Protein adalah polimer semula jadi, komposisi dan struktur. Protein adalah polimer semula jadi

11 .04.2012 Pelajaran 57 Darjah 10

Pelajaran mengenai topik: Protein - polimer semula jadi, komposisi dan struktur.

Objektif Pelajaran: 1. Memperkenalkan pelajar kepada polimer protein semulajadi.

2. Kaji struktur, klasifikasi dan sifatnya.

3. Pertimbangkan peranan biologi dan penggunaan protein.

Peralatan dan reagen: daripada kerja amali No. 7.

Semasa kelas:

Pengulangan topik.

Kami menjawab soalan yang ditanya pada skrin:

Apakah sebatian yang dipanggil asid amino?

Apakah FG yang terdapat dalam asid amino?

Bagaimanakah nama asid amino terbentuk?

Apakah jenis isomerisme yang menjadi ciri asid amino?

Apakah asid amino yang dipanggil penting? Beri contoh.

Apakah sebatian yang dipanggil amfoterik? Adakah asid amino mempunyai sifat amfoterik? Wajarkan jawapannya.

Apakah sifat kimia asid amino?

Apakah tindak balas yang dipanggil tindak balas polikondensasi? Adakah tindak balas polikondensasi merupakan ciri asid amino?

Apakah kumpulan atom yang dipanggil kumpulan amida?

Apakah sebatian yang dipanggil poliamida? Berikan contoh gentian poliamida. Apakah asid amino yang sesuai untuk penghasilan gentian sintetik?

Apakah sebatian yang dipanggil peptida?

Apakah kumpulan atom yang dipanggil peptida?

Meneroka topik baharu.

Definisi protein.

Protein ialah polimer semula jadi dengan berat molekul yang tinggi, molekulnya dibina daripada sisa asid amino yang disambungkan oleh ikatan peptida.

Pengagihan protein dalam alam semula jadi, fungsi biologi dan kepentingannya untuk kehidupan di bumi.

Struktur protein.

a) struktur primer ialah jujukan asid amino, bilangan unit asid amino dalam molekul boleh berbeza dari beberapa puluh hingga ratusan ribu. Ini dicerminkan dalam berat molekul protein, berbeza dari 6500 (insulin) hingga 32 juta (protein virus influenza);

b) sekunder - di angkasa, rantai polipeptida boleh dipintal menjadi lingkaran, pada setiap gilirannya terdapat 3.6 unit asid amino dengan radikal menghadap ke luar. Pusingan individu dipegang bersama oleh ikatan hidrogen antara kumpulan ==N-H dan ==C=O bahagian rantai yang berlainan;

c) struktur tertier protein ialah keupayaan untuk menyusun heliks di angkasa. Molekul protein dilipat menjadi bola - globul yang mengekalkan bentuk spatialnya disebabkan oleh jambatan disulfida -S -S. Rajah menunjukkan struktur tertier molekul enzim heksakinase, yang memangkinkan penapaian alkohol glukosa. Reses dalam globul jelas kelihatan, dengan bantuan protein menangkap molekul glukosa dan di mana ia mengalami transformasi kimia selanjutnya.

d) struktur protein kuaterner - sesetengah protein (contohnya, hemoglobin) adalah gabungan beberapa molekul protein dengan serpihan bukan protein yang dipanggil kumpulan prostetik. Protein sedemikian dipanggil kompleks atau peptida. Struktur protein ialah struktur kuaternari protein. Rajah menunjukkan perwakilan skematik struktur kuaternari molekul hemoglobin. Ia adalah gabungan dua pasang rantai polipeptida dan empat serpihan bukan protein, yang ditunjukkan oleh cakera merah. Setiap daripada mereka adalah molekul heme. Itu. kompleks kompleks kitaran organik dengan ion besi. Gemm mempunyai struktur yang sama untuk semua vertebrata dan menyebabkan warna merah darah.

5. Sifat kimia protein

1) Denaturasi

2) Hidrolisis

3) Tindak balas kualitatif protein:

a) Tindak balas biuret

b) Xantoprotein;

c) Penentuan kualitatif sulfur dalam protein.

d) membakar protein. Apabila dibakar, tupai mengeluarkan bau ciri tanduk terbakar, rambut. Bau ini ditentukan oleh kandungan sulfur dalam protein (cysteine, methionine, cystine). Jika larutan alkali ditambah kepada larutan protein, dipanaskan hingga mendidih dan beberapa titik larutan plumbum asetat ditambah. Mendakan hitam plumbum sulfida mendakan.

III. Kerja rumah Hlm. 27? 1-10, Baca 27. Cth. 1-10

tupai- sebatian makromolekul, heteropolimer, monomernya adalah asid amino. Tubuh manusia mengandungi lebih daripada 5 juta jenis molekul protein. Kepelbagaian protein disediakan oleh gabungan 20 asid amino - asid amino asas. Semua asid amino dibahagikan kepada penting dan tidak penting.

Boleh diganti disintesis dalam badan, tidak boleh diganti - masuk ke dalam badan dengan makanan.

Protein terdiri daripada asid amino yang dihubungkan bersama oleh ikatan peptida. Asid amino mengandungi kumpulan karboksil (-COOH) dengan sifat berasid dan kumpulan amino (-NH2) dengan sifat alkali, jadi ia adalah sebatian amfoterik. Ikatan peptida terbentuk antara kumpulan karboksil satu asid amino dan kumpulan amino yang lain.

Apabila dua asid amino berinteraksi, dipeptida terbentuk. Apabila ikatan peptida terbentuk, molekul air tertanggal.

Terdapat 4 peringkat organisasi molekul protein: primer, sekunder, tertier, kuaterner.

Struktur utama protein adalah yang paling mudah. Ia mempunyai bentuk rantai polipeptida, di mana asid amino dihubungkan oleh ikatan peptida. Ia ditentukan oleh komposisi kualitatif dan kuantitatif asid amino dan urutannya. Urutan ini ditentukan oleh program keturunan, jadi protein setiap organisma adalah khusus.

Ikatan hidrogen antara kumpulan peptida adalah asas kepada struktur sekunder protein. Jenis utama struktur sekunder.

