-->
|
|
|
Êèñëîðîä- è àçîòñîäåðæàùèå îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ è èõ ïðèðîäíûå èñòî÷íèêè § 17. Àìèíîêèñëîòû. ÁåëêèÏîäîáíî òîìó êàê ìîëåêóëû ãëþêîçû ÿâëÿþòñÿ «êèðïè÷èêàìè» ïðèðîäíûõ ïîëèìåðîâ — ïîëèñàõàðèäîâ, äëÿ ìîëåêóë äðóãîãî âàæíåéøåãî ïðèðîäíîãî áèîïîëèìåðà — áåëêîâ â ðîëè òàêèõ «êèðïè÷èêîâ» âûñòóïàþò àìèíîêèñëîòû. Êàêèå ôóíêöèîíàëüíûå ãðóïïû âõîäÿò â ñîñòàâ ìîëåêóë àìèíîêèñëîò, èñõîäÿ èç îáùåãî íàçâàíèÿ ýòèõ ñîåäèíåíèé? Êîíå÷íî, ýòî êàðáîêñèëüíàÿ ãðóïïà —ÑÎÎÍ, îïðåäåëÿþùàÿ êèñëîòíûå ñâîéñòâà ýòèõ ñîåäèíåíèé, è àìèíîãðóïïà —NH2, îïðåäåëÿþùàÿ èõ îñíîâíûå ñâîéñòâà. Âñïîìíèòå, êàê íàçûâàþò âåùåñòâà, êîòîðûå ïðîÿâëÿþò êàê êèñëîòíûå, òàê è îñíîâíûå ñâîéñòâà. Ýòî àìôîòåðíûå ñîåäèíåíèÿ. Ñëåäîâàòåëüíî, àìèíîêèñëîòû — ýòî àìôîòåðíûå îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ. Ïîïðîáóåì âûâåñòè îáùóþ ôîðìóëó àìèíîêèñëîò. Ðàçóìååòñÿ, îáùàÿ ôîðìóëà äîëæíà ñîäåðæàòü çíàê ðàäèêàëà R. Òàê êàê â ñîñòàâ ìîëåêóë àìèíîêèñëîò âõîäÿò êàðáîêñèëüíàÿ ãðóïïà, àìèíîãðóïïà è ðàäèêàë, êîòîðûå ñîåäèíåíû ñ îäíèì è òåì æå àòîìîì óãëåðîäà, òî âûâåñòè îáùóþ ôîðìóëó àìèíîêèñëîò íå ñîñòàâèò áîëüøîãî òðóäà:
Àìèíîêèñëîòû ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ïðîèçâîäíûå êàðáîíîâûõ êèñëîò, ó êîòîðûõ àòîì âîäîðîäà â ðàäèêàëå çàìåùåí íà àìèíîãðóïïó, íàïðèìåð èç óêñóñíîé êèñëîòû ìîæíî ïðîèçâåñòè àìèíîóêñóñíóþ êèñëîòó (åå òàêæå íàçûâàþò ãëèöèíîì):
 êà÷åñòâå åùå îäíîãî ïðèìåðà àìèíîêèñëîò ìîæíî ïðèâåñòè ôîðìóëó àëàíèíà (àìèíîïðîïèîíîâàÿ êèñëîòà, èëè 2-àìèíîïðîïàíîâàÿ êèñëîòà):
Ïîïðîáóéòå ñàìè îïðåäåëèòü, êàê îáðàçóþòñÿ íàçâàíèÿ àìèíîêèñëîò.  çàâèñèìîñòè îò âçàèìíîãî ðàñïîëîæåíèÿ ôóíêöèîíàëüíûõ ãðóïï (êàðáîêñèëüíîé è àìèíîãðóïïû) â óãëåâîäîðîäíîé öåïè ðàçëè÷àþò α-, β-, γ- è ò. ä. àìèíîêèñëîòû. Îáîçíà÷åíèå àòîìîâ óãëåðîäà ïðè ýòîì íà÷èíàþò ñ óãëåðîäà, áëèæíåãî ê êàðáîêñèëüíîé ãðóïïå. Çà îñíîâó íàçâàíèÿ áåðåòñÿ íàçâàíèå ñîîòâåòñòâóþùåé êàðáîíîâîé êèñëîòû:
Íàèáîëüøåå çíà÷åíèå èìåþò α-àìèíîêèñëîòû, ïîñêîëüêó òîëüêî îíè âñòðå÷àþòñÿ â ïðèðîäå è ñëóæàò èñõîäíûìè âåùåñòâàìè äëÿ ñèíòåçà áåëêîâ â æèâûõ îðãàíèçìàõ. Ó âñåõ α-àìèíîêèñëîò, êðîìå àìèíîóêñóñíîé êèñëîòû, èëè ãëèöèíà, H2N—ÑÍ2—ÑÎÎÍ, α-óãëåðîäíûé àòîì èìååò ÷åòûðå ðàçëè÷íûõ çàìåñòèòåëÿ, ò. å. ÿâëÿåòñÿ àñèììåòðè÷åñêèì, èëè õèðàëüíûì. Ñëåäîâàòåëüíî, äëÿ êàæäîé àìèíîêèñëîòû âîçìîæíî ñóùåñòâîâàíèå äâóõ îïòè÷åñêèõ èçîìåðîâ:
 ïðèðîäå âñòðå÷àþòñÿ òîëüêî L-àìèíîêèñëîòû. Äâå êîíôèãóðàöèè îäíîé àìèíîêèñëîòû — L- è D- — îáëàäàþò ïî îòíîøåíèþ äðóã ê äðóãó çåðêàëüíîé ñèììåòðèåé, ïîýòîìó åñòåñòâåííî ñ÷èòàòü èõ ýíåðãåòè÷åñêè ðàâíîöåííûìè. Îäíàêî íàðóøåíèå èäåíòè÷íîñòè ýòèõ ôîðì íà àòîìíîì óðîâíå ïðèâîäèò ê íåáîëüøîìó ýíåðãåòè÷åñêîìó ðàçëè÷èþ, íàïðèìåð äëÿ L- è D-àëàíèíà — ïîðÿäêà 10-17 êÄæ/ìîëü. Ýòà î÷åíü ìàëåíüêàÿ ðàçíèöà â ýíåðãèÿõ îêàçûâàåòñÿ îùóòèìîé â ãåîëîãè÷åñêîì ìàñøòàáå âðåìåíè. Ó ïðèðîäû áûëî äîñòàòî÷íî âðåìåíè, ÷òîáû èçáàâèòüñÿ îò òåðìîäèíàìè÷åñêè ìåíåå ñòàáèëüíûõ a-D-àìèíîêèñëîò. Ïîýòîìó â ïðèðîäå âñòðå÷àþòñÿ α-àìèíîêèñëîòû L-òèïà. Ýòî î÷åíü ïîó÷èòåëüíûé ïðèìåð åñòåñòâåííîãî îòáîðà íà ìîëåêóëÿðíîì óðîâíå. Âåëèêîìó ôèçèêó À. Ýéíøòåéíó äàæå ïðèïèñûâàþò ôðàçó: «Áåëêè âñåõ ñóùåñòâóþùèõ îðãàíèçìîâ ñîñòîÿò èç ëåâûõ α-àìèíîêèñëîò ïðîñòî ïîòîìó, ÷òî îíè âûèãðàëè ñðàæåíèå ó ïðàâûõ».  ïðèðîäå îáíàðóæåíî íåñêîëüêî äåñÿòêîâ àìèíîêèñëîò. Íåêîòîðûå æå èç àìèíîêèñëîò ñèíòåçèðîâàíû ÷åëîâåêîì, ïîýòîìó àìèíîêèñëîòû ìîæíî ðàçäåëèòü íà äâå ãðóïïû:
Ñðåäè ïðèðîäíûõ àìèíîêèñëîò âûäåëÿþò ïðîòåèíîãåííûå, ò. å. ðîæäàþùèå áåëêè. Èõ îêîëî 20. Ïðèìåðíî ïîëîâèíà èç íèõ îòíîñèòñÿ ê íåçàìåíèìûì àìèíîêèñëîòàì, òàê êàê îíè íå ñèíòåçèðóþòñÿ â îðãàíèçìå ÷åëîâåêà.  