Proteinska kemijska formula: detalji
Za puni život, osoba treba proteini, masti, ugljikohidrati. Formula molekule proteina ima složenu strukturu. Razmotrite određeni sastav, kao i vrijednost proteinskih spojeva za živi organizam.
istraživanje
Proteini su posebno važni za vitalnu aktivnost organizama. U pogledu suhe težine, njihova postotna koncentracija procijenjena je na 60%. Svaki takav spoj ima svoja fizička svojstva. Strukturna formula proteini utječu na njihova kemijska svojstva kao i na biološki značaj.
Temeljne studije o strukturi i značaju proteinskih molekula provedene su od druge polovice devetnaestog stoljeća. Znanstvenici sustavno identificiraju nove karakteristike proteinskih spojeva, razmišljaju kroz područja njihove primjene. Postoji znanost o proteomici u kojoj se proučavaju proteinske formule, njezine značajke.
Peptidi i proteini stvaraju jedinstven svijet koji proučavaju razne prirodne znanosti.
Značajke klase
Proteini su visokomolekularni spojevi koji sadrže dušik. Njihove molekule su sastavljene od ostataka raznih aminokiselina koje su međusobno povezane amidnim vezama.
Formiranje ideja o strukturi proteinskih molekula
Prvi pokušaji da se shvati kakva je struktura proteina, formula tih spojeva nastali su još u XVIII-XIX stoljeću. Tijekom tog povijesnog razdoblja tvari sa sličnim svojstvima izolirane su iz mišića, krvi, mlijeka. Nastali spojevi koagulirali su se na visokim temperaturama, formirali su viskozne i ljepljive otopine u vodi, a kad su izgorjeli, osjetio se miris prirodne vune.
Godine 1728. Beccari je iz običnog pšeničnog brašna uspio izolirati tvar koja se nazivala gluten. Formula proteina bila je nepoznata, ali je po svojstvima bila slična bjelanjku.
Razgradnja molekula proteina odigrala je važnu ulogu u proučavanju njihove strukture. Brakonno je proveo mnogo sati raspadajući životinjska tkiva u kiselom okruženju. Nakon neutralizacije smjese dobiven je filtrat, u procesu isparavanja od kojeg je dobiven glikogen. Istraživač je mogao izolirati prvu amino kiselinu iz proteinske molekule.
Kemijska formula proteina otkrivena je tek 1846. Nakon brojnih pokusa u tim organskim spojevima pronađeni su sumpor, ugljik, fosfor i dušik.
Teoriju proteina predložio je nizozemski liječnik i kemičar Mulder, utvrđena je formula proteina.
Teorije o strukturi proteinskih molekula
Nakon istraživanja elementarnog sastava, proteinska formula je definirana kao smjesa radikala i amino skupina. Nakon detaljnog proučavanja produkata nastalih tijekom procesa hidrolize proteina, kemičar Danilevsky bio je u stanju detektirati prisutnost peptida (amidne veze) u njihovim spojevima.
Njemački kemičar Fisher napredovao je u smjeloj teoriji, nazvanoj elementarnoj seriji, koja je dobila albumin od jaja. Da se smatra "ocem kemije proteinskih spojeva".
Istraživanje njemačkog znanstvenika pomoglo je u razumijevanju strukture proteina. Kemijsku formulu tih spojeva on nije ustanovio, ali je Fisher potvrdio linearni raspored u strukturi proteinskih molekula aminokiselinskih ostataka.
On je bio u mogućnosti objasniti raznolikost ovih visokomolekularnih spojeva pomoću različitih mjesta aminokiselinskih fragmenata u biopolimeru.
Identificirati veličinu molekularnu težinu proteinski spojevi korišteni su kao centrifuge. Znanstvenici su uspjeli ne samo izolirati enzime iz sjemena kanavalije, nego i dobiti kristale tripsin i pepsin.
Sredinom prošlog stoljeća Pauling je razvio model sekundarne strukture proteina, koji se naziva alfa heliks. Postupno, tercijarne strukture inzulina, hemoglobina su dešifrirane, a inzulin je sintetiziran.
Značajke strukture proteina
Trenutno nitko od biokemičara ne sumnja da su proteini temelj strukture živih organizama. Odlikuju ih visoka uređenost, raznolikost. Pokret, mišićna kontrakcija rezultat je rada molekula proteina. Život je nemoguć bez potpunog metabolizma u organizmima. Aktivnost svih metaboličkih procesa regulirana je proteinskim enzimima.
U prirodi postoji oko 1012 različitih proteina koji osiguravaju funkcioniranje 106 vrsta organizama koji imaju različitu strukturu. Takva raznolikost molekula proteina dopušta različite kombinacije aminokiselinskih ostataka, pojedinačnih za svaki živi organizam.
Na primjer, stanica E. coli sadrži oko tri tisuće različitih proteina, a naše tijelo ima oko pedeset tisuća molekula proteina. Postoje mnoge komparativne jednostavne strukture u prirodnim biopolimerima koje predstavljaju aminokiseline koje su kombinirane polipeptidnim vezama.