Struktur sekunder protein timbul akibat pembentukan ikatan hidrogen antara atom hidrogen kumpulan NH satu heliks heliks dan oksigen kumpulan CO heliks lain dan diarahkan sepanjang heliks atau antara selari. lipatan molekul protein. Walaupun fakta bahawa ikatan hidrogen adalah lemah, jumlahnya yang ketara dalam kompleks menyediakan struktur yang agak kuat.

Molekul protein dipintal sebahagiannya menjadi a-helix (tulis alfa Yunani) atau membentuk struktur lipatan B (tulis beta Yunani).

Protein keratin membentuk a-helix (alfa). Mereka adalah sebahagian daripada kuku, tanduk, rambut, bulu, kuku, kuku.

Protein yang membentuk sutera mempunyai struktur terlipat (beta). Dari luar heliks, radikal asid amino kekal (dalam Rajah R1. R2, R3 ...)

kesusasteraan:

Gaurowitz F. "Kimia dan Fungsi Protein", Mir Publishing House, Moscow 1965

Madu kecil. Ensiklopedia, Jilid 1, ms 899-910.

3.S.A. Puzakov. "Kimia", M. "Perubatan", 1995

Peranan protein.

Komposisi asid amino protein.

Saiz dan bentuk molekul protein.

Komposisi kimia dan sifat.

Struktur.

Katabolisme protein.

Pengesanan dan definisi.

Pengelasan.

Pertukaran dan biosintesis.

Penggunaan terapeutik.

Protein dalam pemakanan.

Protein memainkan peranan yang istimewa, kerana ia adalah salah satu komponen kehidupan yang sangat diperlukan

Protein memainkan peranan yang istimewa, kerana ia adalah salah satu komponen yang sangat diperlukan bagi makhluk hidup. Protein dan asid nukleik memainkan peranan penting dalam semua fenomena pertumbuhan dan pembiakan.

Seperti yang berikut dari nama protein, atau protein, untuk masa yang lama mereka dilihat sebagai komponen utama bahan hidup.

Struktur kimia asas protein adalah sangat mudah: ia terdiri daripada rantai panjang sisa asid amino yang disambungkan oleh ikatan peptida. Kerumitan struktur protein timbul kerana kehadiran kira-kira 20 jenis residu asid amino yang berbeza dalam rantai peptida, disebabkan oleh panjang rantaian ini yang mengandungi sehingga beberapa ratus residu asid amino, dan juga disebabkan oleh konformasi khas peptida. rantai, i.e. lipatan khusus mereka, yang membawa kepada kemunculan struktur tiga dimensi tertentu. Walaupun protein adalah rantai peptida lurus tanpa bengkok, maka ia akan mempunyai kepelbagaian yang hampir tidak terhingga - hanya disebabkan oleh urutan berbeza 20 asid amino dalam rantai panjang. Bagaimanapun, mana-mana rantai ini boleh mengambil jumlah konformasi yang tidak terhingga, jadi tidak menghairankan bahawa setiap spesies tumbuhan atau haiwan mempunyai protein khusus spesiesnya sendiri.

Pada masa ini, sejumlah besar protein dengan pelbagai sifat diketahui. Percubaan telah berulang kali dibuat untuk mencipta klasifikasi protein. Salah satu klasifikasi adalah berdasarkan keterlarutan protein dalam pelbagai pelarut. Protein larut pada tepu ammonium sulfat 50% dipanggil albumin; protein yang mengendap dalam larutan ini dipanggil globulin. Kelas terakhir dibahagikan kepada euglobulin, yang tidak larut dalam air bebas garam, dan pseudoglobulin, yang larut dalam keadaan ini. Walau bagaimanapun, keterlarutan protein dalam larutan garam bergantung bukan sahaja pada kepekatan garam, tetapi juga pada pH, suhu, dan faktor lain.

Komposisi asid amino protein.

Protein mengalami hidrolisis, bertindak ke atasnya dengan asid, bes dan enzim. Selalunya mereka direbus dengan asid hidroklorik. Pada suhu malar, hanya 20.5% HCl mendidih; oleh itu, asid hidroklorik pekat dicairkan. Untuk hidrolisis lengkap, anda perlu mendidih protein dengan asid hidroklorik selama 12-70 jam.

Hidrolisis lengkap protein juga dilakukan dengan memanaskannya dengan barium hidroksida atau hidroksida logam alkali. Kelebihan hidrolisis dengan Ba(OH)2 ialah lebihannya boleh dimendakkan dengan jumlah asid sulfurik yang setara. Hidrolisat alkali tidak berwarna dan tidak mengandungi humin. Walau bagaimanapun, hidrolisis alkali mengalami beberapa kelemahan: rasemisasi asid amino berlaku, deaminasi sebahagian daripadanya, serta penguraian arginin menjadi ornitin dan urea dan pemusnahan sistin dan sistein.

Akhirnya, hidrolisis lengkap protein dijalankan dengan enzim proteolitik dalam keadaan yang sangat ringan. Hidrolisat enzimatik mengandungi bukan sahaja treptophan, tetapi juga glutamin dan asparagin. Hidrolisis enzimatik amat berharga dalam kes di mana ia diperlukan untuk mendapatkan peptida perantaraan hasil daripada hidrolisis separa.

Istilah "struktur utama" biasanya digunakan untuk merujuk kepada formula kimia protein, i.e. urutan di mana asid amino disambungkan oleh ikatan peptida. Konsep ini tidak mengambil kira sama ada interaksi elektrostatik antara kumpulan protein bercas positif dan negatif, atau daya van der Waals. Ikatan disulfida sistin, yang mampu membentuk "jambatan" antara bahagian berlainan rantai peptida yang sama atau rantai piptida yang berbeza, adalah kurang stabil daripada ikatan karbon-karbon atau ikatan peptida. Jambatan disulfida boleh membuka dan menutup semula di bahagian lain rantai peptida, melibatkan kumpulan sulfhidril yang lain. Oleh itu, peranan mereka dalam struktur protein boleh dipanggil perantaraan antara peranan ikatan kovalen yang lebih kuat dan ikatan lemah yang disebutkan di atas. Jambatan disulfida menjadikannya sukar untuk menganalisis urutan asid amino dalam protein.