îðãàíèçì òàêèå àìèíîêèñëîòû ïîñòóïàþò ñ ïèùåé. Åñëè èõ êîëè÷åñòâî â íåé áóäåò íåäîñòàòî÷íûì, òî íîðìàëüíîå ðàçâèòèå è ôóíêöèîíèðîâàíèå îðãàíèçìà ÷åëîâåêà íàðóøàåòñÿ. Ïðè îòäåëüíûõ çàáîëåâàíèÿõ ÷åëîâå÷åñêèé îðãàíèçì ñòàíîâèòñÿ íå â ñîñòîÿíèè ñèíòåçèðîâàòü è íåêîòîðûå äðóãèå àìèíîêèñëîòû. Òàê, ïðè ôåíèëêåòîíóðèè íå ñèíòåçèðóåòñÿ òèðîçèí. Àìèíîêèñëîòû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé áåñöâåòíûå êðèñòàëëè÷åñêèå âåùåñòâà, ïëàâÿùèåñÿ ñ ðàçëîæåíèåì ïðè òåìïåðàòóðå âûøå 200 °Ñ. Îíè ðàñòâîðèìû â âîäå è â çàâèñèìîñòè îò ñîñòàâà ðàäèêàëà ìîãóò áûòü ñëàäêèìè, ãîðüêèìè èëè áåçâêóñíûìè. Àìèíîêèñëîòû, êàê àìôîòåðíûå ñîåäèíåíèÿ, ñî÷åòàþò ñâîéñòâà êàðáîíîâûõ êèñëîò è îðãàíè÷åñêèõ îñíîâàíèé. Êàê êèñëîòû, îíè âçàèìîäåéñòâóþò ñ îñíîâàíèÿìè, îáðàçóÿ ñîëü è âîäó:
Êàê êàðáîíîâûå êèñëîòû, îíè âçàèìîäåéñòâóþò ñî ñïèðòàìè, îáðàçóÿ ñëîæíûå ýôèðû:
Êàê îñíîâàíèÿ, àìèíîêèñëîòû ðåàãèðóþò ñ êèñëîòàìè, îáðàçóÿ ñîëè:
Âàæíåéøèì ñâîéñòâîì àìèíîêèñëîò ÿâëÿåòñÿ èõ ñïîñîáíîñòü âñòóïàòü â ðåàêöèþ ïîëèêîíäåíñàöèè äðóã ñ äðóãîì:
Ïåïòèäíàÿ ñâÿçü ïîâòîðÿåòñÿ â ïîëèìåðå ìíîãî ðàç, ïîýòîìó ïîëèìåð ñîîòâåòñòâåííî íàçûâàþò ïîëèïåïòèäîì. Ðåàêöèÿ ïîëèêîíäåíñàöèè àìèíîêèñëîò èìååò íå òîëüêî áîëüøîå áèîëîãè÷åñêîå çíà÷åíèå (îíà ëåæèò â îñíîâå áèîñèíòåçà áåëêîâ), íî òàêæå è âàæíîå íàðîäíîõîçÿéñòâåííîå çíà÷åíèå. Àìèíîêèñëîòû è èõ ïðîèçâîäíûå èñïîëüçóþò ìíîãèå îòðàñëè ïðîìûøëåííîñòè: ïèùåâàÿ, ìåäèöèíñêàÿ, ìèêðîáèîëîãè÷åñêàÿ, õèìè÷åñêàÿ.  1806 ã. ôðàíöóçñêèå õèìèêè Ëóè Íèêîëà Âîêëåí è Ïüåð Æàí Ðîáèêå èññëåäîâàëè ñîñòàâ ñîêà íåêîòîðûõ ðàñòåíèé. Èç ñîêà ñïàðæè èì óäàëîñü âûäåëèòü áåëîå êðèñòàëëè÷åñêîå âåùåñòâî, íàçâàííîå èìè àñïàðàãèíîì (îò ãðå÷åñêîãî íàçâàíèÿ ñïàðæè — asparagus). Ýòî áûëà ïåðâàÿ àìèíîêèñëîòà, âûäåëåííàÿ õèìèêàìè èç ïðèðîäíûõ îáúåêòîâ.  1848 ã. èòàëüÿíåö Ðàôàýëü Ïèðèà îáíàðóæèë, ÷òî ãèäðîëèçîì àñïàðàãèíà ìîæíî ïîëó÷èòü àñïàðàãèíîâóþ êèñëîòó:
 æèâûõ îðãàíèçìàõ àñïàðàãèíîâàÿ êèñëîòà, íàïðîòèâ, ñâÿçûâàåò òîêñè÷íûé àììèàê, ïðåâðàùàÿñü â àñïàðàãèí. Èç áåëêà, ñîäåðæàùåãîñÿ â çåðíàõ ïøåíèöû, áûëà âûäåëåíà î÷åíü ïîõîæàÿ ïî ñòðîåíèþ íà àñïàðàãèíîâóþ êèñëîòà, íàçâàííàÿ ãëóòàìèíîâîé (îò ëàò. gluten — êëåéêîâèíà).  çíà÷èòåëüíûõ êîëè÷åñòâàõ îíà ñîäåðæèòñÿ â ìîçãå, ñåðäå÷íîé ìûøöå è ïëàçìå êðîâè. Îíà òàêæå ñïîñîáíà âçàèìîäåéñòâîâàòü ñ àììèàêîì, ïðåâðàùàÿñü â àìèä — ãëóòàìèí:
Ýòî ñâîéñòâî ãëóòàìèíîâîé êèñëîòû èñïîëüçóþò ïðè ëå÷åíèè íåêîòîðûõ çàáîëåâàíèé (øèçîôðåíèè, ýïèëåïñèè). Åùå îäíî íåîæèäàííîå ñâîéñòâî àìèíîêèñëîò. Ïðåäïðèèì÷èâûå ÿïîíöû äàâíî çàìåòèëè, ÷òî äîáàâëåíèå â ïèùó ïðèïðàâû èç ñóøåíûõ âîäîðîñëåé óñèëèâàåò åå âêóñ è àðîìàò.  1909 ã. ÿïîíñêèé ó÷åíûé Ê. Èêåäà âûÿñíèë, ÷òî ïðè÷èíà òàêîãî äåéñòâèÿ ïðèïðàâû êðîåòñÿ â ñîäåðæàùèõñÿ â âîäîðîñëÿõ ãëóòàìèíîâîé êèñëîòå è åå ñîëÿõ. Ê. Èêåäà çàïàòåíòîâàë ñâîå îòêðûòèå, è òåïåðü âî âñåì ìèðå â êà÷åñòâå ïèùåâûõ äîáàâîê, óñèëèâàþùèõ âêóñ è àðîìàò ïðîäóêòà, èñïîëüçóþò ãëóòàìèíîâóþ êèñëîòó (Å620), ãëóòàìèíàò íàòðèÿ (Å621, ÷àñòî íàçûâàþò ãëþòàìàò íàòðèÿ) è ãëóòàìèíàòû äðóãèõ ìåòàëëîâ (Å622—Å625). Ññûëêè íà ýòè âåùåñòâà ëåãêî íàéòè, íàïðèìåð, íà áàíî÷êå ìÿñíîãî ïàøòåòà. Äëÿ òåõ æå öåëåé ïðèìåíÿþò ãëèöèí (Å640) è ëåéöèí (Å641). Àìèíîêèñëîòû è èõ ïðîèçâîäíûå èñïîëüçóþò â êà÷åñòâå ëåêàðñòâåííûõ ñðåäñòâ â ìåäèöèíå.  àïòåêå ìîæíî êóïèòü ãëèöèí â òàáëåòêàõ. Ýòîò ïðåïàðàò îêàçûâàåò óêðåïëÿþùåå äåéñòâèå íà îðãàíèçì è ñòèìóëèðóåò ðàáîòó ìîçãà. Ïðîèçâîäèìûé â áîëüøèõ êîëè÷åñòâàõ ëèçèí è ìåòèîíèí èñïîëüçóþò êàê äîáàâêó â ðàöèîí ñåëüñêîõîçÿéñòâåííûõ æèâîòíûõ. Ñóùåñòâóåò îêîëî 20 ïðîòåèíîãåííûõ àìèíîêèñëîò, à áåëêîâ (ïðîòåèíîâ) — âåëèêîå ìíîæåñòâî. Êàæäûé æèâîé îðãàíèçì íà Çåìëå èìååò ñâîé ñîáñòâåííûé íåïîâòîðèìûé íàáîð áåëêîâ, êîòîðûé ëèøü èíîãäà áûâàåò ñõîäåí ó áëèçêèõ ðîäñòâåííèêîâ èëè îäèíàêîâ ó îäíîÿéöåâûõ (èäåíòè÷íûõ) áëèçíåöîâ. Ïî÷åìó 20 àìèíîêèñëîò îáðàçóþò áåñ÷èñëåííîå áåëêîâîå ðàçíîîáðàçèå? ×òîáû ïîíÿòü, êàê ýòî ïðîèñõîäèò, âñïîìíèòå, ÷òî 33 áóêâû ðóññêîãî àëôàâèòà îáðàçóþò âñå îãðîìíîå ìíîãîîáðàçèå ñëîâ. Åùå áîëåå êðàñíîðå÷èâ äðóãîé ïðèìåð: â àçáóêå Ìîðçå çíàêîâ òîëüêî äâà, è òåì íå ìåíåå ñ èõ ïîìîùüþ ìîæíî ïåðåäàòü âåñü ñëîâàðíûé çàïàñ ÷åëîâå÷åñòâà. Î÷åâèäíî, âû ïîíÿëè, ÷òî ýòî ìíîãîîáðàçèå îïðåäåëÿåòñÿ ðàçëè÷íîé êîìáèíàöèåé áóêâ èëè çíàêîâ. Àíàëîãè÷íî è â ìîëåêóëàõ áåëêîâ ïîðÿäîê ÷åðåäîâàíèÿ îñòàòêîâ àìèíîêèñëîò â ïîëèïåïòèäíîé öåïè îïðåäåëÿåò ñòðóêòóðó áåëêà. Ýòó ñòðóêòóðó íàçûâàþò ïåðâè÷íîé. Ïîìèìî ïåðâè÷íîé ñòðóêòóðû, áåëêîâûå ìîëåêóëû èìåþò âòîðè÷íóþ è òðåòè÷íóþ ñòðóêòóðû, õàðàêòåðèñòèêà êîòîðûõ äàíà â òàáëèöå 4. Áîëüøàÿ çàñëóãà â ðàñøèôðîâêå ñòðóêòóð áåëêîâûõ ìîëåêóë ïðèíàäëåæèò íåìåöêîìó õèìèêó-îðãàíèêó Ý. Ã. Ôèøåðó è ðóññêîìó áèîõèìèêó À. ß. Äàíèëåâñêîìó. Ðàññìîòðèì õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà áåëêîâ. Ïðè íàãðåâàíèè, ïîä äåéñòâèåì ñèëüíûõ êèñëîò èëè îñíîâàíèé, ñîëåé òÿæåëûõ ìåòàëëîâ è íåêîòîðûõ äðóãèõ ðåàãåíòîâ ïðîèñõîäèò íåîáðàòèìîå îñàæäåíèå (ñâåðòûâàíèå) áåëêîâ, íàçûâàåìîå äåíàòóðàöèåé. Ëåãêîñòü äåíàòóðàöèè ìíîãèõ áåëêîâ î÷åíü çàòðóäíÿåò èõ èçó÷åíèå. Ïðè äåíàòóðàöèè ïðîèñõîäÿò èçìåíåíèÿ âî âòîðè÷íîé è òðåòè÷íîé ñòðóêòóðàõ áåëêà, à ïåðâè÷íàÿ ñòðóêòóðà ñîõðàíÿåòñÿ. Ïðè ýòîì èõ áèîëîãè÷åñêèå ôóíêöèè ïîëíîñòüþ òåðÿþòñÿ.
Äåíàòóðàöèÿ èìååò íå òîëüêî îòðèöàòåëüíûå ñòîðîíû. Âñïîìíèòå õîòÿ áû ñâàðåííûå âêðóòóþ ÿéöà (ñâåðòûâàíèå áåëêà). Ïîõîæèì îáðàçîì ñâîðà÷èâàåòñÿ áåëîê ìîëîêà — êàçåèí (òàê ïîëó÷àþò òâîðîã, áîãàòûé áåëêîì ïèùåâîé ïðîäóêò).
Áîëüøèíñòâî áåëêîâ ñâåðòûâàåòñÿ ïðè òåìïåðàòóðþ äî 100 °Ñ. Èìåííî ïîýòîìó âñå æèâîå ãèáíåò â îãíå, ïðàêòè÷åñêè âñå — ïðè êèïÿ÷åíèè â âîäå.  ïðèâû÷íîé äëÿ íàñ ôîðìå íåâîçìîæíà æèçíü íà «ãîðÿ÷èõ» ïëàíåòàõ Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû — Ìåðêóðèè è Âåíåðå. Ïîä äåéñòâèåì ôåðìåíòîâ, à òàêæå âîäíûõ ðàñòâîðîâ êèñëîò èëè ùåëî÷åé ïðîèñõîäèò ðàçðóøåíèå ïåðâè÷íîé ñòðóêòóðû áåëêà â ðåçóëüòàòå åãî ãèäðîëèçà ïî ïåïòèäíûì ñâÿçÿì. Ãèäðîëèç ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ áîëåå ïðîñòûõ áåëêîâ è àìèíîêèñëîò.
