Donetsk komprehensibong paaralan I – III yugto Blg. 21

“Mga ardilya. Paghahanda ng mga protina sa pamamagitan ng polycondensation ng mga amino acid. Pangunahin, pangalawa at tertiary na istruktura ng mga protina. Mga katangian ng kemikal protina: pagkasunog, denaturation, hydrolysis at mga reaksyon ng kulay. Biochemical function ng mga protina".

Inihanda

guro ng kimika

guro - metodologo

Donetsk, 2016

"Ang buhay ay isang paraan ng pagkakaroon ng mga katawan ng protina"

Paksa ng aralin. Mga ardilya. Paghahanda ng mga protina sa pamamagitan ng polycondensation ng mga amino acid. Pangunahin, pangalawa at tertiary na istruktura ng mga protina. Mga kemikal na katangian ng mga protina: pagkasunog, denaturation, hydrolysis at mga reaksyon ng kulay. Biochemical function ng mga protina.

Mga layunin ng aralin. Upang gawing pamilyar ang mga mag-aaral sa mga protina bilang pinakamataas na antas ng pag-unlad ng mga sangkap sa kalikasan na humantong sa paglitaw ng buhay; ipakita ang kanilang istraktura, mga katangian at pagkakaiba-iba ng mga biological function; palawakin ang konsepto ng reaksyon ng polycondensation gamit ang halimbawa ng paggawa ng protina, ipaalam sa mga mag-aaral ang tungkol sa kalinisan ng pagkain at pagpapanatili ng kanilang kalusugan. Upang bumuo ng lohikal na pag-iisip sa mga mag-aaral.

Mga reagents at kagamitan. Talahanayan "Pangunahin, pangalawa at tersiyaryong istruktura ng mga protina." Mga reagents: HNO3, NaOH, CuSO4, protina ng manok, sinulid ng lana, kemikal na babasagin.

Paraan ng aralin. Impormasyon at pag-unlad.

Uri ng aralin. Isang aral sa pag-aaral ng mga bagong kaalaman at kasanayan.

Sa panahon ng mga klase

ako. Oras ng pag-aayos.

II. Pagsusulit takdang aralin, pag-update at pagwawasto ng mga pangunahing kaalaman.

Mabilis na poll

1. Ipaliwanag ang terminong “amino acid”.

2. Pangalanan ang mga functional group na bumubuo sa mga amino acid.

3. Nomenclature ng mga amino acid at ang kanilang isomerism.

4. Bakit ang mga amino acid ay nagpapakita ng amphoteric properties? Isulat ang mga equation ng mga reaksiyong kemikal.

5. Dahil sa anong mga katangian ang mga amino acid ay bumubuo ng polypeptides? Isulat ang polycondensation reaction ng mga amino acid.

III. Mensahe ng paksa, mga layunin ng aralin, pagganyak para sa mga aktibidad sa pag-aaral.

IV. Pagdama at pangunahing kamalayan ng bagong materyal.

Guro.

“Saanman natin nakikilala ang buhay, nalaman natin na ito ay nauugnay sa ilang uri ng protina na katawan,” isinulat ni F. Engels sa kaniyang aklat na “Anti-Dühring.” Ang kakulangan ng protina sa pagkain ay humahantong sa isang pangkalahatang pagpapahina ng katawan, at sa mga bata - sa isang pagbagal sa mental at pisikal na pag-unlad. Ngayon, higit sa kalahati ng sangkatauhan ay hindi tumatanggap ng kinakailangang halaga ng protina mula sa pagkain. Ang isang tao ay nangangailangan ng 115 g ng protina bawat araw; ang protina ay hindi nakaimbak sa reserba, hindi katulad ng mga karbohidrat at taba, kaya kailangan mong subaybayan ang iyong diyeta. Kami ay pamilyar sa keratin - ang protina na bumubuo sa buhok, kuko, balahibo, balat - ito ay gumaganap ng isang function ng konstruksiyon; ay pamilyar sa protina na pepsin - ito ay matatagpuan sa gastric juice at may kakayahang sirain ang iba pang mga protina sa panahon ng panunaw; ang protina ng thrombin ay kasangkot sa pamumuo ng dugo; pancreatic hormone - insulin - kinokontrol ang metabolismo ng glucose; Ang hemoglobin ay nagdadala ng O2 sa lahat ng mga selula at tisyu ng katawan, atbp.

