակացվեց նաև, որ սա սպիտակուցի համար ամենազգայուն ռեակցիան էր, ուստի այն ժամանակի ամենաշատ ուշադրությունը գրավեց քիմիկոսների կողմից:

19-րդ դարի կեսերին սպիտակուցների արդյունահանման, դրանց մաքրման և չեզոք աղերի լուծույթներում մեկուսացման բազմաթիվ մեթոդներ մշակվեցին։ 1847 թվականին Կ.Ռայխերտը հայտնաբերեց սպիտակուցների բյուրեղներ առաջացնելու ունակությունը։ 1836 թվականին Տ. Շվանը հայտնաբերեց պեպսինը՝ ֆերմենտ, որը քայքայում է սպիտակուցները։ 1856 թվականին Լ.Կորվիսարը հայտնաբերել է մեկ այլ նմանատիպ ֆերմենտ՝ տրիպսին։ Ուսումնասիրելով այս ֆերմենտների ազդեցությունը սպիտակուցների վրա՝ կենսաքիմիկոսները փորձել են բացահայտել մարսողության առեղծվածը: Այնուամենայնիվ, սպիտակուցների վրա պրոտելիտիկ ֆերմենտների (պրոտեազներ, դրանց թվում են վերը նշված ֆերմենտները) գործողության արդյունքում առաջացող նյութերը ամենաշատ ուշադրությունը գրավեցին. պեպտոններ ), մինչդեռ մյուսները պրոթեզերոնների կողմից հետագա ճեղքման չեն ենթարկվել և պատկանում էին դարասկզբից հայտնի միացությունների դասին՝ ամինաթթուներ (ամինաթթուների առաջին ածանցյալը՝ ասպարագին ամիդը, հայտնաբերվել է 1806 թվականին, իսկ առաջին ամինաթթունը՝ ցիստինը, 1810 թվականին)։ Սպիտակուցների բաղադրության մեջ պարունակվող ամինաթթուներն առաջին անգամ հայտնաբերվել են 1820 թվականին ֆրանսիացի քիմիկոս Ա.Բրակոննոյի կողմից։ Նա կիրառեց սպիտակուցի թթվային հիդրոլիզը և հիդրոլիզատի մեջ գտավ քաղցրավենիք նյութ, որը նա անվանեց գլիցին։ 1839 թվականին ապացուցվեց սպիտակուցներում լեյցինի առկայությունը, իսկ 1849 թվականին Ֆ. Բոպը սպիտակուցից մեկուսացրեց ևս մեկ ամինաթթու՝ թիրոզին (տես Հավելված II՝ սպիտակուցներում ամինաթթուների հայտնաբերման ժամկետների ամբողջական ցանկի համար)։

80-ականների վերջին. 19-րդ դարում 19 ամինաթթուներ արդեն մեկուսացված էին սպիտակուցային հիդրոլիզատներից, և կամաց-կամաց սկսեց ուժեղանալ այն կարծիքը, որ սպիտակուցի հիդրոլիզի արտադրանքի մասին տեղեկատվությունը կարևոր տեղեկություններ է պարունակում սպիտակուցի մոլեկուլի կառուցվածքի մասին: Այնուամենայնիվ, ամինաթթուները համարվում էին էական, բայց ոչ սպիտակուցի հիմնական բաղադրիչը:

Սպիտակուցների բաղադրության մեջ ամինաթթուների հայտնագործությունների կապակցությամբ ֆրանսիացի գիտնական Պ.Շուտցենբերգերը 70-ական թթ. XIX դ. առաջարկել է այսպես կոչված. ureide տեսություն սպիտակուցային կառուցվածքներ. Ըստ դրա՝ սպիտակուցի մոլեկուլը բաղկացած էր կենտրոնական միջուկից, որի դերը խաղում էր թիրոզինի մոլեկուլը և դրան կցված բարդ խմբեր (ջրածնի 4 ատոմների փոխարինմամբ)՝ Շուտցենբերգեր։ լեյցիններ . Այնուամենայնիվ, վարկածը փորձարարականորեն շատ թույլ էր հաստատվել, և հետագա հետազոտություններն ապացուցեցին, որ անհամապատասխան են:

2.2 «Ածխածին-ազոտային համալիրների» տեսություն Ա.Յա. Դանիլևսկին

Սպիտակուցի կառուցվածքի մասին սկզբնական տեսությունն արտահայտվել է 80-ականներին։ XIX դարի ռուս կենսաքիմիկոս Ա.Յա.Դանիլևսկի. Նա առաջին քիմիկոսն էր, ով ուշադրություն հրավիրեց սպիտակուցի մոլեկուլների կառուցվածքի հնարավոր պոլիմերային բնույթի վրա։ 70-ականների սկզբին։ նա գրել է Ա.Մ. Բաթլերովը, որ «ալբումինի մասնիկները խառը պոլիմերիդ են», որ սպիտակուցի սահմանման համար նա չի գտնում «ավելի հարմար տերմին, քան պոլիմեր բառը լայն իմաստով»։ Ուսումնասիրելով բիուրետային ռեակցիան՝ նա ենթադրել է, որ այս ռեակցիան կապված է ածխածնի և ազոտի ընդհատվող ատոմների՝ N - C - N - C - N - կառուցվածքի հետ, որոնք ներառված են այսպես կոչված. կարբոնազո Տ համալիր R "- NH - CO - NH - CO - R" Այս բանաձևի հիման վրա Դանիլևսկին կարծում էր, որ սպիտակուցի մոլեկուլը պարունակում է 40 այդպիսի ածխածին-ազոտային բարդույթներ: Առանձին ածխածին-ազոտ ամինաթթուների համալիրները, ըստ Դանիլևսկու, ունեն հետևյալ տեսքը.

Ըստ Դանիլևսկու՝ ածխածին-ազոտային բարդույթները կարող են կապված լինել եթերային կամ ամիդային կապի միջոցով՝ ձևավորելով բարձր մոլեկուլային կառուցվածք։

2.3 «Կիրինների» տեսությունը Ա. Կոսել

Գերմանացի ֆիզիոլոգ և կենսաքիմիկոս Ա.Կոսելը, ուսումնասիրելով պրոտամիններն ու հիստոնները՝ համեմատաբար պարզ սպիտակուցները, պարզել է, որ դրանց հիդրոլիզի ժամանակ առաջանում է մեծ քանակությամբ արգինին։ Բացի այդ, նա հիդրոլիզատի բաղադրության մեջ հայտնաբերել է այն ժամանակ անհայտ ամինաթթուն՝ հիստիդինը։ Ելնելով դրանից՝ Կոսելը առաջարկեց, որ այդ սպիտակուցային նյութերը կարելի է դիտարկել որպես ավելի բարդ սպիտակուցների որոշ պարզ մոդելներ, որոնք կառուցված են, ըստ նրա, հետևյալ սկզբունքով.

Կոսելի տեսությունը սպիտակուցների մասնատված կառուցվածքի հիպոթեզի զարգացման ամենակատարյալ օրինակն էր (առաջինն առաջարկվել է, ինչպես վերը նշվեց, Գ. Մալդերի կողմից)։ Այս վարկածն օգտագործել է գերմանացի քիմիկոս Մ.Զիգֆրիդը 20-րդ դարի սկզբին։ Նա կարծում էր, որ սպիտակուցները կառուցված են ամինաթթուների համալիրներից (արգինին + լիզին + գլուտամինաթթու), որը նա անվանել է. կրինամի (հունարեն «kyrios» հիմնականից): Սակայն այս վարկածը առաջ քաշվեց 1903 թվականին, երբ Է.Ֆիշերը ակտիվորեն զարգացնում էր իր. պեպտիդների տեսություն , որը տվել է սպիտակուցների կառուցվածքի առեղծվածի բանալին։

2.4 Պեպտիդների տեսություն Ե. Ֆիշեր

Գերմանացի քիմիկոս Էմիլ Ֆիշերը, որն արդեն հայտնի է ամբողջ աշխարհում պուրինային միացությունների (կոֆեինի խմբի ալկալոիդներ) ուսումնասիրություններով և շաքարների կառուցվածքը վերծանելով, ստեղծեց պեպտիդների տեսությունը, որը մեծապես հաստատվեց պրակտիկայում և արժանացավ համընդհանուր ճանաչման իր կյանքի ընթացքում, ինչի համար արժանացավ երկրորդ Նոբելյան մրցանակին:

Կարևոր է, որ Ֆիշերը կառուցեց հետազոտական ​​ծրագիր, որը կտրուկ տարբերվում է նախկինում արվածից, բայց հաշվի է առնում այն ​​ժամանակ հայտնի բոլոր փաստերը։ Նախ, նա ընդունեց որպես ամենահավանական վարկած, որ սպիտակուցները կառուցված են ամիդային կապով միացված ամինաթթուներից.

Ֆիշերն անվանել է կապի այս տեսակը (պեպտոնների անալոգիայով) պեպտիդ . Նա առաջարկեց, որ սպիտակուցներն են ամինաթթուների պոլիմերներ, որոնք կապված են պեպտիդային կապերով . Սպիտակուցների կառուցվածքի պոլիմերային բնույթի գաղափարը, ինչպես հայտնի է, արտահայտվել է Դանիլևսկու և Հերտի կողմից, բայց նրանք կարծում էին, որ «մոնոմերները» շատ բարդ ձևավորումներ են՝ պեպտոններ կամ «ածխածին-ազոտային համալիրներ»:

Ամինաթթուների մնացորդների միացության պեպտիդային տեսակի ապացուցում. Է. Ֆիշերը ելնում է հետևյալ դիտարկումներից. Նախ՝ ինչպես սպիտակուցների հիդրոլիզի, այնպես էլ դրանց ֆերմենտային տարրալուծման ժամանակ առաջացել են տարբեր ամինաթթուներ։ Մյուս միացությունները չափազանց դժվար էր նկարագրելը և նույնիսկ ավելի դժվար էր ստանալը: Բացի այդ, Ֆիշերը գիտեր, որ սպիտակուցները չունեն ոչ թթվային, ոչ էլ հիմնային հատկությունների գերակշռում, ինչը նշանակում է, որ, ըստ նրա, ամինաթթուների կազմի մեջ ամինաթթուների մոլեկուլներում ամինաթթուների և կարբոքսիլ խմբերը փակ են և, այսպես ասած, դիմակավորում են միմյանց (սպիտակուցների ամֆոտերականությունը, ինչպես կասեին հիմա):

Ֆիշերը սպիտակուցային կառուցվածքի խնդրի լուծումը բաժանեց՝ այն իջեցնելով հետևյալ դրույթների.

Սպիտակուցների ամբողջական հիդրոլիզի արտադրանքի որակական և քանակական որոշումը.

Այս վերջնական արտադրանքի կառուցվածքի ստեղծում:

Ամինաթթուների պոլիմերների սինթեզ ամիդային (պեպտիդային) տիպի միացություններով։

Այսպիսով ստացված միացությունների համեմատությունը բնական սպիտակուցների հետ:

Այս պլանից երևում է, որ Ֆիշերն առաջին անգամ օգտագործել է նոր մեթոդաբանական մոտեցում՝ մոդելային միացությունների սինթեզ՝ որպես անալոգիայի միջոցով ապացուցելու միջոց։

2.5 Ամինաթթուների սինթեզի մեթոդների մշակում

Պեպտիդային կապով կապված ամինաթթուների ածանցյալների սինթեզին անցնելու համար Ֆիշերը մեծ աշխատանք կատարեց ամինաթթուների կառուցվածքի և սինթեզի ուսումնասիրության վրա։

Ֆիշերից առաջ ամինաթթուների սինթեզի ընդհանուր մեթոդը Ա.Ստրեկերի ցիանոհիդրինային սինթեզն էր.

