5. Аминокислотный состав белков
Структурными компонентами белков – их мономерами – являются аминокислоты. При кипячении с крепкими кислотами, щелочами, а также под действием гидролитических ферментов белковые вещества распадаются на аминокислоты.
Несмотря на то что в природе известно свыше 200 аминокислот, белки состоят в основном из 20 аминокислот.
Аминокислоты – это алифатические, ароматические или гетероциклические соединения, содержащие по крайней мере одну амино- и одну карбоксильную группу.
По химическому строению это производные жирных кислот, у которых водород в α-положении замещен на аминную (–NН2) группу:
Каждая аминокислота кроме химического имеет тривиальное (традиционное) название, происходящее иногда от источника, из которого аминокислота была впервые выделена, или ее свойств, например: аспарагиновая кислота – первая аминокислота, открытая в 1806 г., была обнаружена в проростках бобового растения аспарагуса, глутаминовая кислота – в клейковине пшеницы (в переводе с английского «gluten» - клейковина). Глицин получил свое название за сладкий вкус (от греческого «glykos» - сладкий).
5.1 Незаменимые амминокислоты
Растения могут синтезировать все аминокислоты, входящие в состав белков. Организм человека и животных не может синтезировать все аминокислоты, необходимые для синтеза белков. Аминокислоты, не синтезируемые организмом человека и животных, но входящие в состав их белков, получили название незаменимых, или обязательных аминокислот.
Для человека такими незаменимыми аминокислотами являются 10 аминокислот: валин, треонин, лейцин, изолейцин, метионин, лизин, аргинин, гистидин, фенилаланин, триптофан.
Эти аминокислоты входят в состав белков, но могут также находиться в живых организмах и в свободном состоянии.
Остальные 10 аминокислот (заменимые аминокислоты), входящие в состав белка, могут синтезироваться организмом животных и человека из других соединений, в том числе и из незаменимых аминокислот.
6 Связи, участвующие в формировании молекулы белка
6.1 Пептидная связь
В составе белковой молекулы аминокислоты образуют неразветвленную цепь, в которой они связаны ковалентными пептидными связями:
О
бразовавшееся
соединения, являющееся результатом
взаимодействия двух молекул аминокислот,
называется дипептидом, а связь
– пептидной.
Свободная карбоксильная группа дипептида может соединяться с аминной группой еще одной молекулы какой-либо аминокислоты, в результате образуется трипептид. В случае соединения пептидными связями четырех остатков аминокислот получается тетрапептид, пяти – пентапептид и т.д. Общее название соединений, состоящих из нескольких аминокислот, - полипептиды – это и есть белки.
Многие из полипептидов встречаются в свободном виде в растениях, тканях животных и микроорганизмах и имеют большое значение в качестве промежуточных продуктов обмена веществ и физиологически весьма активных соединений. Примером может служить открытый выдающимся английским биохимиком Ф. Гопкинсом трипептид глютатион, состоящий из остатков гликокола, цистеина и глютаминовой кислоты:
Глютатион содержится во всех живых клетках. Его содержание особенно высоко в зародыше пшеничного зерна и дрожжах. Чрезвычайно важная роль глютатиона в обмене веществ заключается в том, что он является сильным восстановителем и очень легко подвергается окислению.
К числу полипептидов принадлежит ряд антибиотиков, образуемых микроорганизмами веществ, убивающих другие микроорганизмы или угнетающих их рост: грамицидин, тироцидин, лихениформин. Некоторые из этих антибиотиков широко применяются в медицине для борьбы с болезнетворными микробами.
Аминокислоты – это алфавит белковой молекулы: соединив их в различном порядке, можно получить бесконечное множество разнообразных белков.