Saan nagmula ang walang katapusang pagkakaiba-iba ng mga molekula ng protina, ang pagkakaiba-iba ng kanilang mga pag-andar at ang kanilang espesyal na papel sa mga proseso ng buhay? Upang masagot ang tanong na ito, buksan natin ang komposisyon at istraktura ng mga protina.

Anong mga atomo ang nilalaman ng mga protina?...

Para masagot ang tanong na ito, mag-warm-up tayo. Hulaan ang mga bugtong at ipaliwanag ang kahulugan ng mga sagot.

1. Siya ay nasa lahat ng dako at saanman:

Sa bato, sa hangin, sa tubig.

Siya ay nasa hamog sa umaga

At sa asul na langit.

(oxygen)

2. Ako ang pinakamagaan na elemento

Walang isang hakbang sa kalikasan kung wala ako.

At may oxygen ako sa sandaling ito

3. Sa hangin ito ang pangunahing gas,

Nakapalibot sa amin kahit saan.

Ang buhay ng halaman ay kumukupas

Kung wala ito, walang mga pataba.

Nakatira sa ating mga selula

4. Nag-hike ang mga mag-aaral isang araw

(Ito ay isang diskarte sa isang problema sa kemikal).

Sa gabi ay nagsindi ang apoy sa ilalim ng liwanag ng buwan,

Ang mga kanta ay inaawit tungkol sa maliwanag na apoy.

Isantabi ang iyong mga damdamin:

Anong mga elemento ang nasunog sa apoy?

(carbon, hydrogen)

Oo, tama, ito ang mga pangunahing elemento ng kemikal na bumubuo sa protina.

Tungkol sa apat na elementong ito ay masasabi natin sa mga salita ni Schiller: "Ang apat na elemento, na nagsasama-sama, nagbibigay-buhay at bumuo ng mundo."

Ang mga protina ay mga natural na polimer na binubuo ng mga residue ng α-amino acid na pinagsama-sama ng mga peptide bond.

Ang mga protina ay naglalaman ng 20 iba't ibang mga amino acid, na nangangahulugang mayroong isang malaking pagkakaiba-iba ng mga protina sa iba't ibang mga kumbinasyon. Mayroong hanggang 100,000 protina sa katawan ng tao.

Makasaysayang sanggunian.

Ang unang hypothesis tungkol sa istraktura ng molekula ng protina ay iminungkahi noong 70s. XIX na siglo Ito ang teorya ng ureide ng istraktura ng protina.

Noong 1903 Iniharap ng mga siyentipikong Aleman ang teorya ng peptide, na nagbigay ng susi sa lihim ng istraktura ng protina. Iminungkahi ni Fischer na ang mga protina ay mga polimer ng mga amino acid na naka-link ng mga peptide bond.

Ang ideya na ang mga protina ay mga pormasyon ng polimer ay ipinahayag noong 70–88. XIX na siglo , siyentipikong Ruso. Ang teoryang ito ay napatunayan sa mga makabagong akda.

Kahit na ang unang kakilala sa mga protina ay nagbibigay ng ilang ideya ng sobrang kumplikadong istraktura ng kanilang mga molekula. Ang mga protina ay nakuha sa pamamagitan ng polycondensation ng mga amino acid:

https://pandia.ru/text/80/390/images/image007_47.gif" width="16" height="18">H – N – CH2 – C + H – N – CH2 – C →

https://pandia.ru/text/80/390/images/image012_41.gif" height="20">

NH2 - CH – C – N – CH – C – N – CH – C - … + nH2O →

⸗ O ⸗ O ⸗ O

→ NH2 – CH – C + NH2 – CH – C + NH2 – CH – C + …

̀ OH ̀ OH ̀ OH

4. Ipinakita ng guro ang eksperimento: pagsusunog ng sinulid na lana; maaari mong amoy ang amoy ng sunog na balahibo - ito ay kung paano mo makikilala ang lana mula sa iba pang mga uri ng tela.

