Белки
Белки — природные высокомолекулярные соединения, построенные из остатков \(\alpha\)-аминокислот, соединённых пептидными связями. Короткие цепи (до нескольких десятков остатков) называют пептидами, длинные — полипептидами; белок может состоять из одной или нескольких полипептидных цепей. Молярные массы белков — от нескольких тысяч до миллионов. Состав белков: углерод, водород, кислород, азот (около 16 %), часто сера, иногда фосфор и металлы.
Уровни структуры
Свойства и функция белка определяются его пространственным строением, которое описывают четырьмя уровнями.
| Структура | Что это | Связи |
|---|---|---|
| Первичная структура | последовательность аминокислотных остатков в цепи; задаётся генетически | ковалентные пептидные |
| Вторичная структура | укладка цепи в \(\alpha\)-спираль или складчатый слой (\(\beta\)-структуру) | водородные между группами \(\ce{C=O}\) и \(\ce{N-H}\) пептидных связей |
| Третичная структура | пространственная укладка спирали в клубок (глобулу) или нить | дисульфидные мостики между остатками цистеина, ионные, водородные, гидрофобные взаимодействия радикалов |
| Четвертичная структура | объединение нескольких полипептидных цепей (у гемоглобина — четыре) | те же нековалентные взаимодействия |
Первую последовательность аминокислот в белке (инсулина) установил Ф. Сенгер в 1953 году, за что получил Нобелевскую премию.
Гидролиз и денатурация
Гидролиз белков разрушает пептидные связи и даёт смесь аминокислот. Он идёт при нагревании с кислотами или щелочами и в организме под действием ферментов (пепсина в желудке, трипсина в кишечнике). Для дипептида:
\[ \ce{H2N-CH2-CO-NH-CH(CH3)-COOH + H2O ->[H+, t^\circ] H2N-CH2-COOH + H2N-CH(CH3)-COOH} \]
В кислой среде аминокислоты образуют соли по аминогруппе, в щелочной — по карбоксильной.
Денатурация — разрушение природной пространственной структуры белка (четвертичной, третичной и вторичной) при сохранении первичной. Её вызывают нагревание, кислоты, щёлочи, соли тяжёлых металлов, спирт, излучение. Денатурированный белок теряет биологическую активность, часто свёртывается и выпадает в осадок (свёртывание яичного белка при варке). Слабая денатурация бывает обратимой, сильная — необратима.
Цветные реакции
- Биуретовая реакция — раствор белка со щёлочью и раствором сульфата меди(II) даёт фиолетовое окрашивание. Её дают все вещества, где есть хотя бы две пептидные связи, поэтому дипептиды её не дают.
- Ксантопротеиновая реакция — с концентрированной азотной кислотой белок окрашивается в жёлтый цвет (нитрование бензольных колец остатков фенилаланина, тирозина), после добавления аммиака — в оранжевый. Поэтому азотная кислота оставляет на коже жёлтые пятна.
- Реакция на серу — при нагревании белка со щёлочью и ацетатом свинца выпадает чёрный осадок сульфида свинца \(\ce{PbS}\).
При горении белок издаёт запах жжёных перьев — так отличают натуральную шерсть и шёлк от синтетических волокон.
Функции белков
Белки выполняют в организме множество функций: каталитическую (ферменты), строительную (коллаген, кератин), транспортную (гемоглобин переносит кислород), двигательную (актин и миозин), защитную (антитела), регуляторную (гормон инсулин), энергетическую (при окислении 1 г белка выделяется около 17 кДж).
Закрепите теорию: 11 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.
Пройти урок arrow_forward