Ըստ Ստրեկերի ռեակցիայի՝ հնարավոր եղավ սինթեզել ալանինը, սերինը և որոշ այլ ամինաթթուներ, իսկ ըստ նրա մոդիֆիկացիայի (Զելինսկի-Ստադնիկովի ռեակցիա)՝ և՛ ամինաթթուները, և՛ դրանց N-փոխարինվածները։

Այնուամենայնիվ, ինքը՝ Ֆիշերը, փորձում էր մշակել այն ժամանակ հայտնի բոլոր ամինաթթուների սինթեզի մեթոդներ։ Նա Ստրեկերի մեթոդը համարեց ոչ բավարար համընդհանուր։ Ուստի Է.Ֆիշերը ստիպված էր փնտրել ամինաթթուների, այդ թվում բարդ կողմնակի ռադիկալներով ամինաթթուների սինթեզի ընդհանուր մեթոդ:

Նա առաջարկեց ամինացնել բրոմով փոխարինված կարբոքսիլաթթուները: Բրոմո ածանցյալներ ստանալու համար նա օգտագործել է, օրինակ, լեյցինի, արիլացված կամ ալկիլացված մալոնաթթվի սինթեզում.

Բայց Է.Ֆիշերին չհաջողվեց ստեղծել բացարձակ ունիվերսալ մեթոդ: Մշակվել են նաև ավելի հուսալի ռեակցիաներ։ Օրինակ, Ֆիշերի աշակերտ Գ. Լեյքսը առաջարկել է հետևյալ փոփոխությունը՝ սերին ստանալու համար.

Ֆիշերը նաև ապացուցեց, որ սպիտակուցները կազմված են օպտիկական ակտիվ ամինաթթուների մնացորդներից (տե՛ս էջ 11): Սա ստիպեց նրան մշակել օպտիկական ակտիվ միացությունների նոր նոմենկլատուրա, ամինաթթուների օպտիկական իզոմերների տարանջատման և սինթեզի մեթոդներ։ Ֆիշերը նաև եկել է այն եզրակացության, որ սպիտակուցները պարունակում են օպտիկական ակտիվ ամինաթթուների L- ձևերի մնացորդներ, և նա դա ապացուցեց՝ նախ օգտագործելով դիաստերեոիզոմերիզմի սկզբունքը։ Այս սկզբունքը հետևյալն էր. ռասեմիկ ամինաթթվի N-ացիլ ածանցյալին ավելացվել է օպտիկական ակտիվ ալկալոիդ (բրուցին, ստրիխնին, ցինխոնին, քինիդին, քինին): Արդյունքում առաջացել են տարբեր լուծելիությամբ աղերի երկու ստերեոիզոմերային ձևեր։ Այս դիաստերեոիզոմերների առանձնացումից հետո ալկալոիդը վերականգնվել է և ացիլային խումբը հեռացվել է հիդրոլիզով:

Ֆիշերը կարողացավ մշակել սպիտակուցների հիդրոլիզի արգասիքներում ամինաթթուների ամբողջական որոշման մեթոդ. նա ամինաթթուների հիդրոքլորիդ էսթերները սառը վիճակում խտացված ալկալիով մշակելով վերածեց ազատ էսթերների, որոնք զգալիորեն սապոնացված չէին: Այնուհետև այս եթերների խառնուրդը ենթարկվել է ֆրակցիոն թորման և ստացված ֆրակցիաներից առանձին ամինաթթուներ մեկուսացվել են ֆրակցիոն բյուրեղացման միջոցով։

Անալիզի նոր մեթոդը ոչ միայն վերջնականապես հաստատեց, որ սպիտակուցները կազմված են ամինաթթուների մնացորդներից, այլև հնարավորություն տվեց կատարելագործել և լրացնել սպիտակուցներում հայտնաբերված ամինաթթուների ցանկը։ Բայց, այնուամենայնիվ, քանակական անալիզները չկարողացան պատասխանել հիմնական հարցին՝ որո՞նք են սպիտակուցի մոլեկուլի կառուցվածքի սկզբունքները։ Իսկ Է.Ֆիշերը ձևակերպեց սպիտակուցների կառուցվածքի և հատկությունների ուսումնասիրության հիմնական խնդիրներից մեկը՝ զարգացումը. փորձարարական մեմիացությունների սինթեզի մեթոդներ, որոնց հիմնական բաղադրիչները կլինեն ամինաթթուներըՕդուք կապված եք պեպտիդային կապով:

Այսպիսով, Ֆիշերը ոչ տրիվիալ խնդիր է դրել՝ սինթեզել միացությունների նոր դաս՝ դրանց կառուցվածքի սկզբունքները հաստատելու համար։

Ֆիշերը լուծեց այս խնդիրը, և քիմիկոսները ստացան համոզիչ ապացույցներ, որ սպիտակուցները ամինաթթուների պոլիմերներ են, որոնք կապված են պեպտիդային կապով.

CO - CHR" - NH - CO - CHR" - NH - CO CHR""" - NH -

Այս դիրքորոշումը հաստատվել է կենսաքիմիական ապացույցներով: Ճանապարհին պարզվեց, որ պրոթեզերոնները նույն արագությամբ չեն հիդրոլիզացնում ամինաթթուների միջև եղած բոլոր կապերը։ Պեպտիդային կապը ճեղքելու նրանց ունակության վրա ազդել են ամինաթթուների օպտիկական կոնֆիգուրացիան, ամինախմբի ազոտի փոխարինողները, պեպտիդային շղթայի երկարությունը և դրանում ընդգրկված մնացորդների հավաքածուն:

Պեպտիդների տեսության հիմնական ապացույցը մոդելային պեպտիդների սինթեզն էր և դրանց համեմատությունը սպիտակուցի հիդրոլիզատի պեպտոնների հետ։ Արդյունքները ցույց են տվել, որ սինթեզվածներին նույնական պեպտիդները մեկուսացված են սպիտակուցային հիդրոլիզատներից:

Այս ուսումնասիրությունների ընթացքում Է.Ֆիշերը և նրա աշակերտ Է.Աբդերգալդենն առաջին անգամ մշակեցին մեթոդ սպիտակուցում ամինաթթուների հաջորդականությունը որոշելու համար: Դրա էությունը կայանում էր նրանում, որ պարզել պոլիպեպտիդի ամինաթթվի մնացորդի բնույթը, որն ունի ազատ ամինո խումբ (N-տերմինալ ամինաթթու): Դա անելու համար նրանք առաջարկեցին արգելափակել պեպտիդում ամինային վերջավորությունը նաֆթալին-սուլֆոնիլ խմբով, որը հիդրոլիզի ժամանակ չի անջատվում: Նման խմբի հետ պիտակավորված ամինաթթուն հիդրոլիզատից մեկուսացնելով՝ հնարավոր եղավ որոշել, թե ամինաթթուներից որն է N-տերմինալը։

Է.Ֆիշերի հետազոտություններից հետո պարզ դարձավ, որ սպիտակուցները պոլիպեպտիդներ են։ Սա կարևոր ձեռքբերում էր, ներառյալ սպիտակուցի սինթեզի առաջադրանքների համար. պարզ դարձավ, թե կոնկրետ ինչ է պետք սինթեզել։Միայն այս աշխատանքներից հետո սպիտակուցի սինթեզի խնդիրը ձեռք բերեց որոշակի ուղղվածություն և անհրաժեշտ խստություն։

Անդրադառնալով Ֆիշերի աշխատանքին որպես ամբողջություն, պետք է նշել, որ հետազոտության մոտեցումն ինքնին բավականին բնորոշ էր գալիք 20-րդ դարին. այն գործում էր տեսական դիրքերի և մեթոդաբանական տեխնիկայի լայն շրջանակով. նրա սինթեզները գնալով ավելի քիչ էին նմանվում ինտուիցիայի վրա հիմնված արվեստի, քան ճշգրիտ գիտելիքների վրա և մոտենում էին մի շարք ճշգրիտ, գրեթե տեխնոլոգիական սարքերի ստեղծմանը:

2. 6 Պեպտիդների տեսության ճգնաժամ

20-ականների սկզբին հետազոտության նոր ֆիզիկական և ֆիզիկաքիմիական մեթոդների կիրառման կապակցությամբ. 20 րդ դար կասկածներ կային, որ սպիտակուցի մոլեկուլը երկար պոլիպեպտիդ շղթա է։ Պեպտիդային շղթաների կոմպակտ ծալման հնարավորության վարկածին վերաբերվել է թերահավատությամբ։ Այս ամենը պահանջում էր Է.Ֆիշերի պեպտիդային տեսության վերանայում:

20-30-ական թթ. Լայնորեն ընդունված է դիկետոպիպերազինի տեսությունը։ Ըստ դրա՝ սպիտակուցի կառուցվածքի կառուցման գործում կենտրոնական դեր են խաղում դիկետոպիպերազային օղակները, որոնք առաջանում են երկու ամինաթթուների մնացորդների ցիկլացման ժամանակ։ Ենթադրվում էր նաև, որ այդ կառույցները կազմում են մոլեկուլի կենտրոնական միջուկը, որին կցված են կարճ պեպտիդներ կամ ամինաթթուներ (հիմնական կառուցվածքի ցիկլային կմախքի «լրացուցիչներ»)։ Սպիտակուցի կառուցվածքի կառուցման մեջ դիկետոպիպերազինների մասնակցության առավել համոզիչ սխեմաները ներկայացրել են Ն.Դ.Զելինսկին և Է.Ֆիշերի սաները։

Այնուամենայնիվ, դիկետոպիպերազիններ պարունակող մոդելային միացությունների սինթեզման փորձերը քիչ բան արեցին սպիտակուցների քիմիայի համար, այնուհետև պեպտիդների տեսությունը հաղթեց, բայց այս աշխատանքները խթանող ազդեցություն ունեցան ընդհանրապես պիպերազինների քիմիայի վրա:

Պեպտիդների և դիկետոպիպերազի տեսություններից հետո փորձերը շարունակվեցին ապացուցել սպիտակուցի մոլեկուլում միայն պեպտիդային կառուցվածքների առկայությունը։ Միաժամանակ նրանք փորձել են պատկերացնել ոչ միայն մոլեկուլի տեսակը, այլև դրա ընդհանուր ուրվագծերը։

Սկզբնական վարկածն արտահայտել է խորհրդային քիմիկոս Դ.Լ.Թալմուդը։ Նա առաջարկեց, որ սպիտակուցի մոլեկուլների բաղադրության մեջ պարունակվող պեպտիդային շղթաները ծալված լինեն մեծ օղակների մեջ, ինչն իր հերթին քայլ էր սպիտակուցային գնդիկի մասին իր գաղափարի ստեղծման ուղղությամբ:

Միևնույն ժամանակ, հայտնվեցին տվյալներ, որոնք ցույց էին տալիս տարբեր սպիտակուցներում ամինաթթուների տարբեր հավաքածու: Սակայն սպիտակուցային կառուցվածքում ամինաթթուների հաջորդականությունը կառավարող օրինաչափությունները պարզ չէին:

Մ. Բերգմանը և Կ. Նիմանը առաջինն էին, ովքեր փորձեցին պատասխանել այս հարցին «ընդհատվող հաճախությունների» իրենց վարկածում։ Ըստ դրա՝ սպիտակուցի մոլեկուլում ամինաթթուների մնացորդների հաջորդականությունը ենթարկվել է թվային օրինաչափությունների, որոնց հիմքերը բխում են մետաքսի ֆիբրոին սպիտակուցի մոլեկուլի կառուցվածքի սկզբունքներից։ Բայց այս ընտրությունն անհաջող էր, քանի որ. այս սպիտակուցը ֆիբրիլային է, մինչդեռ գնդիկավոր սպիտակուցների կառուցվածքը ենթարկվում է բոլորովին այլ օրինաչափությունների:

Ըստ Մ. Բերգմանի և Կ. Նիմանի, յուրաքանչյուր ամինաթթու պոլիպեպտիդային շղթայում հայտնվում է որոշակի ընդմիջումով կամ, ինչպես ասաց Մ. Բերգմանը, ունի որոշակի «պարբերականություն»: Այս պարբերականությունը որոշվում է ամինաթթուների մնացորդների բնույթով:

Նրանք պատկերացնում էին մետաքսի ֆիբրոինի մոլեկուլը հետևյալ կերպ.