V. Paglalahat at sistematisasyon ng kaalaman.

1. Gumawa ng buod ng background sa mga protina.

batayan ng buhay ← Mga protina → polypeptides

(C, H, O, N) ↓ ↓ ↓ \ mga istruktura ng protina

mga function ng kulay ng kemikal

ano ang mga katangian ng mga reaksyon ng protina

2. Isulat ang mga equation ng reaksyon para sa pagbuo ng isang dipeptide mula sa glycine at valine.

VI. Pagbubuod ng aralin, takdang-aralin.

Matuto §38 p. 178 – 184. Ipatupad mga gawain sa pagsubok Sa. 183.

Mga kemikal na katangian ng mga protina

Mga pisikal na katangian ng mga protina

Mga katangiang pisikal at kemikal ng mga protina. Mga reaksyon ng kulay ng protina

Ang mga katangian ng mga protina ay magkakaibang tulad ng mga pag-andar na ginagawa nila. Ang ilang mga protina ay natutunaw sa tubig, kadalasang bumubuo ng mga colloidal na solusyon (halimbawa, puti ng itlog); ang iba ay natutunaw sa mga dilute na solusyon sa asin; ang iba pa ay hindi matutunaw (halimbawa, mga protina ng mga tisyu ng integumentaryo).

Sa mga radical ng mga residue ng amino acid, ang mga protina ay naglalaman ng iba't ibang mga functional na grupo na may kakayahang lumahok sa maraming mga reaksyon. Ang mga protina ay sumasailalim sa mga reaksiyong pagbabawas ng oksihenasyon, esteripikasyon, alkylation, nitrasyon, at maaaring bumuo ng mga asin na may parehong mga acid at base (ang mga protina ay amphoteric).

1. Protein hydrolysis: H+

[− NH 2 ─CH─ CO─NH─CH─CO − ] n +2nH 2 O → n NH 2 − CH − COOH + n NH 2 ─ CH ─ COOH

│ │ ‌‌│ │

Amino acid 1 amino acid 2

2. Pag-ulan ng protina:

a) nababaligtad

Protein sa solusyon ↔ protina namuo. Nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng mga solusyon ng mga asing-gamot Na +, K +

b) hindi maibabalik (denaturasyon)

Sa panahon ng denaturation sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na kadahilanan (temperatura; mekanikal na pagkilos - presyon, rubbing, pag-alog, ultrasound; ang pagkilos ng mga ahente ng kemikal - mga acid, alkalis, atbp.), Ang isang pagbabago ay nangyayari sa pangalawang, tersiyaryo at quaternary na mga istruktura ng protina. macromolecule, ibig sabihin, ang katutubong spatial na istraktura nito. Ang pangunahing istraktura, at, dahil dito, ang kemikal na komposisyon ng protina ay hindi nagbabago.

Sa panahon ng denaturation, nagbabago ang pisikal na katangian ng mga protina: bumababa ang solubility at nawawala ang biological activity. Kasabay nito, ang aktibidad ng ilang mga grupo ng kemikal ay tumataas, ang epekto ng proteolytic enzymes sa mga protina ay pinadali, at, samakatuwid, mas madaling mag-hydrolyze.

Halimbawa, ang albumin - puti ng itlog - sa isang temperatura ng 60-70 ° precipitates mula sa solusyon (coagulates), nawawala ang kakayahang matunaw sa tubig.

Scheme ng proseso ng denaturation ng protina (pagkasira ng tertiary at pangalawang istruktura ng mga molekula ng protina)

,3. Pagsunog ng protina

Ang mga protina ay nasusunog upang makagawa ng nitrogen, carbon dioxide, tubig, at ilang iba pang mga sangkap. Ang pagkasunog ay sinamahan ng katangian ng amoy ng nasunog na mga balahibo

4. Kulay (kuwalitatibo) na mga reaksyon sa mga protina:

a) reaksyon ng xanthoprotein (sa mga residue ng amino acid na naglalaman ng mga singsing na benzene):

Protein + HNO 3 (conc.) → dilaw na kulay

b) reaksyon ng biuret (sa mga peptide bond):

Protein + CuSO 4 (sat) + NaOH (conc) → maliwanag na lilang kulay

c) reaksyon ng cysteine (sa mga residu ng amino acid na naglalaman ng asupre):

Protina + NaOH + Pb(CH 3 COO) 2 → Itim na kulay

Ang mga protina ay ang batayan ng lahat ng buhay sa Earth at gumaganap ng magkakaibang mga tungkulin sa mga organismo.