Langkah pertama dalam mengkaji struktur utama protein dan peptida adalah untuk menentukan asid amino N-terminal, i.e. asid amino dengan kumpulan α-amino bebas. Asid amino ini boleh dibelah, diasingkan dan dikenal pasti dengan kaedah yang sesuai. Dengan mengulangi proses beberapa kali, adalah mungkin untuk menjalankan hidrolisis bertahap rantai peptida dari N-terminus dan mewujudkan urutan asid amino di dalamnya.

Saiz dan bentuk molekul protein.

Berat molekul molekul kecil boleh ditentukan dengan menurunkan takat beku atau dengan menaikkan takat didih larutannya, serta dengan menurunkan tekanan wap pelarut.

Penentuan pertama berat molekul protein adalah berdasarkan penentuan kimia unsur-unsur atau asid amino yang terkandung dalam protein dalam kuantiti yang sangat kecil.

Berat molekul protein berkisar antara beberapa ribu hingga beberapa juta (kebanyakan protein mempunyai berat molekul dalam julat puluhan hingga ratusan ribu). Protein kebanyakannya larut dalam air atau larutan garam, membentuk larutan yang mempunyai sifat koloid. Dalam tisu hidup, protein terhidrat sedikit sebanyak. Dalam larutan, protein sangat tidak stabil dan mudah mendakan apabila dipanaskan atau pengaruh lain, selalunya kehilangan sifat asalnya, termasuk. keterlarutan dalam pelarut awal (pembekuan, denaturasi).

Sebagai polimer asid amino, protein mengandungi kumpulan berasid (karboksilik) dan asas (amino terhidrat) bebas, yang menyebabkan molekul protein membawa kedua-dua cas negatif dan positif. Dalam larutan, protein berkelakuan seperti ion bipolar (amphatheric). Bergantung pada penguasaan sifat berasid atau asas, protein bertindak balas sebagai asid lemah atau sebagai bes lemah. Dengan penurunan pH (pengasidan) larutan, penceraian asid ditindas, dan penceraian alkali dipertingkatkan, akibatnya jumlah cas zarah protein menjadi positif dan dalam medan elektrik ia cenderung kepada katod. Dengan peningkatan pH (pengalkalian), pemisahan alkali ditindas dan penceraian asid meningkat, kerana zarah protein bercas negatif. Pada pH tertentu, dipanggil titik isoelektrik, pemisahan berasid adalah sama dengan yang beralkali, dan zarah secara keseluruhan menjadi tidak bergerak dalam medan elektrik.

Nilai titik isoelektrik adalah ciri setiap protein yang diberikan dan bergantung terutamanya pada nisbah kumpulan berasid dan asas, serta pada penceraian mereka, ditentukan oleh struktur molekul protein. Kebanyakan protein mempunyai titik isoelektrik dalam persekitaran yang sedikit berasid, tetapi terdapat juga protein dengan dominasi sifat alkali yang tajam. Pada titik isoelektrik, disebabkan kehilangan cas dan pengurangan penghidratan, zarah protein adalah paling tidak stabil dalam larutan dan lebih mudah membeku apabila dipanaskan, dan juga dimendakkan oleh alkohol atau agen lain.

Di bawah tindakan asid, alkali atau enzim proteolitik, protein mengalami hidrolisis, i.e. hancur dengan penambahan unsur air. Produk hidrolisis lengkap protein ialah asid amino. Peptida dan polipeptida terbentuk sebagai produk perantaraan hidrolisis. Produk berat molekul tinggi awal hidrolisis protein, albumoses (proteoses) dan pepton, belum dicirikan secara kimia dan, nampaknya, adalah polipeptida berat molekul tinggi.

Dalam molekul protein, sisa asid amino disambungkan oleh ikatan peptida -CO-NH-. Sehubungan itu, sebatian tersebut dipanggil peptida atau polipeptida (jika terdapat banyak sisa asid amino). Rantai polipeptida adalah asas kepada struktur molekul protein. Oleh kerana polipeptida boleh dibina daripada asid amino yang berbeza, diulang beberapa kali yang berbeza dan disusun dalam urutan yang berbeza, dan memandangkan protein mengandungi lebih daripada 20 asid amino, kemungkinan bilangan protein individu yang berbeza hampir tidak terhingga.

Kereaktifan protein juga sangat pelbagai, tk. ia termasuk radikal pelbagai asid amino, mengandungi kumpulan kimia yang sangat aktif. Kehadiran beberapa kumpulan atom yang terletak dalam satu urutan atau yang lain pada struktur tertentu molekul protein menentukan sifat unik dan sangat spesifik protein individu yang memainkan peranan biologi yang penting.

Molekul protein dibina daripada satu atau lebih rantai polipeptida, kadang-kadang ditutup ke dalam cincin dengan bantuan peptida, disulfida atau ikatan lain dan saling berkaitan.

Rantai peptida biasanya bergelung dan sering dikaitkan dengan agregat yang lebih besar. Oleh itu, molekul ribonuklease pankreas terdiri daripada satu rantai polipeptida yang mengandungi 124 sisa asid amino.

Urutan asid amino dalam rantai polipeptida menentukan struktur utama protein. Dari segi ruang, rantai polipeptida disusun dalam bentuk heliks tertentu, konfigurasi yang dikekalkan oleh ikatan hidrogen. Daripada heliks ini, yang paling biasa ialah α-helix, di mana 3.7 sisa asid amino setiap giliran. Susunan spatial rantai ini dipanggil struktur sekunder protein. Bahagian berasingan rantai polipeptida boleh disambungkan oleh disulfida atau ikatan lain, seperti yang berlaku dalam molekul ribonuklease antara 4 pasang sisa sistein, yang mana keseluruhan rantai boleh dilipat menjadi bola atau mempunyai konfigurasi kompleks tertentu. Lipatan atau belitan heliks yang mempunyai struktur sekunder ini dipanggil struktur tertier. Akhirnya, pembentukan agregat antara zarah yang mempunyai struktur tertier dianggap sebagai struktur kuaterner protein.