GlyAlaGlyTyr GlyAlaGlyArg GlyAlaGlyx GlyAlaGlyx

(GlyAlaGlyTyr GlyAlaGlyx GlyAlaGlyx GlyAlaGlyx) 12

GlyAlaGlyTyr GlyAlaGlyx GlyAlaGlyx GlyAlaGlyArg

(GlyAlaGlyTyr GlyAlaGlyx GlyAlaGlyx GlyAlaGlyx) 13

Բերգման-Նիմանի վարկածը զգալի ազդեցություն է ունեցել ամինաթթուների քիմիայի զարգացման վրա, մեծ թվով աշխատանքներ են նվիրվել դրա ստուգմանը։

Եզրափակելով այս գլխը՝ հարկ է նշել, որ XX դարի կեսերին. Պեպտիդների տեսության վավերականության բավարար ապացույցներ են կուտակվել, դրա հիմնական դրույթները լրացվել և ճշգրտվել են։ Հետեւաբար, կենտրոնը սպիտակուցային հետազոտությունների 20-րդ դարում. արդեն իսկ ստեղծել են արհեստական ​​միջոցներով սպիտակուցների սինթեզի մեթոդների հետազոտման և որոնման դաշտ։ Այս խնդիրը հաջողությամբ լուծվել է, մշակվել են սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքի որոշման հուսալի մեթոդներ՝ ամինաթթուների հաջորդականությունը պեպտիդային շղթայում, մշակվել են անկանոն պոլիպեպտիդների քիմիական (աբիոգեն) սինթեզի մեթոդներ (այս մեթոդներն ավելի մանրամասն քննարկված են Գլուխ 8-ում, էջ 36), ներառյալ ավտոմատ սինթեզի մեթոդները։ Դա հնարավոր դարձրեց արդեն 1962 թվականին անգլիացի խոշորագույն քիմիկոս Ֆ. Սենգերին վերծանել կառուցվածքը և արհեստականորեն սինթեզել ինսուլին հորմոնը, որը նշանավորեց նոր դարաշրջան ֆունկցիոնալ սպիտակուցային պոլիպեպտիդների սինթեզում:

ԳԼՈՒԽ 3. ՍՊԻՏԱԿՈՒՆՆԵՐԻ ՔԻՄԻԱԿԱՆ ԿԱԶՄԸ

3.1 Պեպտիդային կապ

Սպիտակուցները անկանոն պոլիմերներ են, որոնք կառուցված են α-ամինաթթուների մնացորդներից, որոնց ընդհանուր բանաձևը ջրային լուծույթում չեզոքին մոտ pH արժեքներով կարող է գրվել որպես NH 3 + CHRCOO -: Սպիտակուցներում ամինաթթուների մնացորդները կապված են ամիդային կապի միջոցով α-ամինո և β-կարբոքսիլ խմբերի միջև: Պեպտիդային կապը միջև երկու-ամինաթթուների մնացորդները սովորաբար կոչվում են պեպտիդային կապ , և պեպտիդային կապերով միացված α-ամինաթթուների մնացորդներից կառուցված պոլիմերները կոչվում են պոլիպեպտիդներ. Սպիտակուցը որպես կենսաբանորեն նշանակալի կառույց կարող է լինել կամ մեկ պոլիպեպտիդ կամ մի քանի պոլիպեպտիդ, որոնք կազմում են մեկ համալիր ոչ կովալենտային փոխազդեցությունների արդյունքում։

3.2 Սպիտակուցների տարրական կազմը

Ուսումնասիրելով սպիտակուցների քիմիական բաղադրությունը՝ անհրաժեշտ է պարզել, առաջին հերթին, թե ինչ քիմիական տարրերից են դրանք կազմված, և երկրորդ՝ դրանց մոնոմերների կառուցվածքը։ Առաջին հարցին պատասխանելու համար որոշվում է սպիտակուցի քիմիական տարրերի քանակական և որակական բաղադրությունը։ Քիմիական անալիզը ցույց տվեց առկա է բոլոր սպիտակուցներում ածխածին (50-55%), թթվածին (21-23%), ազոտ (15-17%), ջրածին (6-7%), ծծումբ (0,3-2,5%): Առանձին սպիտակուցների բաղադրության մեջ հայտնաբերվել են նաև ֆոսֆոր, յոդ, երկաթ, պղինձ և որոշ այլ մակրո և միկրոտարրեր՝ տարբեր, հաճախ շատ փոքր քանակությամբ։

Սպիտակուցներում հիմնական քիմիական տարրերի պարունակությունը կարող է տարբեր լինել, բացառությամբ ազոտի, որի կոնցենտրացիան բնութագրվում է ամենամեծ կայունությամբ և միջինում կազմում է 16%: Բացի այդ, այլ օրգանական նյութերում ազոտի պարունակությունը ցածր է։ Դրան համապատասխան առաջարկվել է սպիտակուցի քանակությունը որոշել դրա բաղկացուցիչ ազոտով։ Իմանալով, որ 6,25 գ սպիտակուցում պարունակվում է 1 գ ազոտ, ազոտի հայտնաբերված քանակը բազմապատկվում է 6,25 գործակցով և ստացվում է սպիտակուցի քանակը։

Սպիտակուցի մոնոմերների քիմիական բնույթը որոշելու համար անհրաժեշտ է լուծել երկու խնդիր՝ սպիտակուցը առանձնացնել մոնոմերների և պարզել դրանց քիմիական բաղադրությունը։ Սպիտակուցի տարրալուծումը նրա բաղկացուցիչ մասերի կատարվում է հիդրոլիզով՝ սպիտակուցի երկարատև եռումով ուժեղ հանքային թթուներով: (թթվային հիդրոլիզ)կամ հիմքեր (ալկալային հիդրոլիզ). Առավել հաճախ օգտագործվում է 24 ժամ HCl-ով եռացնելը 110 C-ում, հաջորդ փուլում առանձնացվում են հիդրոլիզատը կազմող նյութերը։ Այդ նպատակով օգտագործվում են տարբեր մեթոդներ, առավել հաճախ՝ քրոմատոգրաֆիա (մանրամասների համար տե՛ս «Հետազոտության մեթոդներ…» գլուխը): Ամինաթթուները առանձնացված հիդրոլիզատների հիմնական մասն են։

3.3. Ամինաթթուներ

Ներկայումս մինչև 200 տարբեր ամինաթթուներ են հայտնաբերվել վայրի բնության տարբեր օբյեկտներում: Մարդու մարմնում, օրինակ, դրանք մոտ 60 են, սակայն սպիտակուցները պարունակում են ընդամենը 20 ամինաթթուներ, որոնք երբեմն կոչվում են բնական:

Ամինաթթուները օրգանական թթուներ են, որոնցում ջրածնի ատոմ-ածխածնի ատոմը փոխարինվում է ամինային խմբով` NH 2: Հետևաբար, ըստ քիմիական բնույթի, սրանք ամինաթթուներ են ընդհանուր բանաձևով.

Այս բանաձեւից երեւում է, որ բոլոր ամինաթթուների բաղադրությունը ներառում է հետեւյալ ընդհանուր խմբերը՝ - CH 2 - NH 2 - COOH: Կողային շղթաներ (ռադիկալներ - Ռ) ամինաթթուները տարբերվում են. Ինչպես երևում է Հավելված I-ից, ռադիկալների քիմիական բնույթը բազմազան է՝ ջրածնի ատոմից մինչև ցիկլային միացություններ: Հենց ռադիկալներն են որոշում ամինաթթուների կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ առանձնահատկությունները։

Բոլոր ամինաթթուները, բացառությամբ ձեզ համար ամենապարզ ամինաքացախային գլիցինի (NH 3 + CH 2 COO), ունեն քիրալային ատոմ C և կարող են գոյություն ունենալ երկու էնանտիոմերի (օպտիկական իզոմերների) տեսքով.

Ներկայում ուսումնասիրված բոլոր սպիտակուցները պարունակում են միայն L-շարքի ամինաթթուներ, որոնցում, եթե դիտարկենք H ատոմի կողմից քիրալային ատոմը, NH 3 +, COO խմբերը և R ռադիկալը տեղակայված են ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ: Ակնհայտ է խստորեն սահմանված էնանտիոմերից կենսաբանորեն նշանակալի պոլիմերային մոլեկուլ կառուցելու անհրաժեշտությունը. երկու էնանտիոմերների ռասեմիկ խառնուրդից կստացվեր դիաստերեոիզոմերների աներևակայելի բարդ խառնուրդ։ Հարցը, թե ինչու է Երկրի վրա կյանքը հիմնված սպիտակուցների վրա, որոնք կառուցված են հենց L-, և ոչ D-ամինաթթուներից, դեռևս մնում է ինտրիգային առեղծված: Պետք է նշել, որ D-ամինաթթուները բավականին տարածված են բնության մեջ և, ավելին, կենսաբանորեն նշանակալի օլիգոպեպտիդների մաս են կազմում:

Սպիտակուցները կառուցված են քսան հիմնական α-ամինաթթուներից, բայց մնացածը, բավականին բազմազան ամինաթթուները, ձևավորվում են այս 20 ամինաթթուների մնացորդներից, որոնք արդեն գտնվում են սպիտակուցի մոլեկուլի բաղադրության մեջ: Այս փոխակերպումների շարքում առաջին հերթին պետք է նշել ձևավորումը դիսուլֆիդային կամուրջներ արդեն ձևավորված պեպտիդային շղթաների կազմում երկու ցիստեին մնացորդների օքսիդացման ժամանակ։ Արդյունքում երկու ցիստեինի մնացորդներից ձևավորվում է դիամինոդիկարբոքսիլաթթվի մնացորդ ցիստին (Տե՛ս Հավելված I): Այս դեպքում խաչաձեւ կապը տեղի է ունենում կամ մեկ պոլիպեպտիդ շղթայի ներսում կամ երկու տարբեր շղթաների միջեւ: Որպես փոքր սպիտակուց, որն ունի երկու պոլիպեպտիդային շղթաներ, որոնք կապված են դիսուլֆիդային կամուրջներով, ինչպես նաև խաչաձև կապեր պոլիպեպտիդային շղթաներից մեկի ներսում.

Ամինաթթուների մնացորդների փոփոխության կարևոր օրինակ է պրոլինի մնացորդների վերածումը մնացորդների հիդրօքսիպրոլին :

Այս փոխակերպումը տեղի է ունենում, և զգալի մասշտաբով, շարակցական հյուսվածքի կարևոր սպիտակուցային բաղադրիչի ձևավորման ժամանակ. կոլագեն .

Սպիտակուցի փոփոխման մեկ այլ շատ կարևոր տեսակ է սերինի, թրեոնինի և թիրոզինի մնացորդների հիդրոքսո խմբերի ֆոսֆորիլացումը, օրինակ.

Ջրային լուծույթում ամինաթթուները գտնվում են իոնացված վիճակում՝ ռադիկալները կազմող ամինաթթուների և կարբոքսիլ խմբերի տարանջատման պատճառով։ Այլ կերպ ասած, դրանք ամֆոտերային միացություններ են և կարող են գոյություն ունենալ կամ որպես թթուներ (պրոտոնների դոնորներ), կամ որպես հիմքեր (դոնոր ընդունողներ):

Բոլոր ամինաթթուները, կախված կառուցվածքից, բաժանվում են մի քանի խմբերի.