Ãèäðîëèç — îñíîâà ïðîöåññà ïèùåâàðåíèÿ.  îðãàíèçì ÷åëîâåêà åæåäíåâíî äîëæíî ïîñòóïàòü ñ ïèùåé 60—80 ã áåëêà.  æåëóäêå ïîä äåéñòâèåì ôåðìåíòîâ (èç ãðóïïû ïåïòèäàç) è ñîëÿíîé êèñëîòû áåëêîâûå ìîëåêóëû ðàñïàäàþòñÿ íà «êèðïè÷èêè»-àìèíîêèñëîòû. Ïîïàäàÿ â êðîâü, îíè ðàçíîñÿòñÿ ïî âñåì êëåòêàì îðãàíèçìà, ãäå ó÷àñòâóþò â ñòðîèòåëüñòâå ñîáñòâåííûõ áåëêîâûõ ìîëåêóë, ñâîéñòâåííûõ òîëüêî äàííîìó âèäó. Áåëêè äàþò äâå êà÷åñòâåííûå ðåàêöèè. Áèóðåòîâàÿ ðåàêöèÿ. Ïðè äåéñòâèè íà áåëêè ñâåæåïîëó÷åííîãî îñàäêà ãèäðîêñèäà ìåäè (II) â ùåëî÷íîé ñðåäå âîçíèêàåò ôèîëåòîâîå îêðàøèâàíèå (ðèñ. 77). Êñàíòîïðîòåèíîâàÿ ðåàêöèÿ. Ïðè äåéñòâèè íà áåëêè êîíöåíòðèðîâàííîé àçîòíîé êèñëîòîé îáðàçóåòñÿ áåëûé îñàäîê, êîòîðûé ïðè íàãðåâàíèè æåëòååò, à ïðè äîáàâëåíèè âîäíîãî ðàñòâîðà àììèàêà ñòàíîâèòñÿ îðàíæåâûì (ðèñ. 78).
Êà÷åñòâåííîå îïðåäåëåíèå ñåðû, â áåëêàõ. Ïðè ãîðåíèè áåëêîâ îùóùàåòñÿ õàðàêòåðíûé çàïàõ «ææåíîãî ðîãà».  ýòîì ëåãêî óáåäèòüñÿ, åñëè ïîäæå÷ü øåðñòÿíóþ íèòêó èëè ïó÷îê âîëîñ.  çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè ýòîò çàïàõ îïðåäåëÿåòñÿ ñîäåðæàíèåì â áåëêàõ ñåðû. Ðàññìîòðèì áèîëîãè÷åñêîå çíà÷åíèå áåëêîâ. Ôåðìåíòàòèâíàÿ ôóíêöèÿ. Áîëüøèíñòâî õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé â îðãàíèçìå ïðîòåêàþò â ïðèñóòñòâèè áèîëîãè÷åñêèõ êàòàëèçàòîðîâ — ôåðìåíòîâ, èìåþùèõ áåëêîâóþ ïðèðîäó. Ïî ñðàâíåíèþ ñ õèìè÷åñêèìè êàòàëèçàòîðàìè ôåðìåíòû îáëàäàþò óíèêàëüíîé àêòèâíîñòüþ (óâåëè÷èâàþò ñêîðîñòè ðåàêöèé â ìèëëèàðäû ðàç) è ñåëåêòèâíîñòüþ (êàæäûé ôåðìåíò êàòàëèçèðóåò îäíó ðåàêöèþ èëè îäèí òèï ïðåâðàùåíèé).  îðãàíèçìå ÷åëîâåêà îáíàðóæåíî áîëåå 2000 ôåðìåíòîâ. Ýòèì áèîëîãè÷åñêè àêòèâíûì âåùåñòâàì áóäåò ïîñâÿùåí îòäåëüíûé ïàðàãðàô ó÷åáíèêà. Òðàíñïîðòíàÿ ôóíêöèÿ. Áåëêîâûå ìîëåêóëû îñóùåñòâëÿþò ïåðåíîñ äðóãèõ ìîëåêóë èëè èîíîâ ïî òêàíÿì è îðãàíàì. Âàæíåéøèì òðàíñïîðòíûì áåëêîì ÿâëÿåòñÿ ãåìîãëîáèí êðîâè, êîòîðûé ïåðåíîñèò êèñëîðîä. Ñòðóêòóðíàÿ ôóíêöèÿ. Áåëêè — ýòî ñòðîèòåëüíûé ìàòåðèàë ïî÷òè âñåõ òêàíåé: ìûøå÷íûõ, îïîðíûõ, ïîêðîâíûõ. Çàùèòíàÿ ôóíêöèÿ. Îñîáûå áåëêè — àíòèòåëà (ñâîåîáðàçíûå «íàðó÷íèêè» äëÿ ïðîíèêàþùèõ â êëåòêó «ïðåñòóïíèêîâ»-áàêòåðèé, òàê êàê ýòè áåëêè ñêëåèâàþò áàêòåðèè) è àíòèòîêñèíû (áåëêè, êîòîðûå íåéòðàëèçóþò ÿäû, îáðàçóþùèåñÿ â ðåçóëüòàòå æèçíåäåÿòåëüíîñòè áàêòåðèé) îïðåäåëÿþò òàêîå çàùèòíîå ñâîéñòâî îðãàíèçìîâ, êàê èììóíèòåò. Ñèãíàëüíàÿ ôóíêöèÿ. Áåëêè-ðåöåïòîðû âîñïðèíèìàþò è ïåðåäàþò ñèãíàëû, ïîñòóïèâøèå îò ñîñåäíèõ êëåòîê èëè îêðóæàþùåé ñðåäû. Íàïðèìåð, äåéñòâèå ñâåòà íà ñåò÷àòêó ãëàçà âîñïðèíèìàåòñÿ ôîòîðåöåïòîðîì ðîäîïñèíîì, èìåþùèì áåëêîâóþ ïðèðîäó. Çàïàñàþùàÿ, èëè ýíåðãåòè÷åñêàÿ, ôóíêöèÿ. Ýòó ôóíêöèþ â êëåòêàõ æèâûõ îðãàíèçìîâ âûïîëíÿþò îñîáûå áåëêè, íàïðèìåð áåëêè ñåìÿí áîáîâûõ ðàñòåíèé è ÿéöåêëåòêè æèâîòíûõ îðãàíèçìîâ. Îíè ñëóæàò ñòðîèòåëüíûì ìàòåðèàëîì è îáåñïå÷èâàþò ýíåðãèåé ðàçâèòèå íîâûõ îðãàíèçìîâ. Áåëêè ìîãóò ïðåâðàùàòüñÿ â æèðû è óãëåâîäû, íî òå, â ñâîþ î÷åðåäü, ïðåâðàùàòüñÿ â áåëêè íå ìîãóò (ïîäóìàéòå ïî÷åìó). Ïîýòîìó áåëêîâîå ãîëîäàíèå îñîáåííî îïàñíî äëÿ æèâîãî îðãàíèçìà. Ïîñêîëüêó ôèçèîëîãè÷åñêàÿ ðîëü áåëêîâ ñòîëü âåëèêà, îíè ÿâëÿþòñÿ íåîáõîäèìîé ñîñòàâíîé ÷àñòüþ ïèùè. Ïðè ïåðåâàðèâàíèè â æåëóäî÷íî-êèøå÷íîì òðàêòå îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ ïèùåâûõ ïðîäóêòîâ, âûäåëÿåòñÿ ýíåðãèÿ. Ýíåðãåòè÷åñêàÿ öåííîñòü áåëêîâîé ïèùè íåâåëèêà è óñòóïàåò æèðàì è óãëåâîäàì. Îäíàêî áåëêè åäèíñòâåííûé èñòî÷íèê íåçàìåíèìûõ àìèíîêèñëîò â îðãàíèçìå. Íåäîñòàòîê áåëêà â ïèùå âûçûâàåò òÿæåëûå çàáîëåâàíèÿ. Ðåçóëüòàò íåñáàëàíñèðîâàííîãî ïèòàíèÿ — ïëîõîå ñàìî÷óâñòâèå, èñòîùåíèå, áûñòðàÿ óòîìëÿåìîñòü. Ñàìûå ëó÷øèå ñîðòà ïøåíèöû, è íîâûå, êîòîðûìè ãîðäÿòñÿ íàøè ñåëåêöèîíåðû, è ñòàðûå, ñîçäàâøèå ñëàâó ðóññêîìó õëåáó, îòëè÷àþòñÿ êàê ðàç âûñîêèì ñîäåðæàíèåì è óíèêàëüíûì ñîñòàâîì áåëêîâ. Íàèáîëåå áîãàòû áåëêîì ìÿñî, ðûáà, ìîëî÷íûå ïðîäóêòû, ÿéöà è íåêîòîðûå çåðíîáîáîâûå ïðîäóêòû.  ñóòêè ÷åëîâåêó íåîáõîäèìî ïîòðåáëÿòü òàêîå êîëè÷åñòâî ïèùè, êîòîðîå äàåò 1500—2000 êèëîêàëîðèé ýíåðãèè.  