Struktur primer adalah asas molekul protein dan sering menentukan sifat biologi protein, serta struktur sekunder dan tertiernya. Sebaliknya, keterlarutan protein dan banyak sifat fizikokimia dan biologi bergantung kepada struktur sekunder dan tertier. Kehadiran struktur peringkat tinggi tidak diperlukan: ia boleh diterbalikkan muncul dan hilang. Oleh itu, banyak protein berserabut, seperti keratin rambut, kolagen tisu penghubung, fibroin sutera, dan lain-lain, mempunyai struktur berserabut dan dipanggil protein fibrillar. Dalam protein globular, zarah dilipat menjadi bola. Dalam sesetengah kes, peralihan dari keadaan globular ke keadaan fibrillar boleh diterbalikkan. Sebagai contoh, actomiosin protein serat otot, apabila kepekatan garam dalam larutan berubah, mudah berubah daripada bentuk fibrillar kepada bentuk globular dan sebaliknya.

Denaturasi protein disertai dengan kehilangan sifat asli protein (aktiviti biologi, keterlarutan). Denaturasi berlaku apabila larutan protein dipanaskan atau terdedah kepada beberapa agen. Denaturasi protein ialah kehilangan struktur sekunder dan tertier protein.

KATABOLISME PROTEIN.

Protein, seperti bahan organik lain yang membentuk badan, sentiasa dikemas kini. Secara purata, separuh hayat protein dalam tubuh manusia adalah kira-kira 80 hari, dan nilai ini berbeza dengan ketara bergantung pada jenis protein dan fungsinya. Terdapat protein tahan lama, hidrolisis yang berlaku hanya dalam lisosom dengan kehadiran enzim khas; protein jangka pendek, pemusnahan yang berlaku jika tiada enzim lisosom; protein yang tidak normal, tempoh transformasi mereka tidak melebihi 10-12 minit.

Biasanya, dalam badan orang dewasa, sehingga 2% daripada jumlah jisim protein dikemas kini setiap hari, i.e. 30-40g. Protein otot terutamanya terdegradasi. Kebanyakan asid amino yang terbentuk semasa hidrolisis protein (kira-kira 80%) digunakan semula untuk biosintesis protein, bahagian yang lebih kecil digunakan dalam sintesis produk khusus: contohnya, beberapa mediator, hormon, dll. Asid amino yang tidak termasuk dalam proses anabolik dimusnahkan, sebagai peraturan, sehingga produk akhir pengoksidaan. Dalam komposisi urea, tubuh manusia kehilangan 5-7 g nitrogen setiap hari, yang merupakan sebahagian daripada protein yang disintesis sebelum ini. Asid amino yang dibekalkan dengan protein makanan, tidak seperti monosakarida dan asid lemak, tidak disimpan di dalam badan. Untuk proses sintesis protein yang berterusan, bekalan asid amino yang diperlukan kepada badan adalah perlu. Ini menentukan nilai istimewa protein sebagai produk makanan. Dengan kekurangan protein, cachexia berkembang. Distrofi kanak-kanak, ciri beberapa bahagian Afrika Barat dan disebabkan oleh penurunan mendadak dalam pengambilan protein selepas beralih daripada penyusuan kepada diet yang kebanyakannya berkarbohidrat, dipanggil "kwashiorkor". Jumlah asid amino yang berlebihan digunakan sebagai bahan pemberi tenaga.

Enzim yang mempercepatkan hidrolisis protein dan polipeptida dalam tisu dipanggil proteinase tisu (cathepsin); mereka mempunyai kekhususan tindakan: cathepsin A, sebagai contoh, adalah enzim dengan aktiviti ektopeptidase, dan cathepsin B adalah dengan aktiviti endopeptidase. Aktiviti proteinase tertinggi diperhatikan dalam hati, limpa, dan buah pinggang.

Aktiviti terkawal proteinase tisu memastikan pembaharuan protein pada tahap yang diperlukan oleh badan, hidrolisis protein yang rosak dan asing, serta proteolisis separa yang diperlukan untuk pengaktifan enzim tertentu (pesin dan trepsin) dan hormon (insulin).

PENGESANAN DAN PENENTUAN.

Kehadiran protein dalam cecair biologi atau lain-lain boleh ditentukan oleh beberapa tindak balas kualitatif. Daripada tindak balas pemendakan, yang paling ciri adalah pembekuan semasa mendidih, pemendakan dengan alkohol atau aseton, asid, terutamanya asid nitrik. Ciri yang agak ketara ialah pemendakan protein oleh asid trichloroacetic atau sulfosalicylic. Dua reagen terakhir amat berguna untuk pengesanan protein dan untuk pemendakan kuantitatifnya daripada cecair biologi. Daripada tindak balas warna kepada protein, yang paling ciri adalah tindak balas biuret: pewarnaan ungu dengan garam kuprum dalam larutan alkali (ikatan peptida protein memberikan sebatian kompleks dengan tembaga). Satu lagi tindak balas ciri kepada protein ialah xantoprotein: pewarnaan kuning dalam mendakan protein daripada penambahan asid nitrik pekat. Tindak balas Millon (dengan garam merkuri dalam asid nitrik yang mengandungi asid nitrus) diteruskan dengan sisa fenolik tirosin, dan oleh itu hanya protein yang mengandungi tirosin yang memberikan warna merah. Sisa triptofan dalam protein memberikan tindak balas Adamkiewicz: pewarnaan ungu dengan asid asetik pekat dalam asid sulfurik pekat; tindak balas adalah disebabkan oleh asid glyoxylic, yang hadir sebagai bendasing dalam asid asetik, dan juga diperolehi dengan aldehid lain. Protein menimbulkan beberapa tindak balas lain yang bergantung kepada radikal asid amino yang terkandung di dalamnya.

KLASIFIKASI.

Pengelasan protein sebahagian besarnya bersyarat dan berdasarkan pelbagai ciri, selalunya rawak. Protein dibahagikan kepada haiwan, tumbuhan dan bakteria, fibrillar dan globular, otot, tisu saraf, dll. Memandangkan kepelbagaian protein yang luar biasa, tiada klasifikasi boleh dianggap memuaskan, kerana banyak protein individu tidak sesuai dengan mana-mana satu kumpulan. Adalah lazim untuk membahagikan protein kepada mudah (protein), hanya terdiri daripada sisa asid amino, dan kompleks (protein), juga mengandungi kumpulan prostetik (bukan protein).