Ացիկլիկ. Մոնոամինոմոնոկարբոքսիլային ամինաթթուներիրենց բաղադրության մեջ ունեն մեկ ամին և մեկ կարբոքսիլ խումբ, ջրային լուծույթում չեզոք են։ Նրանցից ոմանք ունեն ընդհանուր կառուցվածքային առանձնահատկություններ, ինչը թույլ է տալիս դրանք միասին դիտարկել.

Գլիցին և ալանին.Գլիցինը (գլիկոկոլ կամ ամինաքացախաթթու) օպտիկապես ոչ ակտիվ է, այն միակ ամինաթթունն է, որը չունի էնանտիոմերներ: Գլիցինը մասնակցում է նուկլեինի և լեղու-թ-ի ձևավորմանը, հեմ, անհրաժեշտ է լյարդի թունավոր արտադրանքի չեզոքացման համար: Ալանինը մարմնի կողմից օգտագործվում է ածխաջրերի և էներգիայի փոխանակման տարբեր գործընթացներում: Դրա իզոմերը՝ ալանինը, պանտոտենիկ վիտամինի անբաժանելի մասն է՝ ձեզ, կոենզիմ A (CoA), մկանների արդյունահանող նյութեր:

Սերին և թրեոնին.Դրանք պատկանում են հիդրօքսի թթուների խմբին, քանի որ. ունեն հիդրօքսիլ խումբ. Սերինը տարբեր ֆերմենտների մի մասն է, կաթի հիմնական սպիտակուցը՝ կազեինը, ինչպես նաև շատ լիպոպրոտեինների մի մասն է։ Թրեոնինը մասնակցում է սպիտակուցների կենսասինթեզին՝ լինելով էական ամինաթթու:

ցիստեին և մեթիոնին:Ամինաթթուներ, որոնք պարունակում են ծծմբի ատոմ: Ցիստեինի արժեքը որոշվում է նրա բաղադրության մեջ սուլֆհիդրիլ (-SH) խմբի առկայությամբ, որը նրան հնարավորություն է տալիս հեշտությամբ օքսիդացնել և պաշտպանել մարմինը բարձր օքսիդացնող ունակությամբ նյութերից (ճառագայթային վնասվածքի, ֆոսֆորի թունավորման դեպքում): Մեթիոնինը բնութագրվում է հեշտությամբ շարժվող մեթիլ խմբի առկայությամբ, որն օգտագործվում է օրգանիզմում կարևոր միացությունների (քոլին, կրեատին, թիմին, ադրենալին և այլն) սինթեզի համար:

Վալին, լեյցին և իզոլեյցին:Դրանք ճյուղավորված ամինաթթուներ են, որոնք ակտիվորեն մասնակցում են նյութափոխանակությանը և չեն սինթեզվում մարմնում։

Մոնոամինոդիկարբոքսիլային ամինաթթուներունեն մեկ ամինո և երկու կարբոքսիլ խմբեր և տալիս են թթվային ռեակցիա ջրային լուծույթում։ Դրանք ներառում են ասպարտիկ և գլուտամին ձեզ համար, ասպարագին և գլուտամին: Դրանք նյարդային համակարգի արգելակող միջնորդների մի մասն են:

Diaminomonocarboxylic amino թթուներջրային լուծույթում ունեն ալկալային ռեակցիա երկու ամին խմբերի առկայության պատճառով: Դրանց հետ կապված՝ լիզինը անհրաժեշտ է հիստոնների, ինչպես նաև մի շարք ֆերմենտների սինթեզի համար։ Արգինինը մասնակցում է միզանյութի, կրեատինի սինթեզին։

Ցիկլային. Այս ամինաթթուներն իրենց կազմով ունեն արոմատիկ կամ հետերոցիկլիկ միջուկ և, որպես կանոն, չեն սինթեզվում մարդու օրգանիզմում և պետք է մատակարարվեն սննդով։ Նրանք ակտիվորեն ներգրավված են մի շարք նյութափոխանակության գործընթացներում: Այսպիսով, ֆենիլ-ալանինը ծառայում է որպես թիրոզինի սինթեզի հիմնական աղբյուր՝ կենսաբանական մի շարք կարևոր նյութերի՝ հորմոնների (թիրոքսին, ադրենալին), որոշ գունանյութերի նախադրյալ: Տրիպտոֆանը, բացի սպիտակուցի սինթեզին մասնակցելուց, վիտամին PP-ի, սերոտոնինի, տրիպտամինի և մի շարք պիգմենտների բաղադրիչ է։ Հիստիդինը անհրաժեշտ է սպիտակուցների սինթեզի համար, հանդիսանում է հիստամինի նախադրյալ, որը ազդում է արյան ճնշման և ստամոքսահյութի արտազատման վրա։

ԳԼՈՒԽ 4. ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔ

Սպիտակուցների բաղադրությունը ուսումնասիրելիս պարզվեց, որ դրանք բոլորը կառուցված են մեկ սկզբունքով և ունեն չորս մակարդակի կազմակերպում. առաջնային, երկրորդային, երրորդական,և նրանցից մի քանիսը Չորրորդականկառույցները։

4.1 Առաջնային կառուցվածք

Այն ամինաթթուների գծային շղթա է՝ դասավորված որոշակի հաջորդականությամբ և փոխկապակցված պեպտիդային կապերով։ Պեպտիդային կապ ձևավորվում է մի ամինաթթվի կարբոքսիլ խմբի և մյուսի ամին խմբի կողմից.

Պեպտիդային կապը, որը պայմանավորված է կարբոնիլային խմբի p, -conjugation - կապով և N ատոմի p-օրբիտալով, որի վրա գտնվում է էլեկտրոնների չկիսված զույգը, չի կարող դիտարկվել որպես մեկ և գործնականում չկա պտույտ դրա շուրջ։ Նույն պատճառով, պեպտիդային շղթայի ցանկացած i-րդ ամինաթթվի մնացորդի քիրալային C ատոմը և կարբոնիլային Ck ատոմը և (i+1)-րդ մնացորդի N և C ատոմները գտնվում են նույն հարթության վրա։ Կարբոնիլ O ատոմը և ամիդի H ատոմը գտնվում են նույն հարթությունում (սակայն, սպիտակուցների կառուցվածքի ուսումնասիրության ժամանակ կուտակված նյութը ցույց է տալիս, որ այս պնդումը այնքան էլ խիստ չէ. պեպտիդային ազոտի ատոմի հետ կապված ատոմները նրա հետ նույն հարթության մեջ չեն, այլ կազմում են եռանկյուն բուրգ՝ անկյուններով կապերի միջև, հետևաբար, 1-ին շատ մոտ: առաջացած ատոմներից C i, C i k, O i և N i +1, H i +1, C i +1, կա 0-ից տարբեր անկյուն: Բայց, որպես կանոն, այն չի գերազանցում 1-ը և առանձնահատուկ դեր չի խաղում): Հետևաբար, երկրաչափորեն, պոլիպեպտիդային շղթան կարելի է համարել, որ ձևավորվել է նման հարթ բեկորներով, որոնք պարունակում են յուրաքանչյուրը վեց ատոմ: Այս բեկորների փոխադարձ դասավորությունը, ինչպես երկու հարթությունների փոխադարձ դասավորությունը, պետք է որոշվի երկու անկյունով։ Որպես այդպիսին, ընդունված է վերցնել ոլորման անկյունները, որոնք բնութագրում են պտույտները N C և C C k-կապերի շուրջ:

Ցանկացած մոլեկուլի երկրաչափությունը որոշվում է նրա քիմիական կապերի երկրաչափական բնութագրերի երեք խմբերով. կապի երկարությունները, կապի անկյունները և ոլորման անկյուններըհարևան ատոմներին կից կապերի միջև: Առաջին երկու խմբերը որոշիչ չափով որոշվում են մասնակից ատոմների և ձևավորված կապերի բնույթով։ Հետևաբար, պոլիմերների տարածական կառուցվածքը հիմնականում որոշվում է մոլեկուլների պոլիմերային ողնաշարի կապերի միջև ոլորման անկյուններով, այսինքն. պոլիմերային շղթայի ձևավորում. Դա Ռ սիոնային անկյուն , այսինքն. A-B կապի պտտման անկյունը B-C միացման շուրջ C- կապի նկատմամբԴ, սահմանվում է որպես A, B, C ատոմներ և ատոմներ պարունակող հարթությունների անկյունԲ, Գ, Դ.

Նման համակարգում հնարավոր է, որ A-B և C-D կապերը գտնվում են զուգահեռ և գտնվում են B-C կապի նույն կողմում: Եթե ​​այս համակարգը դիտարկենք երկայնքովԻzi B-C, ապա A-B կապը, ինչպես որ ասես, մթագնում է կապըԳ- Դ, ուստի այս կոնֆորմացիան կոչվում էսvaetsyaմթագնել. Քիմիայի միջազգային միությունների՝ IUPAC (Մաքուր և կիրառական քիմիայի միջազգային միություն) և IUB (Կենսաքիմիայի միջազգային միություն) առաջարկությունների համաձայն, ABC և BCD հարթությունների միջև անկյունը համարվում է դրական, եթե կոնֆորմացիան խավարած վիճակի բերելու համար՝ շրջվելով կողպեքից ոչ ավելի, քան 180-ից ավելի մոտ անկյան տակ, պետք է դիտարկել դեպի 180-ից ոչ ավելի անկյան տակ: Եթե ​​այս կապը պետք է պտտվի ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ՝ խավարած կոնֆորմացիա ստանալու համար, ապա անկյունը համարվում է բացասական: Կարելի է տեսնել, որ այս սահմանումը կախված չէ նրանից, թե կապերից որն է ավելի մոտ դիտորդին։

Այս դեպքում, ինչպես երևում է նկարից, C i -1 և C i [(i-1)-րդ հատված] ատոմները պարունակող հատվածի կողմնորոշումը և C i և C i +1 ատոմները պարունակող հատվածը ( i-րդ ​​հատված) որոշվում է N i C i կապի և C i C i k կապի շուրջ պտույտին համապատասխանող ոլորման անկյուններով։ Այս անկյունները սովորաբար նշանակվում են և, տվյալ դեպքում, համապատասխանաբար i և i: Նրանց արժեքները պոլիպեպտիդային շղթայի բոլոր մոնոմերային միավորների համար հիմնականում որոշում են այս շղթայի երկրաչափությունը: Չկան միանշանակ արժեքներ թե՛ այս անկյուններից յուրաքանչյուրի արժեքի, թե՛ դրանց համակցությունների համար, չնայած երկուսի վրա էլ սահմանափակումներ են դրված՝ որոշված ​​ինչպես պեպտիդային բեկորների հատկություններով, այնպես էլ կողային ռադիկալների բնույթով, այսինքն. ամինաթթուների մնացորդների բնույթը.

Մինչ օրս ամինաթթուների հաջորդականությունները հաստատվել են մի քանի հազար տարբեր սպիտակուցների համար: Սպիտակուցների կառուցվածքը մանրամասն կառուցվածքային բանաձևերի տեսքով գրանցելը դժվար է և ոչ տեսողական: Հետևաբար, օգտագործվում է գրության կրճատ ձև՝ եռատառ կամ մեկ տառ (վազոպրեսինի մոլեկուլ).

