2. Елементарний склад білків

Білки є складними сполуками – полімерами, які складаються з простих мономерів. Клінічний аналіз показав, що наявність у всіх білках вуглецю 50-55%, водню – 6-7%, кисню – 21-23%, азоту – 15-17%, сірки – 0,2-0,3%.

В складі окремих білків були виявлені фосфор, йод, залізо, мідь і багато інших макро- та мікроелементів.

Тільки вміст азоту постійний – 16%, а вміст інших елементів може змінюватися.

Для визначення хімічної природи мономерів білку необхідно білок розбити на мономери і з’ясувати їх хімічну природу. Білок розділяють за допомогою гідролізу – кип’ятіння білка з сильними мінеральними кислотами протягом довгого часу. Природу виділених мономерів з’ясували за допомогою різноманітних хімічних реакцій. В результаті було встановлено, що мономерами білквів є амінокислоти.

3. Амінокислоти – класифікація, властивості,

біологічна роль у складі білків

В різноманітних об’єктах природи було знайденодо 200 різноманітних амінокислот. В організмі людини їх приблизно 60, а в склад білків входить тільки 20. Амінокислоти – це органічні кислоти, у яких атом водню α-вуглецю заміщений на аміногрупу NН₂.

Загальна формула:

R │ H – C – NH2 │ COOH

В складі всіх амінокислот є функціональні групи – СН₂, NН₂, - СООН, а білкові ланцюги амінокислот різноманітні, хімічна природа радикалів різномианітна: від атома водню до циклічних сполук. Радикали визначають стуктурні і функціональні особливості амінокислот.

Якщо біля α–вуглецю всі валентності заміщені різними групами, то такий атом називають асиметричним, а амінокислота буде оптично активною, тобто здатною повертати площину поляризованого світла і мати стериоізомери. Наприклад, в природі існує L-аланін

CH3 │ H – C – NH2 │ COOH

CH3 │ H2N – C – H │ COOH

Д-аланін L-аланін

Всі природні амінокислоти L-ряду.

Амінокислоти в водному розчині знаходяться в іонізованому вигляді за рахунок дисоціації груп СООН і NН₂, а також функціональніх груп, що входять до складу радікалів. Вони мають амфотерні властивості і можуть виступати як донори, так і акцептори протонів.

Амінокислоти в залежності від стурктури поділяють на декілька груп: ациклічні, що не мають в своєму складі циклічних групіровок.Їх розділяють на моноамінокарбонові, моноамінодикарбонові, диаміномонокарбонові.

Моноамінокарбонові мають в своєму складі 1аміно і 1 карбоксильну групу. В водному розчині вони нейтральні. До них належить гліцин, аланін, серин, треонін, метионін.

Гліцин - Н │ H2N – C – COOH │ Н (скорочено глі)

Гліцин не є оптично активним, тому що відсутній асиметричний атом вуглецю. Гліцин приймає участь в синтезі нуклеїнових кислот, жовчних кислот, гема, необхідний для знезараження в печінці токсичних речовин.

Аланін (ала)

CH3 │ H2N – C – СООH │ Н

Аланін приймає участь в різноманітних процесах обміну вуглеводів і енергії.

Серин CH2ОH │ H2N – C – СООH │ Н

аміно-β-гідроксопропіонова кислота відноситься до складу гідрок-сокислот, т.ч. має гідроксильну групу. Входе до складу ферментів, в склад білка молока – казеїну.

Треонін CH3 │ CН – ОН │ H2N – CН – СООH

α-аміно-β-гідроксомасляна кислота.

Треонін приймає участь в синтезі білку, є незамінною амінокислотою.

Цистеіїн CН2 – SН │ H2N – CН – СООH

α-аміно-β-тіопропіонова кислота.

Має в своєму складі атом сірки. Значення цистеїну полягає в тому, що група – SH може легко окислюватись і захищати організм від речовин з високою окислювальною здатністю (вільних радікалів, радіацї, токсинів).

Метионін CН2 – CН2 – S – СН3 │ H2N – CН – СООH

α-аміно-γ-тіометилмасляна кислота.

Метионін характеризується рухливою групою – СН₃, яка використовується для синтезу холину, креатиніну, тиміну, адреналіну.

Моноамінодикарбонові амінокислоти мають в своєму складі одну аміно- і дві карбоксильні групи, в водному розчині мають кисле середовище.

До них відносяться аспарагінова і глутамінова амінокислоти.

CООH │ CН2 │ СН2 │ NH2 – CН –Н

CООH │ СН2 │ H2N – CНСООH

Глутамінова кислота Аспарагінова кислота

Вони приймають участь в біосинтезі білку, є тормозними медіаторами нервової системи, виконують антитоксичну функцію.

Диаміномонокарбонові кислоти.

Валін, лейцин, ізолейцин представляють собою розгалуджені диаміномо-нокарбонові амінокислоти, які приймають активну участь в обміні речовин і не синтезуються в організмі, тобто є незамінними амінокислотами.

В водному розчині вони мають лужне середовище за рахунок 2 аміногруп. До них відноситься лізин, який необхідний для біосинтезу білку, в тому числі гістонів, що входять до складу нуклеопротеїдів. Аргін приймає участь в синтезі сечовини.

Лізин Н │ NH2 – (СН2) 4 – С – NH2 │ СООH

Циклічні амінокислоти

Ці амінокислоти мають в своєму складі ароматичне ядро і, як правило, не синтезуються в організмі і являються незамінними амінокислотами. Вони активно приймають участь в різноманітних обмінних процесах. Фенілаланін служить джерелом синтезу тирозиту, що є попередником гормонів.

Фенілаланін Н Н │ │ С – С – NH2 │ │ Н СООН

Тирозин Н Н │ │ ОН С – С – NH2 │ │ Н СООH