Ang mga protina, o mga protina, ay kumplikado, mataas na molekular na mga organikong compound na binubuo ng mga amino acid. Kinakatawan nila ang pangunahing, pinakamahalagang bahagi ng lahat ng mga selula at tisyu ng mga organismo ng hayop at halaman, kung wala ang mahahalagang proseso ng pisyolohikal na hindi magaganap. Ang mga protina ay naiiba sa kanilang komposisyon at mga katangian sa iba't ibang mga organismo ng hayop at halaman at sa iba't ibang mga selula at tisyu ng parehong organismo. Ang mga protina ng iba't ibang mga komposisyon ng molekular ay natutunaw sa iba't ibang paraan sa at sa may tubig na mga solusyon sa asin; Dahil sa pagkakaroon ng acidic at pangunahing mga grupo sa molekula ng protina, mayroon itong neutral na reaksyon.

Ang mga protina ay bumubuo ng maraming mga compound na may anumang mga kemikal na sangkap, na tumutukoy sa kanilang espesyal na kahalagahan sa mga reaksiyong kemikal na nagaganap sa katawan at kumakatawan sa batayan ng lahat ng mga pagpapakita ng buhay at proteksyon nito mula sa mga nakakapinsalang impluwensya. Ang mga protina ay bumubuo ng batayan ng mga enzyme, antibodies, hemoglobin, myoglobin, maraming mga hormone, at bumubuo ng mga kumplikadong complex na may mga bitamina.

Sa pamamagitan ng pagsasama sa taba at carbohydrates, ang mga protina ay maaaring ma-convert sa taba at carbohydrates sa katawan sa panahon ng kanilang pagkasira. Sa katawan ng hayop, sila ay synthesized lamang mula sa amino acids at ang kanilang mga complexes - polypeptides, at hindi sila mabuo mula sa inorganic compounds, taba at carbohydrates. Maraming low-molecular biologically active protein substance na katulad ng matatagpuan sa katawan, tulad ng ilang hormones, ay na-synthesize sa labas ng katawan.

Pangkalahatang impormasyon tungkol sa mga protina at ang kanilang pag-uuri

Ang mga protina ay ang pinakamahalagang bioorganic compound, na, kasama ng mga nucleic acid, ay sumasakop espesyal na tungkulin sa buhay na bagay - imposible ang buhay kung wala ang mga compound na ito, dahil, ayon sa kahulugan ni F. Engels, ang buhay ay isang espesyal na pag-iral ng mga katawan ng protina, atbp.

"Ang mga protina ay natural na biopolymer na mga produkto ng polycondensation reaction ng natural na alpha amino acids."

Mayroong 18-23 natural na alpha amino acid, ang kumbinasyon ng mga ito ay walang katapusan malaking bilang ng uri ng mga molekula ng protina na nagbibigay ng pagkakaiba-iba ng iba't ibang organismo. Kahit na ang mga indibidwal na organismo ng isang partikular na species ay nailalarawan sa pamamagitan ng kanilang sariling mga protina, at isang bilang ng mga protina ay matatagpuan sa maraming mga organismo.

Ang mga protina ay nailalarawan sa pamamagitan ng sumusunod na elementong komposisyon: ang mga ito ay nabuo ng carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur at ilang iba pang mga elemento ng kemikal. Ang pangunahing tampok ng mga molekula ng protina ay ang obligadong pagkakaroon ng nitrogen sa kanila (bilang karagdagan sa mga atomo ng C, H, O).

Sa mga molekula ng protina, ang isang "peptide" na bono ay natanto, iyon ay, isang bono sa pagitan ng C atom ng carbonyl group at ng nitrogen atom ng amino group, na tumutukoy sa ilan sa mga tampok ng mga molekula ng protina. Ang mga side chain ng isang molekula ng protina ay naglalaman ng isang malaking bilang ng mga radical at functional na grupo, na "ginagawa" ang molekula ng protina na polyfunctional, na may kakayahang magkaroon ng isang makabuluhang iba't ibang mga katangian ng physicochemical at biochemical.

Dahil sa malawak na pagkakaiba-iba ng mga molekula ng protina at ang pagiging kumplikado ng kanilang komposisyon at mga katangian, ang mga protina ay may iba't ibang klasipikasyon batay sa iba't ibang palatandaan. Tingnan natin ang ilan sa kanila.

I. Batay sa kanilang komposisyon, dalawang grupo ng mga protina ay nakikilala:

1. Mga protina (simpleng protina; ang kanilang molekula ay nabuo lamang sa pamamagitan ng protina, halimbawa egg albumin).

2. Ang mga protina ay mga kumplikadong protina na ang mga molekula ay binubuo ng mga bahagi ng protina at hindi protina.

Ang mga protina ay nahahati sa maraming grupo, ang pinakamahalaga sa mga ito ay:

1) glycoproteins (isang kumplikadong kumbinasyon ng protina at karbohidrat);

2) lipoproteins (isang complex ng mga molekula ng protina at taba (lipids);

3) nucleoproteins (isang complex ng mga molekula ng protina at mga molekula ng nucleic acid).

II. Batay sa hugis ng molekula, ang dalawang grupo ng mga protina ay nakikilala:

1. Mga globular na protina - ang molekula ng protina ay may spherical na hugis (globul na hugis), halimbawa, mga molekula ng albumin ng itlog; ang mga naturang protina ay maaaring natutunaw sa tubig o may kakayahang bumuo ng mga koloidal na solusyon.

2. Fibrillar proteins - ang mga molekula ng mga sangkap na ito ay may anyo ng mga thread (fibrils), halimbawa, myosin ng kalamnan, silk fibroin. Ang mga protina ng fibrillar ay hindi matutunaw sa tubig; bumubuo sila ng mga istruktura na nagpapatupad ng mga contractile, mekanikal, hugis-forming at proteksiyon na mga function, pati na rin ang kakayahan ng katawan na lumipat sa espasyo.

III. Batay sa kanilang solubility sa iba't ibang mga solvents, ang mga protina ay nahahati sa ilang mga grupo, kung saan ang pinakamahalaga ay ang mga sumusunod:

1. Nalulusaw sa tubig.

2. Natutunaw sa taba.

Mayroong iba pang mga klasipikasyon ng mga protina.

Maikling katangian ng mga natural na alpha amino acid

Ang mga natural na alpha amino acid ay isang uri ng amino acid. Ang amino acid ay isang polyfunctional organic substance na naglalaman ng hindi bababa sa dalawang functional group - isang amino group (-NH 2) at isang carboxyl (carboxylic, ang huli ay mas tama) group (-COOH).

Ang mga alpha amino acid ay mga amino acid kung saan ang mga grupo ng amino at carboxyl ay matatagpuan sa parehong carbon atom. Ang kanilang pangkalahatang formula ay NH 2 CH(R)COOH. Nasa ibaba ang mga formula ng ilang natural na nagaganap na mga alpha amino acid; sila ay nakasulat sa isang form na maginhawa para sa pagsulat ng polycondensation reaksyon equation at ginagamit kapag ito ay kinakailangan upang magsulat ng reaksyon equation (scheme) para sa produksyon ng ilang mga polypeptides:

1) glycine (aminoacetic acid) - MH 2 CH 2 COOH;

2) alanine - NH 2 CH (CH 3) COOH;

3) phenylalanine - NH 2 CH (CH 2 C 6 H 5) COOH;

4) serine - NH 2 CH(CH 2 OH)COOH;

5) aspartic acid - NH 2 CH (CH 2 COOH) COOH;

6) cysteine - NH 2 CH (CH 2 SH) COOH, atbp.

Ang ilang natural na alpha amino acid ay naglalaman ng dalawang amino group (halimbawa, lysine), dalawang carboxy group (halimbawa, aspartic at glutamic acids), hydroxide (OH) group (halimbawa, tyrosine), at maaaring cyclic (halimbawa, proline. ).

Batay sa likas na katangian ng impluwensya ng mga natural na alpha amino acid sa metabolismo, nahahati sila sa maaaring palitan at hindi maaaring palitan. Ang mga mahahalagang amino acid ay dapat ibigay sa katawan sa pamamagitan ng pagkain.

Maikling paglalarawan ng istraktura ng mga molekula ng protina

Bilang karagdagan sa kanilang kumplikadong komposisyon, ang mga protina ay nailalarawan din ng kumplikadong istraktura ng mga molekula ng protina. Mayroong apat na uri ng mga istruktura ng mga molekula ng protina.