Protein mudah dibahagikan kepada: albumin, globulin, prolamin, glutelin, skleroprotein, protamin, histon.

Protein kompleks dibahagikan kepada: nukleoprotein, mukoprotein, fosfoprotein, metaloprotein, lipoprotein.

PERTUKARAN DAN BIOSINTESIS.

Protein memainkan peranan penting dalam pemakanan manusia dan haiwan, menjadi sumber nitrogen dan asid amino penting. Dalam saluran penghadaman, protein dicerna menjadi asid amino, dalam bentuk yang diserap ke dalam darah dan menjalani transformasi selanjutnya. Enzim yang bertindak ke atas protein adalah protein sendiri. Setiap daripada mereka secara khusus memecahkan ikatan peptida tertentu dalam molekul protein. Enzim proteolitik saluran pencernaan termasuk: pepsin jus gastrik, trypsin jus pankreas dan sejumlah peptidase jus pankreas dan usus.

Biosintesis protein dalam badan adalah proses paling penting yang mendasari pertumbuhan dan perkembangan normal dan patologi, serta peraturan metabolisme melalui pembentukan enzim tertentu. Melalui biosintesis protein, pemindahan maklumat biologi, khususnya ciri-ciri keturunan, juga dijalankan.

PENGGUNAAN TERAPI.

Sebilangan protein dan produk protein menemui aplikasi terapeutik. Pertama sekali, ia melibatkan pemakanan terapeutik (pemakanan). Hidrolisat protein dan campuran asid amino digunakan untuk pemakanan parenteral. Protein serum digunakan untuk pengukuhan umum badan dan meningkatkan sifat perlindungannya. Akhirnya, banyak hormon (insulin, adrenocorticotropic dan hormon pituitari lain) dan enzim (pepsin, trypsin, chymotrepsin, plasmin) digunakan secara meluas dalam perubatan.

PROTEIN DAN PEMAKANAN.

Protein dalam pemakanan manusia tidak boleh digantikan oleh nutrien lain. Kekurangan protein dalam makanan membawa kepada gangguan kesihatan yang disebabkan oleh kerosakan dalam sintesis beberapa protein, enzim dan hormon penting.

Dengan diet tanpa protein, seseorang dengan berat 65 kg mengeluarkan 3.1-3.6 G nitrogen setiap hari, yang sepadan dengan pereputan 23-25 G protein tisu. Nilai ini mencerminkan perbelanjaan dalaman protein oleh orang dewasa. Walau bagaimanapun, keperluan manusia untuk protein makanan adalah lebih tinggi daripada nilai ini. Ini disebabkan oleh fakta bahawa asid amino protein makanan digunakan bukan sahaja untuk sintesis protein, tetapi sebahagian besar daripadanya digunakan sebagai bahan tenaga.

Jadual menunjukkan anggaran set makanan yang mengandungi jumlah harian protein.


Produk	Kuantiti produk dalam g	Jumlah protein dalam g	Produk	Kuantiti produk dalam g	Jumlah protein dalam g	Produk	Kuantiti produk dalam g	Jumlah protein dalam g



			Kentang			Kentang
Kentang

kesusasteraan:

Gaurowitz F. "Kimia dan Fungsi Protein", Mir Publishing House, Moscow 1965

Polimer, penyediaannya, sifat dan aplikasinya Kerja ujian >> Biologi

Juta. asal usul polimer dibahagikan kepada: Asli, biopolimer (polisakarida, tupai, asid nukleik... dan aplikasi – tupai, polisakarida, asid nukleik, plastik, elastomer, gentian. Semulajadi polimer. Hartanah, aplikasi...

Polimer (6)
Abstrak >> Fizik
...), poliamida, resin urea-formaldehid, tupai, beberapa organosilicon polimer. Polimer, makromolekul yang, bersama-sama dengan hidrokarbon ... spiral, ciri protein dan asid nukleik, juga terdapat dalam vinil polimer dan poliolefin...
tupai dan asid nukleik
Panduan Belajar >> Kimia
... protein(protein, dari protas Yunani - yang pertama, paling penting) dipanggil semula jadi molekul tinggi polimer..., yang molekulnya dibina daripada sisa asid amino. Ia adalah menakjubkan bahawa segala-galanya tupai... Asid nukleik ialah polimer yang terdiri daripada...

"Hidup adalah cara kewujudan badan protein"

F. Inggeris.

Tiada satu pun organisma hidup yang kita kenali boleh melakukannya tanpa protein. Protein berfungsi sebagai nutrien, mereka mengawal metabolisme, bertindak sebagai enzim - pemangkin untuk metabolisme, menggalakkan pemindahan oksigen ke seluruh badan dan penyerapannya, memainkan peranan penting dalam fungsi sistem saraf, adalah asas mekanikal penguncupan otot, mengambil bahagian. dalam pemindahan maklumat genetik, dsb.

Protein (polipeptida) - biopolimer yang dibina daripada sisa asid α-amino yang disambungkan peptida ikatan (amida). Biopolimer ini mengandungi 20 jenis monomer. Monomer ini adalah asid amino. Setiap protein dalam struktur kimianya adalah polipeptida. Sesetengah protein terdiri daripada beberapa rantai polipeptida. Kebanyakan protein mengandungi purata 300-500 sisa asid amino. Beberapa protein semulajadi yang sangat pendek, 3-8 asid amino panjang, dan biopolimer yang sangat panjang, lebih daripada 1500 asid amino panjang, diketahui. Pembentukan makromolekul protein boleh diwakili sebagai tindak balas polikondensasi asid α-amino:

Asid amino bersambung antara satu sama lain kerana pembentukan ikatan baru antara atom karbon dan nitrogen - peptida (amida):

Daripada dua asid amino (AA) anda boleh mendapatkan dipeptida, daripada tiga - tripeptida, daripada bilangan AA yang lebih besar anda boleh mendapatkan polipeptida (protein).