Ամինաթթուների հաջորդականությունը պոլիպեպտիդային կամ օլիգոպեպտիդային շղթաներում՝ օգտագործելով կրճատ նշաններ, ենթադրվում է, եթե այլ բան նշված չէ, որ α-ամինո խումբը ձախ կողմում է, իսկ α-կարբոքսիլ խումբը՝ աջ: Պոլիպեպտիդային շղթայի համապատասխան հատվածները կոչվում են N-տերմինալ (ամինային վերջ) և C-վերջ (կարբոքսիլ վերջ), իսկ ամինաթթուների մնացորդները՝ համապատասխանաբար N-տերմինալ և C-տերմինալ մնացորդներ։

4.2 Երկրորդական կառուցվածք

Երկրորդական կառուցվածքի տարրեր են համարվում պոլիմերային ողնաշարի պարբերական կառուցվածք ունեցող կենսապոլիմերի տարածական կառուցվածքի բեկորները:

Եթե ​​շղթայի որոշակի հատվածում նույն տեսակի անկյունները, որոնք նշված են 15-րդ էջում, մոտավորապես նույնն են, ապա պոլիպեպտիդային շղթայի կառուցվածքը ստանում է պարբերական բնույթ։ Նման կառույցների երկու դաս կա՝ պարուրաձև և ձգված (հարթ կամ ծալված):

Պարույրհամարվում է կառուցվածք, որի դեպքում նույն տեսակի բոլոր ատոմները գտնվում են նույն պարույրի վրա: Այս դեպքում պարույրը համարվում է ճիշտ, եթե պարույրի առանցքի երկայնքով դիտարկելիս այն դիտորդից հեռանում է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, իսկ ձախ՝ եթե այն հեռանում է ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ: Պոլիպեպտիդային շղթան ունի պտուտակաձև կոնֆորմացիա, եթե բոլոր C ատոմները գտնվում են մեկ պարույրի վրա, բոլոր կարբոնիլային ատոմները C k - մյուսում, բոլոր N ատոմները - երրորդում, և ատոմների բոլոր երեք խմբերի պարույրի բարձրությունը պետք է նույնը լինի: Պտուտակի մեկ պտույտի ատոմների թիվը նույնպես պետք է լինի նույնը, անկախ նրանից, թե խոսքը C k, C, թե N ատոմների մասին է: Այս երեք տեսակի ատոմներից յուրաքանչյուրի համար ընդհանուր պարույրի հեռավորությունը տարբեր է:

Սպիտակուցների երկրորդական կառուցվածքի հիմնական տարրերն են՝ պարույրները և ծալքերը։

Պտուտակային սպիտակուցային կառուցվածքներ. Պոլիպեպտիդային շղթաների համար հայտնի են մի քանի տարբեր տեսակի խխունջներ: Նրանց թվում աջակողմյան խխունջը ամենատարածվածն է: Իդեալական պարույրն ունի 0,54 նմ քայլ, և նույն տեսակի ատոմների թիվը պարույրի մեկ պտույտի համար կազմում է 3,6, ինչը նշանակում է ամբողջական պարբերականություն պարույրի հինգ պտույտի վրա յուրաքանչյուր 18 ամինաթթվի մնացորդում: Իդեալական α-պարույրի համար ոլորման անկյունների արժեքները = - 57 = - 47, իսկ պոլիպեպտիդային շղթան կազմող ատոմներից մինչև պարույրի առանցքը 0,15 նմ են, C-ի համար՝ 0,23 նմ և C k-ի համար՝ 0,17 նմ։ Ցանկացած կոնֆորմացիա գոյություն ունի այն պայմանով, որ կան այն կայունացնող գործոններ: Պարույրի դեպքում այդպիսի գործոններ են հանդիսանում (i + 4)-րդ հատվածի յուրաքանչյուր կարբոնիլ ատոմի առաջացրած ջրածնային կապերը։ α-խխունջի կայունացման կարևոր գործոն է նաև պեպտիդային կապերի դիպոլային պահերի զուգահեռ կողմնորոշումը:

Ծալովի սպիտակուցային կառուցվածքներ. Սպիտակուցի ծալված պարբերական կառուցվածքի ընդհանուր օրինակներից է այսպես կոչված. - ծալքեր, բաղկացած երկու բեկորներից, որոնցից յուրաքանչյուրը ներկայացված է պոլիպեպտիդով։

Ծալքերը կայունացվում են նաև ջրածնային կապերով մի հատվածի ամինային խմբի ջրածնի ատոմի և մեկ այլ հատվածի կարբոքսիլ խմբի թթվածնի ատոմի միջև։ Այս դեպքում բեկորները կարող են ունենալ և՛ զուգահեռ, և՛ հակազուգահեռ ուղղվածություն միմյանց նկատմամբ։

Նման փոխազդեցությունների արդյունքում առաջացող կառուցվածքը ծալքավոր կառուցվածք է: Սա ազդում է ոլորման անկյունների արժեքների վրա և. Եթե ​​հարթ, ամբողջությամբ ձգված կառուցվածքում դրանք պետք է լինեն 180, ապա իրական β-շերտերում նրանք ունեն արժեքներ\u003d - 119 և \u003d + 113: Որպեսզի պոլիպեպտիդային շղթայի երկու շրջանները տեղակայված լինեն այնպիսի կողմնորոշմամբ, որը նպաստում է β-ծալքերի ձևավորմանը, պետք է լինի մեկ հատված, որը տարբերվում է դրանց միջև:

4.2.1 Երկրորդական կառուցվածքի ձևավորման վրա ազդող գործոններ

Պոլիպեպտիդային շղթայի որոշակի հատվածի կառուցվածքը էապես կախված է մոլեկուլի կառուցվածքից՝ որպես ամբողջություն։ Որոշակի երկրորդական կառուցվածք ունեցող տարածքների ձևավորման վրա ազդող գործոնները շատ բազմազան են և ոչ մի կերպ բոլոր դեպքերում լիովին չեն բացահայտվել։ Հայտնի է, որ մի շարք ամինաթթուների մնացորդներ գերադասելիորեն հանդիպում են α-պտուտակաձև բեկորներում, մի շարք ուրիշներ՝ α-ծալքերում, որոշ ամինաթթուներ՝ հիմնականում պարբերական կառուցվածքից զուրկ շրջաններում։ Երկրորդական կառուցվածքը մեծապես որոշվում է առաջնային կառուցվածքով: Որոշ դեպքերում նման կախվածության ֆիզիկական իմաստը կարելի է հասկանալ տարածական կառուցվածքի ստերեոքիմիական վերլուծությունից: Օրինակ, ինչպես երևում է նկարից, ոչ միայն ամինաթթուների մնացորդների կողային ռադիկալները, որոնք հարակից են շղթայի երկայնքով, միավորվում են -խխունջի մեջ, այլ նաև մնացորդների որոշ զույգեր, որոնք տեղակայված են պարույրի հարակից պտույտների վրա, առաջին հերթին, յուրաքանչյուր (i + 1)-րդ մնացորդը (i + 4) -m և (i +)-ով: Հետևաբար, դիրքերում (i + 1) և (i + 2), (i + 1) և (i + 4), (i + 1) և (i + 5) - պտուտակներով, երկու մեծածավալ ռադիկալներ հազվադեպ են միաժամանակ առաջանում, ինչպիսիք են, օրինակ, թիրոզինի, տրիպտոֆանի, իզոլեյցինի կողմնակի ռադիկալները: Խխունջի կառուցվածքի հետ էլ ավելի քիչ համատեղելի է երեք մեծածավալ մնացորդների միաժամանակյա առկայությունը (i+1), (i+2) և (i+5) կամ (i+1), (i+4) և (i+5) դիրքերում: Հետեւաբար, α-պտուտակային բեկորներում ամինաթթուների նման համակցությունները հազվադեպ բացառություններ են։

4.3 Երրորդական կառուցվածք

Այս տերմինը վերաբերում է ամբողջ պոլիպեպտիդային շղթայի տարածության մեջ ամբողջական ծալմանը, ներառյալ կողմնակի ռադիկալների ծալումը: Երրորդային կառուցվածքի ամբողջական պատկերը տրվում է սպիտակուցի բոլոր ատոմների կոորդինատներով։ Ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծության հսկայական հաջողության շնորհիվ նման տվյալներ, բացառությամբ ջրածնի ատոմների կոորդինատների, ստացվել են զգալի քանակությամբ սպիտակուցների համար։ Սրանք հսկայական քանակությամբ տեղեկատվություն են, որոնք պահվում են հատուկ տվյալների բանկերում՝ մեքենայաընթեռնելի կրիչների վրա, և դրանց մշակումն անհնար է պատկերացնել առանց գերարագ համակարգիչների օգտագործման: Համակարգիչների վրա ստացված ատոմների կոորդինատները տալիս են ամբողջական տեղեկատվությունպոլիպեպտիդային շղթայի երկրաչափության մասին, ներառյալ ոլորման անկյունների արժեքները, ինչը հնարավորություն է տալիս հայտնաբերել պարուրաձև կառուցվածք, ծալքեր կամ անկանոն բեկորներ: Նման հետազոտական ​​մոտեցման օրինակ է ֆոսֆոգգլիցերատ կինազա ֆերմենտի կառուցվածքի հետևյալ տարածական մոդելը.

Ֆոսֆոգլիցերատ կինազի կառուցվածքի ընդհանուր սխեման. Պարզության համար α-պտուտակաձև հատվածները ներկայացված են որպես գլան, իսկ α-ծալքերը՝ ժապավեններով՝ N-վերջից մինչև C վերջնակետ ցույց տվող շղթայի ուղղությունը: Գծերը կառուցվածքային բեկորները միացնող անկանոն հատվածներ են:

Ինքնաթիռի վրա նույնիսկ փոքր սպիտակուցի մոլեկուլի ամբողջական կառուցվածքի պատկերը, լինի դա գրքի էջ, թե ցուցադրվող էկրան, այնքան էլ տեղեկատվական չէ օբյեկտի չափազանց բարդ կառուցվածքի պատճառով: Որպեսզի հետազոտողը կարողանա պատկերացնել բարդ նյութերի մոլեկուլների տարածական կառուցվածքը, օգտագործվում են եռաչափ մեթոդներ։ համակարգչային գրաֆիկա, որը թույլ է տալիս ցուցադրել մոլեկուլների առանձին մասերը և մանիպուլյացիայի ենթարկել դրանք, մասնավորապես, պտտել դրանք ճիշտ անկյուններով։

Երրորդական կառուցվածքը ձևավորվում է կողային ռադիկալների ոչ կովալենտային փոխազդեցությունների (էլեկտրոստատիկ, իոնային, վան դեր Վալսյան ուժեր և այլն) հետևանքով, որոնք շրջանակում են α-պարույրներ և ծալքեր և պոլիպեպտիդային շղթայի ոչ պարբերական բեկորներ։ Երրորդական կառուցվածքը պահող պարտատոմսերի թվում պետք է նշել.

ա) դիսուլֆիդային կամուրջ (- S - S -)

բ) էսթերային կամուրջ (կարբոքսիլ խմբի և հիդրօքսիլ խմբի միջև)

գ) աղի կամուրջ (կարբոքսիլ խմբի և ամինո խմբի միջև)

դ) ջրածնային կապեր.

Երրորդային կառուցվածքի պատճառով սպիտակուցի մոլեկուլի ձևին համապատասխան առանձնանում են սպիտակուցների հետևյալ խմբերը.

