Хімія. Повторне видання. 9 клас. Попель

§ 38. Амінокислоти. Білки

Матеріал параграфа допоможе вам:

• відрізняти амінокислоти і білки від інших органічних сполук;
• отримати інформацію про амінооцтову кислоту;
• з’ясувати склад і властивості білків;
• дізнатися про значення амінокислот і білків для живих організмів.

Значна кількість органічних речовин — це нітрогеновмісні сполуки. Серед них дуже важливу роль у природі відіграють амінокислоти і білки.

Амінокислоти. Якщо в молекулі метану один атом Гідрогену замінити на аміногрупу -ΝΗ₂(одновалентний залишок молекули амоніаку ΝΗ₃), а другий — на карбоксильну групу -СООН, то отримаємо молекулу амінокислоти:

Амінокислоти — похідні вуглеводнів, у молекулах яких є аміно- і карбоксильні групи.

Амінокислоти можна також вважати похідними карбонових кислот, у молекулах яких деякі атоми Гідрогену вуглеводневих залишків заміщені на групи атомів -NH₂.

Залишки молекул двадцяти амінокислот¹ є складниками молекул білків. В організмах людини і тварин утворюється лише частина цих амінокислот, а решта надходить під час харчування.

¹ Такі амінокислоти називають незамінними.

Найпростіша амінокислота — амінооцтова NH₂CH₂COOH (мал. 115). Її тривіальна назва — гліцин², а хімічна — аміноетанова кислота.

² Назва походить від грецького слова glykys — солодкий.

Мал. 115. Модель молекули амінооцтової кислоти

Амінооцтова кислота — кристалічна речовина із солодким смаком (мал. 116), розчинна у воді. Її використовують у медицині, а також для добування інших органічних сполук.

Мал. 116. Амінооцтова кислота

Білки. За певних умов амінокислоти можуть реагувати одна з одною. Продуктами цих реакцій є білки.

Білки — високомолекулярні¹ органічні сполуки, молекули яких складаються із фрагментів молекул амінокислот.

¹ Так називають сполуки, у молекулах яких міститься величезна кількість атомів. До них належать, зокрема, крохмаль, целюлоза, поліетилен.

Відомо дуже багато білків. Вони здійснюють і регулюють обмін речовин у клітинах, водночас слугуючи для них «будівельним» матеріалом. Білки реагують на зміну зовнішнього середовища, пристосовуючись до нових умов. Вони забезпечують рухову діяльність організму, а деякі (так звані білки-антитіла) захищають його від чужорідних тіл. Усі хімічні реакції в клітинах відбуваються за безпосередньою участю білків-ферментів, які відіграють роль каталізаторів. Отже, білки виконують в організмі різні функції — енергетичну, будівельну, сигнальну, рухову, захисну, каталітичну.

В організмах тварин і людини більше білків, ніж у рослинах. Вони є у м’язовій і нервовій тканинах, шкірі, волоссі, нігтях.

Синтезувати білки (як і вуглеводи) безпосередньо з неорганічних речовин здатні лише рослини і деякі бактерії. Загальна схема цього процесу:

До організмів тварин і людини білки надходять із їжею. Вони розщеплюються ферментами на амінокислоти, з яких утворюються інші білки, властиві організмові.

В усіх білках містяться п’ять основних елементів — Карбон (його масова частка становить 50-55 %), Оксиген (21,5-23,5 %), Нітроген (15-17 %), Гідроген (6,5-7,3 %), Сульфур (0,3-2,5 %), а також невелика кількість Фосфору, Йоду, Феруму, інших елементів.

Білки мають високі значення молекулярних мас — від десятків тисяч до кількох мільйонів. Ці сполуки, як крохмаль і целюлоза, є біологічними полімерами. Їхні хімічні формули дуже складні.

Кожний білок відрізняється від інших набором амінокислотних залишків, послідовністю їхнього сполучення в молекулі, просторовою будовою молекул, а також біологічними функціями.

Властивості. Білки не мають температур плавлення і кипіння. За нагрівання вони темніють і починають розкладатися, поширюючи запах паленого пір’я. Деякі білки (наприклад, компоненти яєчного білка) розчиняються у воді з утворенням колоїдних розчинів, інші (серед них — ті, які містяться в шерсті, шкірі) є нерозчинними.

Під час додавання до розчину білка концентрованих розчинів кислот, лугів, солей, а також органічних розчинників (наприклад, спирту) відбувається осадження білка. Таке явище називають денатурацією¹. Аналогічний ефект виникає і за нагрівання. В результаті денатурації просторова будова молекул білка руйнується, і він втрачає здатність виконувати біологічну функцію. Однак харчові продукти після такого перетворення білків легше засвоюються організмом: яєчня або зварене яйце — порівняно із сирим; кефір, кисле молоко, йогурт — порівняно зі свіжим молоком.

¹ Термін походить від грецького слова denaturatus — позбавлений природних властивостей.

Досліди з розчинення, осадження й денатурації білка ви можете подивитися за покликаннями у QR-кодах.

http://academia-pc.com.ua/video/h9/p_217_1.mp4

http://academia-pc.com.ua/video/h9/p_217_2.mp4

Практичне значення. Білки є найважливішим складником нашого харчування і раціону тварин. Їхня цінність визначається наявністю в молекулах білків фрагментів молекул певних амінокислот. Нестача білків у їжі негативно впливає на організм, спричиняє деякі хвороби. У тваринництві й птахівництві з метою підвищення харчової цінності кормів до них додають штучні білки, вироблені за допомогою мікробіологічного синтезу.

Речовини і матеріали, основу яких становлять білки, мають широке застосування. Серед них — вовна, шовк, шкіра, хутра, клеї, желатин тощо. У сучасні пральні порошки додають біодобавки — ферменти, які каталізують розклад білкових забруднень на тканині. Білки використовують і в медицині.

Цікаво знати

Добова потреба в білках дорослої людини становить у середньому 100-110 г.

ВИСНОВКИ

Амінокислоти — похідні вуглеводнів, молекули яких містять аміно- і карбоксильні групи. Найпростішою амінокислотою є амінооцтова (аміноетанова) кислота. Це кристалічна речовина із солодким смаком.

Білки — високомолекулярні органічні сполуки, які виконують особливі біологічні функції в живих організмах. Їхні молекули складаються із залишків молекул амінокислот. Білки здійснюють і регулюють обмін речовин у клітинах, а також слугують «будівельним» матеріалом для організмів. Під час нагрівання розчину білка або додавання до нього розчинів деяких речовин руйнується його просторова будова і втрачаються біологічні функції.

280. Які сполуки називають амінокислотами?

281. Поясніть, чому аміноетанова кислота є найпростішою амінокислотою, а амінометанової кислоти не існує.

282. Охарактеризуйте склад білків. Які функції вони виконують у живих організмах?

283. Як поводяться білки під час нагрівання, додавання розчинів деяких неорганічних сполук?

284. Чому білкову їжу не можна замінити їжею, в якій переважають жири або вуглеводи?

285. Обчисліть масові частки елементів в амінооцтовій кислоті.

286. Масова частка білків у листі шпинату становить 2,3 %, а середня масова частка Нітрогену в білках — 16 %. Яка маса Нітрогену міститься у шпинаті масою 1 кг?