Fungsi protein

Fungsi protein dalam alam semula jadi adalah universal. Protein adalah sebahagian daripada otak, organ dalaman, tulang, kulit, garis rambut, dll. sumber utamaα - asid amino untuk organisma hidup adalah protein makanan, yang, sebagai hasil daripada hidrolisis enzimatik dalam saluran gastrousus, memberikanα - asid amino. banyakα - asid amino disintesis dalam badan, dan ada yang diperlukan untuk sintesis protein α Asid amino tidak disintesis dalam badan dan mesti dibekalkan dari luar. Asid amino sedemikian dipanggil penting. Ini termasuk valine, leucine, threonine, methionine, tryptophan, dan lain-lain (lihat jadual). Dalam sesetengah penyakit manusia, senarai asid amino penting semakin berkembang.

· fungsi pemangkin - dijalankan dengan bantuan protein tertentu - pemangkin (enzim). Dengan penyertaan mereka, kelajuan pelbagai reaksi metabolik dan tenaga dalam badan meningkat.

Enzim memangkinkan tindak balas pemisahan molekul kompleks (katabolisme) dan sintesisnya (anabolisme), serta replikasi DNA dan sintesis templat RNA. Beberapa ribu enzim diketahui. Antaranya, contohnya, pepsin, memecahkan protein semasa penghadaman.

· fungsi pengangkutan - pengikatan dan penghantaran (pengangkutan) pelbagai bahan dari satu organ ke organ yang lain.

Jadi, protein sel darah merah, hemoglobin, bergabung dengan oksigen dalam paru-paru, bertukar menjadi oksihemoglobin. Mencapai organ dan tisu dengan aliran darah, oksihemoglobin dipecahkan dan mengeluarkan oksigen yang diperlukan untuk memastikan proses oksidatif dalam tisu.

· Fungsi pelindung - pengikatan dan peneutralan bahan yang memasuki badan atau hasil daripada aktiviti penting bakteria dan virus.

Fungsi perlindungan dilakukan oleh protein tertentu (antibodi - immunoglobulin) yang terbentuk dalam badan (fizikal, kimia dan pertahanan imun). Sebagai contoh, fibrinogen, protein plasma darah, melakukan fungsi perlindungan dengan mengambil bahagian dalam pembekuan darah dan dengan itu mengurangkan kehilangan darah.

· Fungsi kontraktil (aktin, miosin) - akibat daripada interaksi protein, terdapat pergerakan dalam ruang, penguncupan dan kelonggaran jantung, dan pergerakan organ dalaman yang lain.

· fungsi struktur Protein membentuk asas struktur sel. Sebahagian daripada mereka (kolagen tisu penghubung, rambut, kuku dan keratin kulit, elastin dinding vaskular, keratin bulu, fibroin sutera, dll.) melaksanakan fungsi struktur yang hampir eksklusif.

Dalam kombinasi dengan lipid, protein terlibat dalam pembinaan membran sel dan pembentukan intrasel.

· Fungsi hormon (kawal selia). - keupayaan untuk menghantar isyarat antara tisu, sel atau organisma.

Menjalankan protein-pengatur metabolisme. Ia merujuk kepada hormon yang terbentuk dalam kelenjar endokrin, beberapa organ dan tisu badan.

· fungsi pemakanan - dijalankan oleh protein simpanan, yang disimpan sebagai sumber tenaga dan jirim.

Contohnya: kasein, albumin telur, protein telur memastikan pertumbuhan dan perkembangan janin, dan protein susu berfungsi sebagai sumber pemakanan untuk bayi yang baru lahir.

Pelbagai fungsi protein ditentukan oleh komposisi asid α-amino dan struktur makromolekulnya yang sangat teratur.

Sifat fizikal protein

Protein adalah molekul yang sangat panjang yang terdiri daripada unit asid amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida. Ini adalah polimer semula jadi, berat molekul protein berkisar antara beberapa ribu hingga beberapa puluhan juta. Sebagai contoh, albumin susu mempunyai berat molekul 17400, fibrinogen darah - 400,000, protein virus - 50,000,000. Setiap peptida dan protein mempunyai komposisi dan urutan sisa asid amino dalam rantai yang ditentukan dengan ketat, yang menentukan kekhususan biologi mereka yang unik. Bilangan protein mencirikan tahap kerumitan organisma (E. coli - 3000, dan dalam tubuh manusia terdapat lebih daripada 5 juta protein).

Protein pertama yang kita kenali dalam hidup kita ialah albumin telur ayam - ia sangat larut dalam air, ia membeku apabila dipanaskan (apabila kita menggoreng telur), dan apabila disimpan lama dalam haba, ia akan runtuh, telur menjadi busuk. Tetapi protein tersembunyi bukan sahaja di bawah kulit telur. Rambut, kuku, kuku, bulu, bulu, kuku, lapisan luar kulit - semuanya hampir keseluruhannya terdiri daripada protein lain, keratin. Keratin tidak larut dalam air, tidak menggumpal, tidak pecah di bumi: tanduk haiwan purba dipelihara di dalamnya serta tulang. Dan protein pepsin yang terkandung dalam jus gastrik mampu memusnahkan protein lain, ini adalah proses penghadaman. Inreferon protein digunakan dalam rawatan rhinitis dan selesema, kerana. membunuh virus yang menyebabkan penyakit ini. Dan protein racun ular mampu membunuh seseorang.

Klasifikasi protein

Dari sudut pandangan nilai pemakanan protein, ditentukan oleh komposisi asid amino mereka dan kandungan yang dipanggil asid amino penting, protein dibahagikan kepada sepenuhnya dan rosak . Protein lengkap adalah terutamanya protein yang berasal dari haiwan, kecuali gelatin, yang diklasifikasikan sebagai protein tidak lengkap. Protein yang tidak lengkap kebanyakannya berasal dari sayuran. Walau bagaimanapun, sesetengah tumbuhan (kentang, kekacang, dll.) mengandungi protein lengkap. Daripada protein haiwan, protein daging, telur, susu, dan lain-lain amat berharga untuk badan.

Sebagai tambahan kepada rantai peptida, banyak protein juga mengandungi serpihan asid bukan amino; mengikut kriteria ini, protein dibahagikan kepada dua kumpulan besar - mudah dan kompleks protein (protein). Protein ringkas hanya mengandungi rantai asid amino, protein kompleks juga mengandungi serpihan bukan asid amino ( Sebagai contoh, hemoglobin mengandungi zat besi).