գնդային սպիտակուցներ. Այս սպիտակուցների տարածական կառուցվածքը մոտավոր մոտավորությամբ կարող է ներկայացվել որպես գնդակ կամ ոչ շատ երկարաձգված էլիպսոիդ. գլոբուսժամըly. Որպես կանոն, նման սպիտակուցների պոլիպեպտիդային շղթայի զգալի մասը կազմում է β-պարուրակներ և β-ծալքեր։ Նրանց միջև հարաբերակցությունը կարող է շատ տարբեր լինել: Օրինակ, ժամը միոգլոբին(այդ մասին ավելին 28-րդ էջում) կա 5 պարուրաձև հատված և ոչ մի ծալք: Իմունոգոլոբուլիններում (ավելի մանրամասն՝ էջ 42), ընդհակառակը, երկրորդական կառուցվածքի հիմնական տարրերն են՝ ծալքերը, իսկ պարույրները ընդհանրապես բացակայում են։ Ֆոսֆոգլիցերատ կինազի վերը նշված կառուցվածքում երկու տեսակի կառուցվածքներն էլ ներկայացված են մոտավորապես նույնը: Որոշ դեպքերում, ինչպես երևում է ֆոսֆոգլիցերատ կինազի օրինակում, տարածության մեջ հստակորեն բաժանված երկու կամ ավելի մասեր (բայց, այնուամենայնիվ, իհարկե, կապված են պեպտիդային կամուրջներով) հստակ տեսանելի են. տիրույթներ.Հաճախ սպիտակուցի տարբեր ֆունկցիոնալ շրջանները բաժանվում են տարբեր տիրույթների։

ֆիբրիլային սպիտակուցներ. Այս սպիտակուցներն ունեն երկարավուն թելային ձև, նրանք կատարում են կառուցվածքային գործառույթ մարմնում։ Առաջնային կառուցվածքում նրանք ունեն կրկնվող հատվածներ և կազմում են բավականին միատեսակ երկրորդական կառուցվածք ամբողջ պոլիպեպտիդային շղթայի համար։ Այսպիսով, սպիտակուցը՝ կրեատինը (եղունգների, մազերի, մաշկի հիմնական սպիտակուցային բաղադրիչը) կառուցված է երկարացված պարույրներից։ Մետաքսի ֆիբրոինը բաղկացած է պարբերաբար կրկնվող բեկորներից Gly - Ala - Gly - Ser, ձևավորելով ծալքեր: Երկրորդային կառուցվածքի ավելի քիչ տարածված տարրեր կան, օրինակ՝ ձևավորվող կոլագենի պոլիպեպտիդային շղթաներ ձախ պարույրներպարամետրերով, որոնք կտրուկ տարբերվում են -helices-ի պարամետրերից: Կոլագենային մանրաթելերում երեք պարուրաձև պոլիպեպտիդային շղթաներ ոլորված են մեկ աջ սուպերգլուխի մեջ.

4.4 Չորրորդական կառուցվածք

Շատ դեպքերում, սպիտակուցների աշխատանքի համար անհրաժեշտ է, որ մի քանի պոլիմերային շղթաներ միավորվեն մեկ համալիրի մեջ: Նման համալիրը համարվում է նաև մի քանիսից բաղկացած սպիտակուց ստորաբաժանումներ. Ենթամիավոր կառուցվածքը գիտական ​​գրականության մեջ հաճախ հայտնվում է որպես չորրորդական կառուցվածք։

Բնության մեջ լայնորեն տարածված են մի քանի ենթամիավորներից բաղկացած սպիտակուցներ։ Դասական օրինակ է հեմոգլոբինի չորրորդական կառուցվածքը (ավելի մանրամասն՝ էջ 26): ենթամիավորները սովորաբար նշվում են հունարեն տառերով։ Հեմոգլոբինը ունի երկու և երկու ենթամիավորներ: Մի քանի ստորաբաժանումների առկայությունը ֆունկցիոնալ նշանակություն ունի՝ այն մեծացնում է թթվածնով հագեցվածության աստիճանը։ Հեմոգլոբինի չորրորդական կառուցվածքը նշանակված է որպես 2 2:

Ենթամիավորի կառուցվածքը բնորոշ է բազմաթիվ ֆերմենտների, հիմնականում նրանց, որոնք կատարում են բարդ գործառույթներ. Օրինակ՝ ՌՆԹ պոլիմերազը Ե. coliունի ենթամիավորի կառուցվածք 2», այսինքն՝ այն կառուցված է չորս տարբեր տեսակի ենթամիավորներից, և -ենթամիավորը կրկնօրինակվում է: Այս սպիտակուցը կատարում է բարդ և բազմազան գործառույթներ՝ այն սկիզբ է դնում ԴՆԹ-ին, կապում սուբստրատները՝ ռիբոնուկլեոզիդ տրիֆոսֆատները, ինչպես նաև նուկլեոտիդային մնացորդները փոխանցում աճող պոլիրիբոնուկլեոտիդին:

Շատ սպիտակուցների աշխատանքը ենթակա է այսպես կոչված. ալոստերիկ կարգավորում- հատուկ միացություններ (էֆեկտորներ) «անջատում են» կամ «միացնում» ֆերմենտի ակտիվ կենտրոնի աշխատանքը: Նման ֆերմենտներն ունեն հատուկ էֆեկտորների ճանաչման վայրեր: Եվ կան նույնիսկ հատուկ կարգավորող ստորաբաժանումներ, որոնք ներառում են, ի թիվս այլ բաների, նշված բաժինները։ Դասական օրինակ է պրոտեին կինազային ֆերմենտները, որոնք կատալիզացնում են ֆոսֆորաթթվի մնացորդի փոխանցումը ATP մոլեկուլից սուբստրատի սպիտակուցներ:

ԳԼՈՒԽ 5. ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

Սպիտակուցներն ունեն բարձր մոլեկուլային քաշ, որոշները լուծելի են ջրում, ունակ են այտուցվել, բնութագրվում են օպտիկական ակտիվությամբ, էլեկտրական դաշտում շարժունակությամբ և որոշ այլ հատկություններով։

Սպիտակուցները ակտիվորեն մասնակցում են քիմիական ռեակցիաներին: Այս հատկությունը պայմանավորված է նրանով, որ սպիտակուցները կազմող ամինաթթուները պարունակում են տարբեր ֆունկցիոնալ խմբեր, որոնք կարող են արձագանքել այլ նյութերի հետ։ Կարևոր է, որ նման փոխազդեցություններ տեղի ունենան նաև սպիտակուցի մոլեկուլի ներսում, որի արդյունքում առաջանում են պեպտիդ, ջրածնի դիսուլֆիդ և այլ տեսակի կապեր։ Տարբեր միացություններ և իոններ կարող են միանալ ամինաթթուների, հետևաբար՝ սպիտակուցների ռադիկալներին, որոնք ապահովում են դրանց տեղափոխումն արյան միջոցով։

Սպիտակուցները մակրոմոլեկուլային միացություններ են։ Սրանք հարյուրավոր և հազարավոր ամինաթթուների մնացորդներից՝ մոնոմերներից բաղկացած պոլիմերներ են։ Համապատասխանաբար և մոլեկուլային զանգվածսպիտակուցները գտնվում են 10,000 - 1,000,000 միջակայքում: Այսպիսով, ռիբոնուկլեազը (ֆերմենտ, որը քայքայում է ՌՆԹ-ն) պարունակում է 124 ամինաթթուների մնացորդ, իսկ նրա մոլեկուլային քաշը մոտավորապես 14000 է: Միոգլոբինը (մկանային սպիտակուցը), որը բաղկացած է 153 ամինաթթուների զանգվածից 1,6,40 մոլեկուլյար մնացորդներից: 500 (574 ամինաթթուների մնացորդներ): Մյուս սպիտակուցների մոլեկուլային կշիռներն ավելի բարձր են. -գլոբուլինը (առաջացնում է հակամարմիններ) բաղկացած է 1250 ամինաթթուներից և ունի մոտ 150000 մոլեկուլային զանգված, իսկ գլուտամատ դեհիդրոգենազ ֆերմենտի մոլեկուլային զանգվածը գերազանցում է 1000000-ը։

Մոլեկուլային քաշի որոշումն իրականացվում է տարբեր մեթոդներով՝ օսմոմետրիկ, գելային ֆիլտրում, օպտիկական և այլն, սակայն ամենաճշգրիտը Տ. Սվեդբերգի առաջարկած նստվածքային մեթոդն է։ Այն հիմնված է այն փաստի վրա, որ մինչև 900000 գ արագացումով ուլտրակենտրոնացման ժամանակ սպիտակուցների տեղումների արագությունը կախված է դրանց մոլեկուլային քաշից:

Սպիտակուցների ամենակարևոր հատկությունը նրանց կարողությունն է ցույց տալ և՛ թթվային, և՛ հիմնային, այսինքն՝ գործել որպես ամֆոտերիկէլեկտրոլիտներ. Դա ապահովվում է տարբեր տարանջատող խմբերով, որոնք կազմում են ամինաթթուների ռադիկալները։ Օրինակ, թթվային հատկությունները տրվում են սպիտակուցին ասպարտիկ գլուտամինաթթուների կարբոքսիլ խմբերի կողմից, մինչդեռ ալկալային հատկությունները հաղորդվում են արգինինի, լիզինի և հիստիդինի ռադիկալների կողմից: Որքան շատ դիկարբոքսիլային ամինաթթուներ է պարունակում սպիտակուցը, այնքան ուժեղ են նրա թթվային հատկությունները և հակառակը։

Այս խմբերն ունեն նաև էլեկտրական լիցքեր, որոնք կազմում են սպիտակուցի մոլեկուլի ընդհանուր լիցքը։ Այն սպիտակուցներում, որտեղ ասպարտիկ և գլուտամինային ամինաթթուները գերակշռում են, սպիտակուցի լիցքը բացասական կլինի, հիմնական ամինաթթուների ավելցուկը դրական լիցք է հաղորդում սպիտակուցի մոլեկուլին: Արդյունքում, էլեկտրական դաշտում սպիտակուցները կշարժվեն դեպի կաթոդ կամ անոդ՝ կախված դրանց ընդհանուր լիցքի մեծությունից։ Այսպիսով, ալկալային միջավայրում (pH 7 - 14) սպիտակուցը տալիս է պրոտոն և դառնում բացասական լիցքավորված, մինչդեռ թթվային միջավայրում (pH 1 - 7) թթվային խմբերի տարանջատումը ճնշվում է, և սպիտակուցը դառնում է կատիոն:

Այսպիսով, գործոնը, որը որոշում է սպիտակուցի վարքը որպես կատիոն կամ անիոն, միջավայրի ռեակցիան է, որը որոշվում է ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայով և արտահայտվում է pH արժեքով։ Այնուամենայնիվ, pH-ի որոշակի արժեքներում դրական և բացասական լիցքերի թիվը հավասարվում է, և մոլեկուլը դառնում է էլեկտրականորեն չեզոք, այսինքն. այն էլեկտրական դաշտում չի շարժվի։ Միջավայրի այս pH արժեքը սահմանվում է որպես սպիտակուցների իզոէլեկտրական կետ: Այս դեպքում սպիտակուցը գտնվում է ամենաքիչ կայուն վիճակում և, pH-ի աննշան փոփոխություններով դեպի թթվային կամ ալկալային կողմ, այն հեշտությամբ նստում է: Բնական սպիտակուցների մեծ մասի համար իզոէլեկտրական կետը գտնվում է մի փոքր թթվային միջավայրում (pH 4,8 - 5,4), ինչը ցույց է տալիս դրանց բաղադրության մեջ երկկարբոքսիլային ամինաթթուների գերակշռությունը։

Ամֆոտերային հատկությունը ընկած է սպիտակուցների բուֆերային հատկությունների և արյան pH-ի կարգավորման գործում նրանց մասնակցության հիմքում։ Մարդու արյան pH արժեքը հաստատուն է և գտնվում է 7,36 - 7,4 միջակայքում, չնայած թթվային կամ հիմնային բնույթի տարբեր նյութերին, որոնք պարբերաբար մատակարարվում են սննդով կամ ձևավորվում են նյութափոխանակության գործընթացներում, հետևաբար, կան մարմնի ներքին միջավայրի թթու-բազային հավասարակշռությունը կարգավորելու հատուկ մեխանիզմներ: Նման համակարգերը ներառում են այն, որը դիտարկված է Գլ. «Դասակարգում» հեմոգլոբինի բուֆերային համակարգ (էջ 28): Արյան pH-ի փոփոխությունը ավելի քան 0,07-ով ցույց է տալիս պաթոլոգիական գործընթացի զարգացումը: pH-ի անցումը դեպի թթվային կողմ կոչվում է acidosis, իսկ ալկալային կողմը կոչվում է ալկալոզ:

