Протеинова химична формула: Детайли

За пълен живот човек се нуждае протеини, мазнини, въглехидрати. Формулата на протеинова молекула има сложна структура. Помислете за конкретния състав, както и стойността на протеиновите съединения за живия организъм.

изследване

Протеините са особено важни за жизнената активност на организмите. По отношение на сухото тегло, процентната им концентрация се оценява на 60%. Всяко такова съединение има свои физически свойства. Структурна формула протеините влияят както върху химичните им свойства, така и върху биологичното им значение.

От втората половина на ХІХ век се провеждат фундаментални изследвания на структурата и значението на протеиновите молекули. Учените систематично идентифицират нови отличителни характеристики на протеиновите съединения, обмислят областите на тяхното приложение. Налице е наука за протеомиката, в която се изучава протеиновата формула, нейните характеристики.

Пептидите и протеините създават уникален свят, който се изучава от различни естествени науки.

Клас характеристики

Протеините са високомолекулни съединения, които съдържат азот. Техните молекули са съставени от остатъци от различни аминокиселини, свързани заедно с амидни връзки.

Формиране на идеи за структурата на протеиновите молекули

Първите опити за разбиране на структурата на протеините, формулата на тези съединения, са направени още през XVIII-XIX век. Именно в този исторически период веществата със сходни свойства бяха изолирани от мускулите, кръвта, млякото. Получените съединения се коагулират при високи температури, образуват вискозни и лепкави разтвори във вода, а когато изгарят, се усеща миризмата на естествена вълна.

През 1728 г. Beccari е успял да изолира от обикновеното пшенично брашно вещество, наречено глутен. Протеиновата формула е неизвестна, но е сходна по свойство с белтъка.

Разграждането на протеиновите молекули играе важна роля в изследването на тяхната структура. Brakonno прекарва много часове в разлагане на животински тъкани в кисела среда. След неутрализиране на сместа, те получават филтрат, в процеса на изпаряване на който е получен гликоген. Изследователят е успял да изолира първата аминокиселина от протеиновата молекула.

Химичната формула на протеина е открита едва през 1846 година. След многобройни експерименти в тези органични съединения бяха открити сяра, въглерод, фосфор и азот.

Теорията на протеините беше предложена от холандския лекар и химик Малдър, белтъчната формула бе определена.

Теории за структурата на протеиновите молекули

След изследване на елементния състав, белтъчната формула се определя като смес от радикали и амино групи. След подробно проучване на продуктите, образувани по време на процеса на протеинова хидролиза, химикът Данилевски успя да открие присъствието на пептид (амидна връзка) в техните съединения.

Германският химик Фишър напредна със смела теория, наречена елементарна серия, получаваща яйчен албумин. Че той се смята за "бащата на химията на протеиновите съединения".

Изследването на немския учен помогна да се разбере структурата на протеина. Химичната формула на тези съединения не е установена от него, но Фишър потвърждава линейното подреждане в структурата на протеиновите молекули на аминокиселинните остатъци.

Той е в състояние да обясни разнообразието на тези високомолекулни съединения с помощта на различни места на аминокиселинни фрагменти в биополимера.

За идентифициране на величината молекулно тегло протеинови съединения се използват центрофуга. Учените са успели не само да изолират ензимите от семената на канавалия, но и да получат трипсинови и пепсинови кристали.

В средата на миналия век Полинг разработи модел на вторичната протеинова структура, наречена алфа спирала. Постепенно се дешифрират третичните структури на инсулина, хемоглобина и се синтезира инсулин.

Особености на протеиновата структура

В момента никой от биохимиците не се съмнява, че протеините са в основата на структурата на живите организми. Те се характеризират с висока степен на подреденост, разнообразие. Движението, свиването на мускулите е резултат от работата на протеиновите молекули. Животът е невъзможен без пълноценен метаболизъм в организмите. Активността на всички метаболитни процеси се регулира от протеинови ензими.

В природата има около 1012 различни протеини, които осигуряват функционирането на 106 вида организми, които имат различна структура. Такова разнообразие от протеинови молекули позволява различни комбинации от аминокиселинни остатъци, индивидуални за всеки жив организъм.

Например, клетка на Е. coli съдържа около три хиляди различни протеини, а тялото ни има около петдесет хиляди протеинови молекули. Има много сравнителни прости структури в естествени биополимери, които са представени от аминокиселини, които са комбинирани с полипептидни връзки.