Mengikut jenis struktur umum, protein boleh dibahagikan kepada tiga kumpulan:

1. protein fibrillar - tidak larut dalam air, membentuk polimer, strukturnya biasanya sangat teratur dan dikekalkan terutamanya oleh interaksi antara rantai yang berbeza. Protein yang mempunyai struktur filamen memanjang. Rantai polipeptida bagi banyak protein fibril adalah selari antara satu sama lain di sepanjang satu paksi dan membentuk gentian panjang (fibril) atau lapisan.

Kebanyakan protein fibrillar tidak larut dalam air. Protein fibrillar termasuk, sebagai contoh, α-keratin (ia menyumbang hampir keseluruhan berat kering rambut, protein bulu, tanduk, kuku, kuku, sisik, bulu), kolagen - protein tendon dan rawan, fibroin - protein sutera).

2. Protein globular - larut air, bentuk umum molekul adalah lebih kurang sfera. Antara protein globular dan fibrillar, subkumpulan dibezakan. Protein globular termasuk enzim, imunoglobulin, beberapa hormon yang bersifat protein (contohnya, insulin), serta protein lain yang menjalankan fungsi pengangkutan, pengawalseliaan dan tambahan.

3. Protein membran - mempunyai domain yang melintasi membran sel, tetapi sebahagian daripadanya menonjol dari membran ke dalam persekitaran antara sel dan sitoplasma sel. Protein membran melakukan fungsi reseptor, iaitu, mereka menjalankan penghantaran isyarat, dan juga menyediakan pengangkutan transmembran pelbagai bahan. Protein pengangkut adalah khusus, setiap daripadanya hanya membenarkan molekul tertentu atau jenis isyarat tertentu melalui membran.

Protein adalah sebahagian daripada makanan haiwan dan manusia. Organisma hidup berbeza daripada organisma bukan hidup terutamanya dengan kehadiran protein. Organisma hidup dicirikan oleh pelbagai jenis molekul protein dan keteraturannya yang tinggi, yang menentukan organisasi organisma hidup yang tinggi, serta keupayaan untuk bergerak, mengecut, membiak, keupayaan untuk metabolisme dan kepada banyak proses fisiologi.

Struktur protein

Fischer Emil Jerman, Ahli kimia organik dan biokimia Jerman. Pada tahun 1899 beliau mula bekerja pada kimia protein. Menggunakan kaedah halus untuk menganalisis asid amino, yang diciptanya pada tahun 1901, F. adalah yang pertama menjalankan penentuan kualitatif dan kuantitatif produk pembelahan protein, menemui valine, proline (1901) dan hydroxyproline (1902), dan secara eksperimen membuktikan bahawa amino sisa asid dihubungkan bersama oleh ikatan peptida; pada tahun 1907 dia mensintesis polipeptida 18 anggota. F. menunjukkan persamaan polipeptida sintetik dan peptida yang diperoleh hasil daripada hidrolisis protein. F. juga mengkaji tanin. F. mewujudkan sekolah ahli kimia organik. Ahli Koresponden Asing Akademi Sains St. Petersburg (1899). Hadiah Nobel (1902).

KEMENTERIAN PENDIDIKAN PERSEKUTUAN RUSIA

UNIVERSITI NEGERI ALTAI

Fakulti kimia

Kerja kursus

Topik: Struktur polimer, biopolimer

Struktur protein

Kerja selesai:

Pelajar tahun 4 Eremenko E.A.

Disemak:

Calon Sains Kimia, Profesor Madya Shipunov B.P.

"___" _____________ 2002

Gred_______________

_______________________

(tandatangan pengurus)

Barnaul 2002

Perkataan "polimer" secara harfiah bermaksud - banyak segmen (dari bahasa Yunani polus-banyak dan teros-bahagian, segmen).

Istilah ini merangkumi semua bahan yang molekulnya dibina daripada banyak unsur, atau pautan. Unsur-unsur ini termasuk kedua-dua atom individu dan (lebih kerap) kumpulan kecil atom yang disambungkan oleh ikatan kimia. Contoh polimer dengan unsur yang terdiri daripada atom asas ialah apa yang dipanggil "sulfur plastik". Ia diperoleh dengan menuang sulfur cair (pada suhu yang sesuai) ke dalam air sejuk. Struktur sulfur polimer boleh diwakili sebagai rantaian atom yang dihubungkan antara satu sama lain oleh ikatan kimia.

Dalam keadaan ini, sifat fizikal sulfur adalah berbeza daripada sulfur kristal atau batuan biasa - ia lebih tipikal bagi polimer seperti getah. Lembut, sangat elastik dan lut sinar, tidak seperti bahan kristal, ia tidak mempunyai takat lebur tertentu. Apabila suhu meningkat, sulfur mula-mula melembut dan kemudian mengalir sebagai cecair yang sangat likat. Walau bagaimanapun, sulfur polimer tidak stabil dan, pada suhu bilik, kembali kepada bentuk serbuk atau kristal biasa selepas beberapa hari.

Bagi kebanyakan polimer, unsur pengulangan struktur ialah sekumpulan kecil atom yang disambungkan dengan cara tertentu. Salah satu polimer paling mudah dari segi struktur kimia - polietilena mempunyai kumpulan CH 2 sebagai unsur berulang.

Molekul awal dari mana polimer terbentuk dipanggil unit monomer (dari bahasa Yunani monos- bujang). Seperti yang ditunjukkan oleh contoh ini, unit monomer tidak selalunya elemen rantai berulang.

Walau bagaimanapun, pautan berantai tidak selalunya sama. Banyak polimer terbentuk melalui interaksi dua jenis unit monomerik atau sebatian kimia. Ini menghasilkan struktur seperti

di mana pautan [A] dan [B] kerap berselang seli sepanjang keseluruhan rantai.

Dalam jenis polimer lain (dipanggil kopolimer), nisbah dua unit yang berbeza [A] dan [B] tidak tetap, dan susunannya dalam rantai biasanya rawak, contohnya.

Struktur ini adalah tipikal untuk banyak getah sintetik.