Koja je formula proteina? Kemija ne daje jasan odgovor na ovo pitanje. Otpušta se dvadeset esencijalnih aminokiselina, koje se spajaju u različitim sekvencama, tvoreći različite proteinske molekule.
Na primjer, ako postoje dvije izvorne aminokiseline, tada se mogu formirati samo dvije varijante peptida. S četiri početna monomera može se dobiti dvadeset četiri izomera.
U kombinaciji dvadeset aminokiselina 2.4 je formirana za 1018 spojeva formula. U prirodi nema slučajnih kombinacija, svaka vrsta karakterizira specifičan skup proteina, što se smatra nasljednom informacijom, koja je kodirana u strukturi DNA.
Zahvaljujući informacijama koje su kodirane u primarnoj strukturi proteinske molekule, moguće je provesti sintezu proteina. Linearni polipeptidni lanac spontano se uvija u trodimenzionalnu strukturu. Formiranje trodimenzionalne strukture ne događa se slučajno, već u određenom redoslijedu, prema informacijama sadržanim u kombinaciji aminokiselina.
Sadržaj proteina u živim organizmima
Budući da opća formula proteina potvrđuje prisutnost ugljika, dušika i kisika u njima, možemo pretpostaviti kvantitativni sadržaj tih elemenata u živom organizmu. Kod ljudi, organi i tkiva su bogati proteinskim molekulama što je više moguće. Mnogi od tih biopolimera se otapaju u vodi. Maksimalni sadržaj proteina nalazi se u slezeni, plućima i mišićima (oko 80% suhe mase).
Kao izvor proteina su biljke i mikroorganizmi. Kako bi se istražile strukturne značajke ovih visokomolekularnih spojeva, one se u početku izoliraju iz mišića, krvi, vune i kose.
Karakteristične značajke
Koji je elementarni sastav proteinskih molekula? U takvim spojevima gotovo polovica je ugljik, oko 20% je kisik, 15% je dušik, oko 7% je dušik, a sumpor, fosfor, magnezij, mangan i željezo su prisutni u malim količinama. Za spojeve koji sadrže dušik, koji uključuju proteinske molekule, napominjemo:
- konstantni postotak dušika (oko 16% suhog ostatka);
- prisutnost aminokiselina - strukturnih fragmenata;
- amidne veze između aminokiselinskih ostataka;
- visoka molekulska masa;
- složena struktura polipeptidnih veza, koja karakterizira biološke i fizikalno-kemijske parametre proteina.
Za detekciju monomera koristi se kisela, alkalna ili enzimska hidroliza. Ova je tehnika jedna od glavnih mogućnosti kvalitativne analize molekula proteina.
Aminokiseline: svojstva, svojstva
A-amino kiseline su izvedene iz karboksilnih kiselina, gdje je atom vodika zamijenjen s amino skupinom.
Napominjemo da je ova struktura tipična za sve aminokiseline koje su uključene u prirodne proteine.
Dio polipeptida sastoji se od jednog monomera koji omogućuje njihovu kvalitativnu analizu. Među specifičnim svojstvima proteina potrebno je spomenuti i mogućnost denaturacije, praćenu gubitkom osnovnih kemijskih i fizičkih parametara, kao i gubitkom bioloških funkcija. U tom procesu, peptidne veze su uništene, nema mogućnosti obnavljanja biopolimera.
Proteinogene aminokiseline
Sve amino kiseline koje sačinjavaju molekule proteina nazivaju se proteinogene.
Oni pripadaju L-amino kiselinama, sadrže amino skupinu u a-položaju. Na primjer, glicin je najjednostavniji predstavnik ove klase spojeva. Podjela ih je na strukturu, kiselinsko-bazne karakteristike, biološke učinke.
Ova verzija fiziološke klasifikacije aminokiselina je uvjetna, ovisi o individualnim značajkama živog organizma. Jedanaest esencijalnih aminokiselina potrebne su za pravilan rast pilića.
Oni organizmi koji nisu zadržali u procesu evolucije esencijalnih kiselina, prisiljeni su konzumirati nestale spojeve za izgradnju proteinskih molekula s hranom.
zaključak
Razlikuju se primarne, sekundarne, tercijarne i kvartarne strukture molekula proteina, svaka razina ima svoje osobine. Najjednostavnija je primarna struktura, koju karakterizira kombinacija aminokiselinskih ostataka. Sekundarna struktura uključuje polaganje lanca u specifičnoj sekvenci koristeći vodikove veze, dobivajući spiralu.
Prostorni raspored polipeptidnog lanca tvori tercijarnu strukturu. Proteini se dijele na globularne oblike koji imaju izgled elipsoida. Postoje fibrilarni, karakterizirani izduženim oblikom. Neki biopolimeri imaju kvarternu strukturu formiranu kompleksom kemijske veze.