Каква е формулата на протеините? Химията не дава категоричен отговор на този въпрос. Освободени са двадесет незаменими аминокиселини, които се комбинират в различни последователности, образувайки различни протеинови молекули.

Например, ако има две източници на аминокиселини, тогава могат да се образуват само два варианта на пептиди. С четири изходни мономера могат да бъдат получени двадесет и четири изомера.

Когато се комбинира двадесет аминокиселини 2.4 се формира за 1018 съставни формули. В природата няма случайни комбинации, всеки вид се характеризира със специфичен набор от протеини, който се счита за наследствена информация, която е кодирана в структурата на ДНК.

Благодарение на информацията, която е кодирана в първичната структура на протеиновата молекула, е възможно да се извърши протеинов синтез. Линейната полипептидна верига спонтанно се завърта в триизмерна структура. Образуването на триизмерна структура не се случва случайно, а в определен ред, съгласно информацията, съдържаща се в комбинацията аминокиселини.

Съдържание на протеин в живите организми

Тъй като общата формула на протеините потвърждава наличието на въглерод, азот и кислород в тях, можем да приемем количественото съдържание на тези елементи в живия организъм. При хората органите и тъканите са толкова богати на протеинови молекули, колкото е възможно. Много от тези биополимери се разтварят във вода. Максималното съдържание на протеин се открива в далака, белите дробове и мускулите (около 80% от сухата маса).

Като източник на протеини са растенията и микроорганизмите. За да се изследват структурните особености на тези високомолекулни съединения, те първоначално се изолират от мускули, кръв, вълна и коса.

Характерни особености

Какъв е елементният състав на протеиновите молекули? Като процент, в такива съединения почти половината е въглерод, около 20% е кислород, 15% е азот, около 7% е азот, а сяра, фосфор, магнезий, манган и желязо присъстват в малки количества. За азотсъдържащи съединения, които включват протеинови молекули, отбелязваме:

• постоянен процент на азот (около 16% от сухия остатък);
• наличието на аминокиселини - структурни фрагменти;
• амидни връзки между аминокиселинни остатъци;
• високо молекулно тегло;
• сложна структура на полипептидни връзки, която характеризира биологичните и физико-химичните параметри на протеините.

За откриване на мономери се използва кисела, алкална или ензимна хидролиза. Тази техника е една от основните възможности за качествен анализ на протеиновите молекули.

Аминокиселини: характеристики, свойства

А-аминокиселините са получени от карбоксилни киселини, където водороден атом е заместен с амино група.

Имайте предвид, че тази структура е типична за всички аминокиселини, които са включени в естествените протеини.

Част от полипептидите се състои от мономерен източник, който позволява техния качествен анализ. Сред специфичните свойства на протеините е необходимо да се спомене възможността за денатурация, съпроводена с загуба на основни химически и физични параметри, както и загубата на биологични функции. В този процес пептидните връзки се разрушават, няма възможност за възстановяване на биополимера.

Протеиногенни аминокиселини

Всички аминокиселини, които съставляват протеинови молекули, се наричат ​​протеиногенни.

Те принадлежат към L-аминокиселини, съдържат аминогрупа в α-позиция. Например, глицинът е най-простият представител на този клас съединения. Има разделение на структурата, киселинно-алкалните характеристики, биологичните ефекти.

Тази версия на физиологичната класификация на аминокиселините е условна, зависи от индивидуалните характеристики на живия организъм. Единадесет есенциални аминокиселини са необходими за правилното израстване на пилето.

Тези организми, които не са запазили в процеса на еволюция на есенциални киселини, са принудени да консумират липсващите съединения за изграждането на протеинови молекули с храна.

заключение

Разграничават се първични, вторични, третични, както и четвъртични структури на протеинови молекули, всяко ниво има свои отличителни характеристики. Най-простата е първичната структура, характеризираща се с комбинация от аминокиселинни остатъци. Вторичната структура включва полагане на веригата в специфична последователност, използвайки водородни връзки, получавайки спирала.

Пространственото разположение на полипептидната верига образува третична структура. Протеините се разделят на кълбовидни форми, които имат елипсовиден вид. Има фибрилар, характеризиращ се с продълговата форма. Някои биополимери имат кватернерна структура, образувана от комплекс химически връзки.