1. Ang pangunahing istraktura ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakasunud-sunod ng pag-aayos ng mga residue ng alpha amino acid sa polypeptide chain. Halimbawa, ang tetrapeptide (isang polypeptide na nabuo sa pamamagitan ng polycondensation ng apat na molekula ng amino acid) ala-phen-tyro-serine ay isang sequence ng alanine, phenylalanine, tyrosine at serine residues na naka-link sa isa't isa sa pamamagitan ng isang peptide bond.

2. Ang pangalawang istraktura ng isang molekula ng protina ay ang spatial na pag-aayos ng polypeptide chain. Maaari itong magkakaiba, ngunit ang pinakakaraniwan ay ang alpha helix, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang tiyak na "hakbang" ng helix, laki at distansya sa pagitan ng mga indibidwal na pagliko ng helix.

Ang katatagan ng pangalawang istraktura ng molekula ng protina ay sinisiguro sa pamamagitan ng paglitaw ng iba't ibang mga bono ng kemikal sa pagitan ng mga indibidwal na pagliko ng helix. Ang pinakamahalagang papel sa kanila ay kabilang sa hydrogen bond (natanto dahil sa pagbawi ng atomic nucleus ng mga grupo - NH 2 o =NH sa electronic shell ng oxygen o nitrogen atoms), ionic bond (natanto dahil sa electrostatic interaction. ng -COO - at - NH + 3 o =NH ions + 2) at iba pang uri ng komunikasyon.

3. Ang tersiyaryong istraktura ng mga molekula ng protina ay nailalarawan sa pamamagitan ng spatial na pag-aayos ng alpha helix o iba pang istraktura. Ang katatagan ng naturang mga istraktura ay tinutukoy ng parehong mga uri ng mga koneksyon bilang pangalawang istraktura. Bilang resulta ng pagpapatupad ng istrukturang tersiyaryo, lumitaw ang isang "subunit" ng molekula ng protina, na karaniwan para sa mga napakakomplikadong molekula, at para sa medyo simpleng mga molekula ang istrukturang tersiyaryo ay pangwakas.

4. Ang quaternary na istraktura ng isang molekula ng protina ay ang spatial na pag-aayos ng mga subunit ng mga molekula ng protina. Ito ay katangian ng mga kumplikadong protina, tulad ng hemoglobin.

Kung isasaalang-alang ang istraktura ng mga molekula ng protina, kinakailangan na makilala sa pagitan ng istraktura ng isang buhay na protina - ang katutubong istraktura at ang istraktura ng isang patay na protina. Ang protina sa nabubuhay na bagay (katutubong protina) ay iba sa protina na sumailalim sa pagbabago kung saan maaaring mawala ang mga katangian ng isang buhay na protina. Ang mababaw na pagkakalantad ay tinatawag na denaturation, kung saan maaaring maibalik ang mga katangian ng buhay na protina. Ang isang uri ng denaturation ay reversible coagulation. Sa hindi maibabalik na coagulation, ang katutubong protina ay nagiging "patay na protina."

Maikling paglalarawan ng pisikal, physicochemical at kemikal na katangian ng protina

Ang mga katangian ng mga molekula ng protina ay may malaking kahalagahan para sa pagsasakatuparan ng kanilang biological at kapaligiran na mga katangian. Kaya, ayon sa kanilang estado ng pagsasama-sama, ang mga protina ay inuri bilang mga solidong sangkap na maaaring natutunaw o hindi matutunaw sa tubig o iba pang mga solvent. Karamihan sa bioecological na papel ng mga protina ay natutukoy ng mga pisikal na katangian. Kaya, ang kakayahan ng mga molekula ng protina na bumuo ng mga koloidal na sistema ay tumutukoy sa kanilang pagtatayo, catalytic at iba pang mga pag-andar. Ang insolubility ng mga protina sa tubig at iba pang mga solvents, ang kanilang fibrillarity ay tumutukoy sa proteksiyon at pagbuo ng mga function, atbp.

