Хімія. Рівень стандарту. 10 клас. Григорович

§ 31. Білки

Пригадайте: з курсу біології просторову будову молекул білків.

Білки — похідні амінокислот

Білки — природні високомолекулярні сполуки, молекули яких складаються із залишків молекул амінокислот, які сполучені один з одним пептидними зв'язками.

Білки є полімерами, мономерами яких є амінокислоти. Зазвичай білки містять 100 і більше залишків молекул амінокислот. Більшість білків людського організму містять кілька сотень амінокислотних залишків. Отже, молекулярна маса білків коливається від декількох тисяч до декількох мільйонів.

За складом білки поділяють на протеїни — прості білки, що складаються із залишків молекул амінокислот, і протеїди — складні білки, що складаються із залишків молекул амінокислот і різних небілкових речовин, зокрема йонів металічних елементів.

Хімічні властивості білків

1. Денатурація білків. Під дією різних чинників білки можуть розкладатися, втрачаючи свою специфічну просторову будову. Руйнування просторової структури білка зі збереженням його первинної структури називають денатурацією. Вона відбувається під час нагрівання, зміни кислотності середовища, дії випромінювання або розчинів солей важких металічних елементів та органічних розчинників. Прикладами денатурації є згортання яєчних білків під час варіння яєць або ущільнення білків молока під час скисання.

2. Гідроліз білків. Інша хімічна властивість білків — здатність до гідролізу в кислому або лужному середовищі. Під час гідролізу розриваються пептидні зв'язки і відбувається розщеплення поліпептидного ланцюга. Повний гідроліз до окремих амінокислот відбувається під час тривалого нагрівання білків з концентрованою хлоридною кислотою:

Після потрапляння білкових речовин у шлунок під дією хлоридної кислоти і ферменту пепсину відбувається їх гідроліз. Організм людини засвоює білкові речовини тільки у вигляді суміші амінокислот.

3. Кольорові реакції білків. Для виявлення білків або окремих амінокислот у їхньому складі використовують спеціальні якісні реакції, які називають кольоровими реакціями білків.

Так, у разі дії на слаболужний розчин білка розчину купрум(ІІ) сульфату розчин набуває фіолетово-синього забарвлення, що зумовлене зв'язуванням йонів Купруму Cu2+ поліпептидами (мал. 31.1). Цю реакцію називають біуретовою, вона є універсальною для всіх білків, оскільки виявляє наявність пептидних зв'язків.

Мал. 31.1. У пробірці знизу — осад купрум(ІІ) гідроксиду, що не прореагував, у верхній частині сполука Купруму з поліпептидним ланцюгом

За допомогою ксантопротеїнової реакції можна виявити ароматичні амінокислоти у складі білків, наприклад тирозин, триптофан, фенілаланін тощо. Для проведення цієї реакції на білок або його розчин діють концентрованою нітратною кислотою. За наявності залишків ароматичних амінокислот білок забарвлюється у жовтий колір (мал. 31.2, а). Після додавання в реакційну суміш розчину амоніаку колір білка поглиблюється і стає жовтогарячим (мал. 31.2, б).

Мал. 31.2. Колір білка в ксантопротеїновій реакції після додавання нітратної кислоти (а) та після додавання розчину амоніаку (б)

Біологічне значення білків

Білки у живих організмах виконують найрізноманітніші функції, що ви вивчали на уроках біології. Згадаймо найважливіші з них.

Усі без винятку хімічні реакції в організмі відбуваються за наявності спеціальних каталізаторів — ферментів (або ензимів), що являють собою білкові молекули. Вони прискорюють реакції в мільйони разів, причому кожну реакцію каталізує певний фермент.

Деякі білки виконують транспортну функцію — переносять молекули або йони в місця синтезу або накопичення речовин. Наприклад, білок гемоглобін у складі еритроцитів переносить кисень до тканин і вуглекислий газ від них, а білок міоглобін запасає кисень у м'язах.

Білки — це будівельний матеріал клітин, із них побудовані тканини організму.

Білки-рецептори сприймають і передають сигнали, що надходять від сусідніх клітин або з навколишнього середовища. Наприклад, дію світла на сітківку ока сприймає білок родопсин.

Білки життєво необхідні будь-якому організму і тому є найважливішою складовою частиною харчових продуктів. У процесі травлення вони гідролізуються до амінокислот, що є сировиною для синтезу інших білків, необхідних організму.