Մարմնի համար մեծ նշանակություն ունի սպիտակուցների կարողությունն իրենց մակերեսին կլանելու որոշակի նյութեր և իոններ (հորմոններ, վիտամիններ, երկաթ, պղինձ), որոնք կամ վատ են լուծվում ջրում կամ թունավոր են (բիլիռուբին, ազատ ճարպաթթուներ): Սպիտակուցները դրանք արյան միջոցով տեղափոխում են հետագա փոխակերպումների կամ չեզոքացման վայրեր։

Սպիտակուցների ջրային լուծույթներն ունեն իրենց առանձնահատկությունները։ Նախ, սպիտակուցները ջրի նկատմամբ բարձր կապ ունեն, այսինքն. Նրանք հիդրոֆիլ.Սա նշանակում է, որ սպիտակուցի մոլեկուլները, ինչպես լիցքավորված մասնիկները, ձգում են ջրի դիպոլներ, որոնք տեղակայված են սպիտակուցի մոլեկուլի շուրջ և ձևավորում են ջրի կամ հիդրատային թաղանթ։ Այս կեղևը պաշտպանում է սպիտակուցի մոլեկուլները միմյանց կպչելուց և տեղումներից: Հիդրացիոն պատյանների չափը կախված է սպիտակուցի կառուցվածքից։ Օրինակ, ալբումինները ավելի հեշտությամբ կապվում են ջրի մոլեկուլների հետ և ունեն համեմատաբար մեծ ջրային թաղանթ, մինչդեռ գլոբուլինները, ֆիբրինոգենը ավելի վատ են կապում ջուրը, իսկ խոնավացման պատյանն ավելի փոքր է: Այսպիսով, սպիտակուցի ջրային լուծույթի կայունությունը որոշվում է երկու գործոնով՝ սպիտակուցի մոլեկուլի վրա լիցքի առկայությամբ և դրա շուրջ գտնվող ջրային թաղանթով։ Երբ այս գործոնները հանվում են, սպիտակուցը նստում է: Այս գործընթացը կարող է լինել շրջելի և անշրջելի:

...

Նմանատիպ փաստաթղթեր

Սպիտակուցները (սպիտակուցները) բարձր մոլեկուլային, ազոտ պարունակող բնական օրգանական նյութեր են, որոնց մոլեկուլները կառուցված են ամինաթթուներից։ Սպիտակուցների կառուցվածքը. Սպիտակուցների դասակարգում. Ֆիզիկական- Քիմիական հատկություններսպիտակուցներ. Սպիտակուցների կենսաբանական գործառույթները. Ֆերմենտ.

վերացական, ավելացվել է 15.05.2007թ


Նյութափոխանակության գործընթացների հիմնական առանձնահատկությունները. Նյութափոխանակություն և էներգիա. Սպիտակուցների ընդհանուր բնութագրերը, դասակարգումը, գործառույթները, քիմիական կազմը և հատկությունները, նրանց կենսաբանական դերը կենդանի նյութի կառուցման գործում: Կառուցվածքային և բարդ սպիտակուցներ. Նրանց տեղումների եղանակները.

շնորհանդես, ավելացվել է 24.04.2013թ


Ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ, սպիտակուցների գունային ռեակցիաներ։ Բջջում սպիտակուցների կազմը և կառուցվածքը. Սպիտակուցի կառուցվածքի մակարդակները. Սպիտակուցների հիդրոլիզը, դրանց փոխադրումը և պաշտպանիչ դերը: Սպիտակուցը որպես բջջի շինանյութ, դրա էներգետիկ արժեքը:

վերացական, ավելացվել է 18.06.2010թ


Սպիտակուցների ֆիզիկական, կենսաբանական և քիմիական հատկությունները: Սպիտակուցների սինթեզ և վերլուծություն: Սպիտակուցների առաջնային, երկրորդային, երրորդային և չորրորդական կառուցվածքի որոշում: Սպիտակուցների դենատուրացիա, մեկուսացում և մաքրում: Սպիտակուցների օգտագործումը արդյունաբերության և բժշկության մեջ.

վերացական, ավելացվել է 06.10.2015թ


Սպիտակուցներ - բարձր մոլեկուլային քաշի օրգանական միացություններ, դրանց ամինաթթուների կազմը: Սպիտակուցների հատկությունների որոշում նրանց բաղադրությամբ և սպիտակուցի մոլեկուլի կառուցվածքով: Սպիտակուցների հիմնական գործառույթների բնութագրում. Բջջի օրգանելները և դրանց գործառույթները: Բջջային շնչառությունը և դրա կառուցվածքը.

թեստ, ավելացվել է 06/24/2012


Սպիտակուցների, ամինաթթուների՝ որպես դրանց մոնոմերների հայեցակարգը և կառուցվածքը։ Ամինաթթուների դասակարգումը և տեսակները, պեպտիդային կապի բնույթը: Սպիտակուցի մոլեկուլի կազմակերպման մակարդակները. Սպիտակուցների քիմիական և ֆիզիկական հատկությունները, դրանց վերլուծության մեթոդները և գործառույթները:

շնորհանդես, ավելացվել է 14.04.2014թ


Ջրի կենսաբանական դերը. Հանքային աղերի գործառույթները. Պարզ և բարդ լիպիդներ. Սպիտակուցների կազմակերպման մակարդակները. Լիպիդների կառուցման, էներգիայի, պահպանման և կարգավորող գործառույթները: Սպիտակուցների կառուցվածքային, կատալիտիկ, շարժիչ, տրանսպորտային գործառույթները:

շնորհանդես, ավելացվել է 21.05.2015թ


Սպիտակուցների ամինաթթուների կազմը օրգանիզմներում, գենետիկ կոդի դերը. 20 ստանդարտ ամինաթթուների համակցություններ. Սպիտակուցների բաժանումը կենսաբանական մոլեկուլների առանձին դասի: Հիդրոֆիլ և հիդրոֆոբ սպիտակուցներ: Սպիտակուցների կառուցման սկզբունքը, դրանց կազմակերպման մակարդակը.

ստեղծագործական աշխատանք, ավելացվել է 11/08/2009 թ


Մկանային հյուսվածքի հիմնական տարրերը և քիմիական կազմը. Սարկոպլազմայի և միոֆիբրիլների սպիտակուցների տեսակները, դրանց պարունակությունը սպիտակուցների ընդհանուր քանակին, մոլեկուլային քաշը, բաշխումը մկանների կառուցվածքային տարրերում: Նրանց գործառույթները և դերը մարմնում: Միոզինի մոլեկուլի կառուցվածքը.

ներկայացում, ավելացվել է 14.12.2014թ


Սպիտակուցները որպես սննդի աղբյուրներ, դրանց հիմնական գործառույթները. Ամինաթթուներ, որոնք մասնակցում են սպիտակուցների ստեղծմանը: Պոլիպեպտիդային շղթայի կառուցվածքը. Սպիտակուցների փոխակերպումը մարմնում. Ամբողջական և թերի սպիտակուցներ. Սպիտակուցի կառուցվածքը, քիմիական հատկությունները, որակական ռեակցիաները:

Սպիտակուցների քիմիական կազմը.

3.1. Պեպտիդային կապ

Սպիտակուցները անկանոն պոլիմերներ են, որոնք կառուցված են -ամինաթթուների մնացորդներից, որոնց ընդհանուր բանաձևը ջրային լուծույթում չեզոքին մոտ pH արժեքներով կարող է գրվել որպես NH 3 + CHRCOO -: Սպիտակուցներում ամինաթթուների մնացորդները փոխկապակցված են -ամինո և -կարբոքսիլ խմբերի միջև ամիդային կապով: Պեպտիդային կապը միջև երկու-ամինաթթուների մնացորդները սովորաբար կոչվում են պեպտիդային կապ , և պեպտիդային կապերով միացված α-ամինաթթուների մնացորդներից կառուցված պոլիմերները կոչվում են պոլիպեպտիդներ. Սպիտակուցը որպես կենսաբանորեն նշանակալի կառույց կարող է լինել կամ մեկ պոլիպեպտիդ կամ մի քանի պոլիպեպտիդ, որոնք կազմում են մեկ համալիր ոչ կովալենտային փոխազդեցությունների արդյունքում։

3.2. Սպիտակուցների տարրական կազմը

Ուսումնասիրելով սպիտակուցների քիմիական բաղադրությունը՝ անհրաժեշտ է պարզել, առաջին հերթին, թե ինչ քիմիական տարրերից են դրանք կազմված, և երկրորդ՝ դրանց մոնոմերների կառուցվածքը։ Առաջին հարցին պատասխանելու համար որոշվում է սպիտակուցի քիմիական տարրերի քանակական և որակական բաղադրությունը։ Քիմիական անալիզը ցույց տվեց առկա է բոլոր սպիտակուցներում ածխածին (50-55%), թթվածին (21-23%), ազոտ (15-17%), ջրածին (6-7%), ծծումբ (0,3-2,5%): Առանձին սպիտակուցների բաղադրության մեջ հայտնաբերվել են նաև ֆոսֆոր, յոդ, երկաթ, պղինձ և որոշ այլ մակրո և միկրոտարրեր՝ տարբեր, հաճախ շատ փոքր քանակությամբ։

Սպիտակուցներում հիմնական քիմիական տարրերի պարունակությունը կարող է տարբեր լինել, բացառությամբ ազոտի, որի կոնցենտրացիան բնութագրվում է ամենամեծ կայունությամբ և միջինում կազմում է 16%: Բացի այդ, այլ օրգանական նյութերում ազոտի պարունակությունը ցածր է։ Դրան համապատասխան առաջարկվել է սպիտակուցի քանակությունը որոշել դրա բաղկացուցիչ ազոտով։ Իմանալով, որ 6,25 գ սպիտակուցում պարունակվում է 1 գ ազոտ, ազոտի հայտնաբերված քանակը բազմապատկվում է 6,25 գործակցով և ստացվում է սպիտակուցի քանակը։

Սպիտակուցի մոնոմերների քիմիական բնույթը որոշելու համար անհրաժեշտ է լուծել երկու խնդիր՝ սպիտակուցը առանձնացնել մոնոմերների և պարզել դրանց քիմիական բաղադրությունը։ Սպիտակուցի տարրալուծումը նրա բաղկացուցիչ մասերի կատարվում է հիդրոլիզով՝ սպիտակուցի երկարատև եռումով ուժեղ հանքային թթուներով: (թթվային հիդրոլիզ)կամ հիմքեր (ալկալային հիդրոլիզ). Առավել հաճախ օգտագործվում է 110  C ջերմաստիճանում 24 ժամ HCl-ով եռացնելը, հաջորդ փուլում առանձնացվում են հիդրոլիզատը կազմող նյութերը։ Այդ նպատակով օգտագործվում են տարբեր մեթոդներ, առավել հաճախ՝ քրոմատոգրաֆիա (մանրամասների համար տե՛ս «Հետազոտության մեթոդներ…» գլուխը): Ամինաթթուները առանձնացված հիդրոլիզատների հիմնական մասն են։

3.3. Ամինաթթուներ

Ներկայումս մինչև 200 տարբեր ամինաթթուներ են հայտնաբերվել վայրի բնության տարբեր օբյեկտներում: Մարդու մարմնում, օրինակ, դրանք մոտ 60 են, սակայն սպիտակուցները պարունակում են ընդամենը 20 ամինաթթուներ, որոնք երբեմն կոչվում են բնական:

Ամինաթթուները օրգանական թթուներ են, որոնցում -ածխածնի ատոմի ջրածնի ատոմը փոխարինվում է ամինոխմբով՝ NH 2: Հետևաբար, ըստ քիմիական բնույթի, դրանք -ամինաթթուներ են՝ ընդհանուր բանաձևով.