Kasama sa mga katangian ng physicochemical ng mga protina ang kanilang kakayahang mag-denature at mag-coagulate. Ang coagulation ay nagpapakita ng sarili sa mga colloidal system, na siyang batayan ng anumang nabubuhay na sangkap. Sa panahon ng coagulation, ang mga particle ay nagiging mas malaki dahil sa kanilang pagdikit. Maaaring maitago ang coagulation (maaari lamang itong maobserbahan sa ilalim ng mikroskopyo) at halata - ang tanda nito ay ang pag-ulan ng protina. Ang coagulation ay hindi maibabalik kapag, pagkatapos ng pagtigil ng pagkilos ng coagulating factor, ang istraktura ng colloidal system ay hindi naibalik, at nababaligtad kapag, pagkatapos ng pagtanggal ng coagulating factor, ang colloidal system ay naibalik.

Ang isang halimbawa ng reversible coagulation ay ang pag-ulan ng egg albumin protein sa ilalim ng impluwensya ng mga solusyon sa asin, habang ang protein precipitate ay natutunaw kapag ang solusyon ay natunaw o kapag ang precipitate ay inilipat sa distilled water.

Ang isang halimbawa ng irreversible coagulation ay ang pagkasira ng colloidal structure ng protein albumin kapag pinainit hanggang sa kumukulong punto ng tubig. Sa panahon ng kamatayan (kumpleto), ang buhay na bagay ay nagiging patay na bagay dahil sa hindi maibabalik na pamumuo ng buong sistema.

Ang mga kemikal na katangian ng mga protina ay napaka-magkakaibang dahil sa pagkakaroon ng isang malaking bilang ng mga functional na grupo sa mga molekula ng protina, pati na rin dahil sa pagkakaroon ng peptide at iba pang mga bono sa mga molekula ng protina. Mula sa isang ekolohikal at biyolohikal na pananaw, ang pinakamalaking kahalagahan ay ang kakayahan ng mga molekula ng protina na mag-hydrolyze (sa huli ay nagreresulta sa isang halo ng mga natural na alpha amino acid na lumahok sa pagbuo ng molekula na ito; maaaring may iba pang mga sangkap sa pinaghalong ito kung ang protina ay isang protina), sa oksihenasyon (ang mga produkto nito ay maaaring carbon dioxide, tubig, nitrogen compound, halimbawa, urea, phosphorus compound, atbp.).

Ang mga protina ay nasusunog sa paglabas ng amoy ng "nasunog na sungay" o "nasunog na mga balahibo," na kailangang malaman kapag nagsasagawa ng mga eksperimento sa kapaligiran. Ang iba't ibang mga reaksyon ng kulay sa protina ay kilala (biuret, xanthoprotein, atbp.);

isang maikling paglalarawan ng ecological at biological function ng mga protina

Kinakailangang makilala ang pagitan ng ekolohikal at biyolohikal na papel ng mga protina sa mga selula at sa katawan sa kabuuan.

Ekolohikal at biological na papel ng mga protina sa mga selula

Dahil sa ang katunayan na ang mga protina (kasama ang mga nucleic acid) ay ang mga sangkap ng buhay, ang kanilang mga pag-andar sa mga selula ay napaka-magkakaibang.

1. Ang pinakamahalagang tungkulin ng mga molekula ng protina ay structural function, na binubuo sa katotohanan na ang protina ay ang pinakamahalagang bahagi ng lahat ng mga istruktura na bumubuo ng isang cell, kung saan ito ay kasama bilang bahagi ng isang complex ng iba't ibang mga kemikal na compound.

2. Ang protina ay ang pinakamahalagang reagent sa kurso ng isang malaking iba't ibang mga biochemical reaksyon na tinitiyak ang normal na paggana ng mga buhay na bagay, samakatuwid ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang reagent function.

3. Sa buhay na bagay, ang mga reaksyon ay posible lamang sa pagkakaroon ng mga biological catalysts - enzymes, at bilang itinatag bilang isang resulta ng biochemical na pag-aaral, sila ay isang likas na protina, samakatuwid ang mga protina ay gumaganap din ng isang catalytic function.

4. Kung kinakailangan, ang mga protina ay na-oxidized sa mga organismo at sa parehong oras ay inilabas sila, dahil kung saan ang ATP ay synthesize, i.e. Ang mga protina ay gumaganap din ng isang function ng enerhiya, ngunit dahil sa ang katunayan na ang mga sangkap na ito ay may isang espesyal na halaga para sa mga organismo (dahil sa kanilang kumplikadong komposisyon), ang pag-andar ng enerhiya ng mga protina ay natanto ng mga organismo lamang sa mga kritikal na kondisyon.

