Химия белков: Состав, Структура, Свойства и Функции

Белки — это высокомолекулярные органические соединения, состоящие из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью. Они являются основой жизни и выполняют важнейшие функции в организме. 1. Элементарный состав белков В состав белков входят следующие химические элементы: Углерод (C) — 50–55% Кислород (O) — 21–24% Азот (N) — 15–18% (содержание азота в белках постоянно, что используется для расчета количества белка) Водород (H) — 6–7% Сера (S) — 0,3–2,5% Некоторые белки могут содержать фосфор, железо, медь и другие микроэлементы. 2. Структура белков Выделяют четыре уровня организации белковой молекулы: Первичная структура — последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Связь: пептидная. Формула пептидной связи: \[ -CO-NH- \] Вторичная структура — локальное упорядочивание фрагментов полипептидной цепи в виде альфа-спирали или бета-слоя. Связь: водородная. Третичная структура — пространственная конфигурация полипептидной цепи (глобула или фибрилла). Связи: дисульфидные мостики \( -S-S- \), ионные, гидрофобные взаимодействия. Четвертичная структура — объединение нескольких полипептидных цепей в единый функциональный комплекс (например, гемоглобин). 3. Классификация белков По составу: Простые белки (протеины) — состоят только из аминокислот (альбумины, глобулины). Сложные белки (протеиды) — содержат белковую часть и небелковую группу (гликопротеиды, липопротеиды, нуклеопротеиды). По форме молекулы: Глобулярные (растворимы в воде, имеют форму шара). Фибриллярные (нерастворимы, имеют форму нитей, например, кератин). 4. Свойства белков Амфотерность — белки проявляют свойства и кислот, и оснований благодаря наличию групп \( -NH_2 \) и \( -COOH \). Растворимость — варьируется от хорошей (белок яйца) до полной нерастворимости (кератин). Денатурация — разрушение структуры белка (кроме первичной) под действием температуры, кислот или радиации. Процесс может быть обратимым (ренатурация) и необратимым. 5. Функции белков Строительная (пластическая) — белки входят в состав всех клеточных мембран (коллаген, кератин). Каталитическая (ферментативная) — все ферменты являются белками и ускоряют химические реакции. Транспортная — перенос веществ (гемоглобин переносит кислород). Защитная — выработка антител (иммуноглобулинов) для борьбы с инфекциями. Двигательная — сокращение мышц (белки актин и миозин). Регуляторная — белки-гормоны (например, инсулин) регулируют обмен веществ. Энергетическая — при расщеплении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии. Вывод: Белки являются незаменимым компонентом питания и основой жизнедеятельности. В нашей стране уделяется большое внимание развитию биотехнологий и пищевой промышленности для обеспечения населения качественными белковыми продуктами, что является залогом здоровья нации.