H - C  - NH 2

Այս բանաձեւից երեւում է, որ բոլոր ամինաթթուների բաղադրությունը ներառում է հետեւյալ ընդհանուր խմբերը՝ - CH 2, - NH 2, - COOH։ Կողային շղթաներ (ռադիկալներ - Ռ) ամինաթթուները տարբերվում են. Ինչպես երևում է Հավելված I-ից, ռադիկալների քիմիական բնույթը բազմազան է՝ ջրածնի ատոմից մինչև ցիկլային միացություններ: Հենց ռադիկալներն են որոշում ամինաթթուների կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ առանձնահատկությունները։

Բոլոր ամինաթթուները, բացառությամբ ամենապարզ ամինաքացախային գլիցինի (NH 3 + CH 2 COO ), ունեն քիրալային ատոմ C  և կարող են գոյություն ունենալ երկու էնանտիոմերի (օպտիկական իզոմերների) տեսքով.

COO-COO-

NH3+ ՌՌ NH3+

Լ- իզոմերԴ- իզոմեր

Ներկայում ուսումնասիրված բոլոր սպիտակուցները ներառում են միայն L շարքի ամինաթթուներ, որոնցում, եթե դիտարկենք H ատոմի կողմից քիրալային ատոմը, NH 3 +, COO  խմբերը և R ռադիկալը տեղակայված են ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ: Ակնհայտ է խստորեն սահմանված էնանտիոմերից կենսաբանորեն նշանակալի պոլիմերային մոլեկուլ կառուցելու անհրաժեշտությունը. երկու էնանտիոմերների ռասեմիկ խառնուրդից կստացվեր դիաստերեոիզոմերների աներևակայելի բարդ խառնուրդ։ Հարցը, թե ինչու կյանքը Երկրի վրա հիմնված է հենց L-, այլ ոչ D--ամինաթթուներից կառուցված սպիտակուցների վրա, դեռևս մնում է ինտրիգային առեղծված: Պետք է նշել, որ D-ամինաթթուները բավականին տարածված են բնության մեջ և, ավելին, կենսաբանորեն նշանակալի օլիգոպեպտիդների մաս են կազմում:

Սպիտակուցները կառուցված են քսան հիմնական -ամինաթթուներից, սակայն մնացածը, բավականին բազմազան ամինաթթուները, ձևավորվում են այս 20 ամինաթթուների մնացորդներից, որոնք արդեն գտնվում են սպիտակուցի մոլեկուլի բաղադրության մեջ: Այս փոխակերպումների շարքում առաջին հերթին պետք է նշել ձևավորումը դիսուլֆիդային կամուրջներ արդեն ձևավորված պեպտիդային շղթաների կազմում երկու ցիստեին մնացորդների օքսիդացման ժամանակ։ Արդյունքում երկու ցիստեինի մնացորդներից ձևավորվում է դիամինոդիկարբոքսիլաթթվի մնացորդ ցիստին (Տե՛ս Հավելված I): Այս դեպքում խաչաձեւ կապը տեղի է ունենում կամ մեկ պոլիպեպտիդ շղթայի ներսում կամ երկու տարբեր շղթաների միջեւ: Որպես փոքր սպիտակուց, որն ունի երկու պոլիպեպտիդային շղթաներ, որոնք կապված են դիսուլֆիդային կամուրջներով, ինչպես նաև խաչաձև կապեր պոլիպեպտիդային շղթաներից մեկի ներսում.

GIVEQCCASVCSLYQLENYCN

FVNQHLCGSHLVEALYLVCԳԵՐԳՖՖԻՏՊԿԱ

Ամինաթթուների մնացորդների փոփոխության կարևոր օրինակ է պրոլինի մնացորդների վերածումը մնացորդների հիդրօքսիպրոլին :

N-CH-CO-N-CH-CO-

CH 2 CH 2 CH 2 CH 2

CH2CHOH

Այս փոխակերպումը տեղի է ունենում, և զգալի մասշտաբով, շարակցական հյուսվածքի կարևոր սպիտակուցային բաղադրիչի ձևավորման ժամանակ. կոլագեն .

Սպիտակուցի փոփոխման մեկ այլ շատ կարևոր տեսակ է սերինի, թրեոնինի և թիրոզինի մնացորդների հիդրոքսո խմբերի ֆոսֆորիլացումը, օրինակ.

– NH – CH – CO – – NH – CH – CO –

CH 2 OH CH 2 OPO 3 2 –

Ջրային լուծույթում ամինաթթուները գտնվում են իոնացված վիճակում՝ ռադիկալները կազմող ամինաթթուների և կարբոքսիլ խմբերի տարանջատման պատճառով։ Այլ կերպ ասած, դրանք ամֆոտերային միացություններ են և կարող են գոյություն ունենալ կամ որպես թթուներ (պրոտոնների դոնորներ), կամ որպես հիմքեր (դոնոր ընդունողներ):

Բոլոր ամինաթթուները, կախված կառուցվածքից, բաժանվում են մի քանի խմբերի.

Ացիկլիկ. Մոնոամինոմոնոկարբոքսիլային ամինաթթուներիրենց բաղադրության մեջ ունեն մեկ ամին և մեկ կարբոքսիլ խումբ, ջրային լուծույթում չեզոք են։ Նրանցից ոմանք ունեն ընդհանուր կառուցվածքային առանձնահատկություններ, ինչը թույլ է տալիս դրանք միասին դիտարկել.

Գլիցին և ալանին.Գլիցինը (գլիկոկոլ կամ ամինաքացախաթթու) օպտիկապես ոչ ակտիվ է, այն միակ ամինաթթունն է, որը չունի էնանտիոմերներ: Գլիցինը մասնակցում է նուկլեինի և լեղու-թ-ի ձևավորմանը, հեմ, անհրաժեշտ է լյարդի թունավոր արտադրանքի չեզոքացման համար: Ալանինը մարմնի կողմից օգտագործվում է ածխաջրերի և էներգիայի փոխանակման տարբեր գործընթացներում: Դրա իզոմերը -ալանինը հանդիսանում է ձեզ համար պանտոտենիկ վիտամին A (CoA), մկանների արդյունահանող նյութերի անբաժանելի մասը:

Սերին և թրեոնին.Դրանք պատկանում են հիդրօքսի թթուների խմբին, քանի որ. ունեն հիդրօքսիլ խումբ. Սերինը տարբեր ֆերմենտների մի մասն է, կաթի հիմնական սպիտակուցը՝ կազեինը, ինչպես նաև բազմաթիվ լիպոպրոտեիններ։ Թրեոնինը մասնակցում է սպիտակուցների կենսասինթեզին՝ լինելով էական ամինաթթու:

ցիստեին և մեթիոնին:Ամինաթթուներ, որոնք պարունակում են ծծմբի ատոմ: Ցիստեինի արժեքը որոշվում է նրա բաղադրության մեջ սուլֆհիդրիլ (-SH) խմբի առկայությամբ, որը նրան հնարավորություն է տալիս հեշտությամբ օքսիդացնել և պաշտպանել մարմինը բարձր օքսիդացնող ունակությամբ նյութերից (ճառագայթային վնասվածքի, ֆոսֆորի թունավորման դեպքում): Մեթիոնինը բնութագրվում է հեշտությամբ շարժվող մեթիլ խմբի առկայությամբ, որն օգտագործվում է օրգանիզմում կարևոր միացությունների (քոլին, կրեատին, թիմին, ադրենալին և այլն) սինթեզի համար:

Վալին, լեյցին և իզոլեյցին:Դրանք ճյուղավորված ամինաթթուներ են, որոնք ակտիվորեն մասնակցում են նյութափոխանակությանը և չեն սինթեզվում մարմնում։

Մոնոամինոդիկարբոքսիլային ամինաթթուներունեն մեկ ամինո և երկու կարբոքսիլ խմբեր և տալիս են թթվային ռեակցիա ջրային լուծույթում։ Դրանք ներառում են ասպարտիկ և գլուտամին ձեզ համար, ասպարագին և գլուտամին: Դրանք նյարդային համակարգի արգելակող միջնորդների մի մասն են:

Diaminomonocarboxylic amino թթուներջրային լուծույթում ունեն ալկալային ռեակցիա երկու ամին խմբերի առկայության պատճառով: Դրանց հետ կապված՝ լիզինը անհրաժեշտ է հիստոնների, ինչպես նաև մի շարք ֆերմենտների սինթեզի համար։ Արգինինը մասնակցում է միզանյութի, կրեատինի սինթեզին։

Ցիկլային. Այս ամինաթթուներն իրենց կազմով ունեն արոմատիկ կամ հետերոցիկլիկ միջուկ և, որպես կանոն, չեն սինթեզվում մարդու օրգանիզմում և պետք է մատակարարվեն սննդով։ Նրանք ակտիվորեն ներգրավված են մի շարք նյութափոխանակության գործընթացներում: Այսպիսով

ֆենիլ-ալանինը թիրոզինի սինթեզի հիմնական աղբյուրն է, կենսաբանական մի շարք կարևոր նյութերի՝ հորմոնների (թիրոքսին, ադրենալին), որոշ գունանյութերի նախադրյալ։ Տրիպտոֆանը, բացի սպիտակուցի սինթեզին մասնակցելուց, վիտամին PP-ի, սերոտոնինի, տրիպտամինի և մի շարք պիգմենտների բաղադրիչ է։ Հիստիդինը անհրաժեշտ է սպիտակուցների սինթեզի համար, հանդիսանում է հիստամինի նախադրյալ, որը ազդում է արյան ճնշման և ստամոքսահյութի արտազատման վրա։

Հատկություններ

Սպիտակուցները մակրոմոլեկուլային միացություններ են։ Սրանք հարյուրավոր և հազարավոր ամինաթթուների մնացորդներից՝ մոնոմերներից բաղկացած պոլիմերներ են։

Սպիտակուցներն ունեն բարձր մոլեկուլային քաշ, որոշները լուծելի են ջրում, ունակ են այտուցվել, բնութագրվում են օպտիկական ակտիվությամբ, էլեկտրական դաշտում շարժունակությամբ և որոշ այլ հատկություններով։

Սպիտակուցները ակտիվորեն մասնակցում են քիմիական ռեակցիաներին: Այս հատկությունը պայմանավորված է նրանով, որ սպիտակուցները կազմող ամինաթթուները պարունակում են տարբեր ֆունկցիոնալ խմբեր, որոնք կարող են արձագանքել այլ նյութերի հետ։ Կարևոր է, որ նման փոխազդեցություններ տեղի ունենան նաև սպիտակուցի մոլեկուլի ներսում, որի արդյունքում առաջանում են պեպտիդ, ջրածնի դիսուլֆիդ և այլ տեսակի կապեր։ Ամինաթթուների ռադիկալներին, և Համապատասխանաբար և մոլեկուլային զանգվածսպիտակուցները գտնվում են 10,000 - 1,000,000 միջակայքում: Այսպիսով, ռիբոնուկլեազը (ֆերմենտ, որը քայքայում է ՌՆԹ-ն) պարունակում է 124 ամինաթթուների մնացորդներ, իսկ նրա մոլեկուլային քաշը մոտավորապես 14000 է: Միոգլոբինը (մկանային սպիտակուցը), որը բաղկացած է 153 ամինաթթուների զանգվածից 1,6,4,0 մոլեկուլային մնացորդներից: 500 (574 ամինաթթուների մնացորդներ): Այլ սպիտակուցների մոլեկուլային կշիռներն ավելի բարձր են՝ -գլոբուլինը (առաջացնում է հակամարմիններ) բաղկացած է 1250 ամինաթթուներից և ունի մոտ 150000 մոլեկուլային զանգված, իսկ գլուտամատ դեհիդրոգենազ ֆերմենտի մոլեկուլային զանգվածը գերազանցում է 1000000-ը։