íàñòîÿùåå âðåìÿ êîíòðîëü çà ýòîé öèôðîé óñòàíîâèëè äëÿ ñåáÿ ìíîãèå: ñïîðòñìåíû, àðòèñòû, ìîäíèöû, ëþäè, ñòðàäàþùèå ðàçëè÷íûìè çàáîëåâàíèÿìè èëè èçáûòî÷íûì âåñîì. Ïîýòîìó íà ýòèêåòêàõ ïèùåâûõ ïðîäóêòîâ ÷àñòî óêàçàíà èõ ýíåðãåòè÷åñêàÿ öåííîñòü. À åñëè ýòî ïðîäóêòû áåç óïàêîâêè? Èëè íàøè êóëèíàðíûå ñïîñîáíîñòè ïîçâîëÿþò ïðèãîòîâèòü èç íàáîðà ïðîäóêòîâ íîâîå áëþäî? Ñóùåñòâóåò íåñìåòíîå ÷èñëî òàáëèö è ïàìÿòîê, ïîçâîëÿþùèõ ðàññ÷èòàòü ÷èñëî «ñúåäåííûõ» êàëîðèé. Êðàòêàÿ âûäåðæêà èç íèõ ïðåäñòàâëåíà â òàáëèöå 5. Áîëüøàÿ ÷àñòü ïîëó÷åííîé ýíåðãèè ðàñõîäóåòñÿ íà ñîâåðøåíèå ðàáîòû, îñòàëüíàÿ ÷àñòü — íà ïðîòåêàíèå ýíäîòåðìè÷åñêèõ ðåàêöèé â îðãàíèçìå è ïîääåðæàíèå òåìïåðàòóðû òåëà. Îêîëî 55 êêàë â ÷àñ ðàñõîäóåòñÿ, êîãäà ìû ñïèì, 75 — êîãäà ñèäèì, 200 — êîãäà õîäèì, 500 — êîãäà ïîäíèìàåìñÿ èëè ñïóñêàåìñÿ ïî ëåñòíèöå. Ìû óæå ãîâîðèëè î òîì, ÷òî áåëêè â æèâîì îðãàíèçìå «ñîáèðàþòñÿ» èç àìèíîêèñëîò. «Èíñòðóêöèÿ ïî ñáîðêå» çàøèôðîâàíà åùå â îäíîì âèäå ïðèðîäíûõ áèîïîëèìåðîâ — ìîëåêóëàõ ÄÍÊ, î êîòîðûõ è ïîéäåò ðå÷ü â ñëåäóþùåì ïàðàãðàôå.
1. Êàêèå âåùåñòâà íàçûâàþò àìèíîêèñëîòàìè, à êàêèå — áåëêàìè? ×òî îáùåãî ìåæäó ýòèìè êëàññàìè îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé? 2. Ïî÷åìó àìèíîêèñëîòû — àìôîòåðíûå îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ? 3. Íà îñíîâå ïðèìåðîâ, ïðèâåäåííûõ â ïàðàãðàôå, ïîïðîáóéòå ïðåäëîæèòü ñïîñîá îáðàçîâàíèÿ íàçâàíèé àìèíîêèñëîò. 4. Êàêèìè ñâîéñòâàìè îáëàäàþò àìèíîêèñëîòû? Íàïèøèòå óðàâíåíèÿ ðåàêöèé, õàðàêòåðèçóþùèõ õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà àëàíèíà. 5. Íàçîâèòå îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ àìèíîêèñëîò. 6. Îõàðàêòåðèçóéòå òðè ñòðóêòóðû áåëêà. 7. Êàêèå õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà õàðàêòåðíû äëÿ áåëêîâ? 8. ×òî òàêîå äåíàòóðàöèÿ? Êàêèå âíåøíèå ôàêòîðû ìîãóò âûçâàòü åå? 9. Êàê ñ ïîìîùüþ îäíîãî è òîãî æå ðåàêòèâà ðàñïîçíàòü ðàñòâîðû òðåõ âåùåñòâ: áåëêà, ãëþêîçû è ãëèöåðèíà? 10. Çàïèøèòå óðàâíåíèÿ ðåàêöèé, ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ ìîæíî îñóùåñòâèòü ñëåäóþùèå ïðåâðàùåíèÿ:
11. Âû÷èñëèòå ìàññó ñîëè, êîòîðóþ ìîæíî ïîëó÷èòü ïðè âçàèìîäåéñòâèè 150 ã 5%-ãî ðàñòâîðà àìèíîóêñóñíîé êèñëîòû ñ íåîáõîäèìûì êîëè÷åñòâîì ãèäðîêñèäà íàòðèÿ. Ñêîëüêî ãðàììîâ 12%-ãî ðàñòâîðà ùåëî÷è ïîòðåáóåòñÿ äëÿ ðåàêöèè?
|
|
|