Salah satu pautan, katakan B, boleh menyambung dengan A bukan sahaja di hujung, tetapi juga pada titik ketiga. Ini membolehkan rantaian bercabang keluar:

Polimer sedemikian boleh "tumbuh" dari setiap titik cawangan, membentuk struktur tiga dimensi yang sangat bercabang kompleks.

Setakat ini, kami tidak memberi perhatian kepada isu itu tentang nombor unit asas dalam molekul, perlu untuk bahan dikelaskan sebagai polimer. Apakah nombor ini yang membentuk konsep lot?

Tiada jawapan yang tepat untuk soalan ini. Secara umumnya, sebarang nombor dua atau lebih sepadan dengan polimer. Walau bagaimanapun, polimer yang mengandungi beberapa unit biasanya dipanggil dimer, trimer, tetramer, dsb., mengikut bilangan molekul awal atau unit monomer yang termasuk di dalamnya, dan istilah polimer (lebih tepat, polimer tinggi ) merujuk kepada kes apabila bilangan pautan yang disertakan dalam rantai itu cukup besar. Bilangan minimum unit monomer polimer tinggi ialah kira-kira 100. Bilangan maksimum unit secara teorinya tidak terhad

2.1. gentian

Di antara polimer semula jadi yang mempunyai kepentingan industri, tempat yang paling penting diduduki oleh gentian kedua-dua tumbuhan dan haiwan.

Sifat utama gentian adalah kekuatan tegangannya yang tinggi. Sifat khusus ini disebabkan oleh susunan molekul tertentu dalam struktur gentian. Gentian biasanya mengandungi kristal dan kristal yang sangat kecil, dan kristal ini memanjang, atau "berorientasikan" di sepanjang gentian supaya molekul rantai panjang selari atau hampir selari dengan paksi gentian. Susunan geometri rantai sedemikian paling berkesan menentang ubah bentuk atau pemusnahan struktur di bawah pengaruh daya tegangan.

Sejak zaman purba, serat semulajadi telah digunakan secara meluas, yang berasaskan bahan kimia - selulosa. Ia mempunyai struktur rantai yang agak kompleks, pautan berulangnya ialah sebatian C 6 H 10 O 5.

Gentian semula jadi penting industri lain termasuk bulu dan sutera. Ini adalah produk asal haiwan. Kelenjar ulat sutera merembeskan gentian sutera, dari mana kepompong terbentuk. Dari sudut pandangan kimia, bulu dan sutera adalah protein, kelas bahan yang sangat besar yang diedarkan secara meluas dalam dunia tumbuhan dan haiwan.

Protein berbeza daripada polimer yang telah dipertimbangkan kerana rantainya dibina daripada unsur-unsur berulang struktur kimia yang tidak sama. Formula umum pautan asas rantai protein

di mana kumpulan R secara amnya berbeza pada setiap pautan di seluruh rantai dan boleh sepadan dengan mana-mana lebih daripada 25 asid amino. Protein yang berbeza dicirikan oleh set yang berbeza dan nisbah kuantitatif asid amino ini.

2.2. Getah

Getah asli untuk kegunaan industri diperoleh daripada jus hevea Brazil. Jus (lateks) ini adalah cecair seperti susu di mana getah terampai dalam bentuk globul mikroskopik.

Terdapat satu lagi pokok yang getahnya mengandungi sejenis getah yang dipanggil gutta-percha. Molekul gutta-percha dan getah dibina daripada unit yang sama (isoprena), hanya berbeza dalam struktur.

Sifat luar biasa getah diketahui umum. Kekuatan tegangan dan daya tahan yang tinggi pernah memisahkan getah ke dalam kelas bahan unik yang berasingan.

2.3. polimer biologi

Struktur badan haiwan dan manusia memberikan banyak contoh penggunaan sifat fizikal dan kimia pelbagai bahan polimer mengikut sifat.

Otot dibina daripada berkas gentian, yang merupakan bentuk protein. Fungsi utama otot adalah, sudah tentu, pemindahan tenaga kimia yang diterima daripada otot ke dalam kerja mekanikal, tetapi kerana otot mempunyai beberapa sifat elastik getah, sistem otot bertindak sebagai pad yang menyerap hentakan dan melindungi dalaman. organisma daripada kerosakan.

Gam dan gelatin diperoleh daripada protein fibrillar lain - kolagen, protein utama kulit.

Kekuatan kulit, yang dicapai dengan rawatan kimia (penyamakan) kulit, adalah disebabkan oleh rangkaian gentian kolagen yang membentuknya.

3.1. gentian

Di antara gentian, kita mesti membezakan antara sintetik, i.e. mereka yang molekul besarnya dibina atau disintesis daripada sebatian kimia yang sangat mudah, dan yang diperoleh daripada polimer semula jadi (biasanya selulosa) melalui pemprosesan kimia ke dalam bentuk lain. Kedua-dua jenis polimer ini digabungkan di bawah nama biasa gentian kimia. Untuk penghasilan gentian filamen berterusan, polimer permulaan mestilah cecair - dalam bentuk cair atau larutan. Selulosa, sebagai bahan yang mungkin untuk tujuan sedemikian, mempunyai kelemahan yang besar - ia bukan sahaja tidak cair, tetapi juga tidak larut sama ada dalam air atau dalam pelarut organik biasa. Oleh itu, untuk menggunakan selulosa, ia mesti diproses. Satu rawatan adalah untuk merawat selulosa dengan asid asetik untuk menukarnya kepada selulosa asetat. Selulosa asetat sangat larut dalam pelarut organik, seperti aseton; dalam kes ini, larutan sirap yang sangat likat terbentuk, yang boleh dipaksa melalui spinneret berbilang saluran yang mengandungi bilangan lubang halus yang diperlukan; akibatnya, seikat gentian halus diperolehi, yang, selepas lukisan dan penyejatan pelarut, membentuk benang selulosa asetat yang berterusan. Dalam satu lagi jenis jisim cecair tersemperit selulosa diubah suai secara kimia diproses, menukarnya kepada selulosa asal. Produk ini, yang dikenali sebagai sutera viscose, adalah contoh gentian selulosa yang dijana semula.