5. Ang mga protina ay maaari ring magsagawa ng isang function ng imbakan, dahil ang mga ito ay isang uri ng "de-latang pagkain" ng mga sangkap at enerhiya para sa mga organismo (lalo na ang mga halaman), na tinitiyak ang kanilang paunang pag-unlad (para sa mga hayop - intrauterine, para sa mga halaman - ang pagbuo ng mga embryo hanggang sa hitsura ng isang batang organismo - isang punla).

Ang isang bilang ng mga function ng protina ay katangian ng parehong mga cell at ang katawan sa kabuuan, samakatuwid ang mga ito ay tinalakay sa ibaba.

Ekolohikal at biyolohikal na papel ng mga protina sa mga organismo (sa pangkalahatan)

1. Ang mga protina ay bumubuo ng mga espesyal na istruktura sa mga selula at organismo (kasama ang iba pang mga sangkap) na may kakayahang tumanggap ng mga signal mula sa kapaligiran sa anyo ng mga irritations, dahil sa kung saan ang isang estado ng "excitement" arises, kung saan ang katawan ay tumugon sa isang tiyak na reaksyon, i.e. Ang mga protina sa cell at sa katawan sa kabuuan ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang perceptive function.

2. Ang mga protina ay nailalarawan din ng isang conductive function (kapwa sa mga cell at sa katawan sa kabuuan), na binubuo sa katotohanan na ang paggulo na lumitaw sa ilang mga istruktura ng cell (organismo) ay ipinadala sa kaukulang sentro (cell). o organismo), kung saan ang isang tiyak na reaksyon ay nabuo ( tugon) ng isang organismo o cell sa isang natanggap na signal.

3. Maraming mga organismo ang may kakayahang gumalaw sa kalawakan, na posible dahil sa kakayahan ng mga istruktura ng selula o organismo na magkontrata, at ito ay posible dahil ang mga protina ng fibrillar structure ay may contractile function.

4. Para sa mga heterotrophic na organismo, ang mga protina, parehong hiwalay at kasama ng iba pang mga sangkap, ay mga produktong pagkain, iyon ay, ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang trophic function.

Maikling paglalarawan ng mga pagbabagong-anyo ng protina sa mga heterotrophic na organismo gamit ang halimbawa ng mga tao

Ang mga protina sa pagkain ay pumapasok sa oral cavity, kung saan sila ay nabasa ng laway, dinurog ng mga ngipin at binago sa isang homogenous na masa (na may masusing pagnguya), at sa pamamagitan ng pharynx at esophagus ay pumasok sa tiyan (hanggang sa pumasok sila sa huli, walang nangyayari sa protina bilang mga compound).

Sa tiyan, ang bolus ng pagkain ay puspos ng gastric juice, na siyang pagtatago ng mga glandula ng o ukol sa sikmura. Ang gastric juice ay isang aqueous system na naglalaman ng hydrogen chloride at enzymes, ang pinakamahalaga sa kung saan (para sa mga protina) ay pepsin. Ang pepsin sa isang acidic na kapaligiran ay nagiging sanhi ng hydrolysis ng mga protina sa mga peptone. Ang gruel ng pagkain pagkatapos ay pumapasok sa unang seksyon ng maliit na bituka - ang duodenum, kung saan bubukas ang pancreatic duct, nagtatago ng pancreatic juice, na mayroong alkaline na kapaligiran at isang kumplikadong mga enzyme, kung saan pinabilis ng trypsin ang proseso ng hydrolysis ng protina at pinangungunahan ito. hanggang sa dulo, i.e. hanggang sa paglitaw ng mga pinaghalong natural na alpha amino acids (sila ay natutunaw at maaaring masipsip sa dugo ng bituka villi).

Ang pinaghalong amino acid na ito ay pumapasok sa interstitial fluid, at mula doon sa mga selula ng katawan, kung saan sila (amino acids) ay pumapasok sa iba't ibang pagbabago. Ang isang bahagi ng mga compound na ito ay direktang ginagamit para sa synthesis ng mga protina na katangian ng isang partikular na organismo, ang pangalawa ay sumasailalim sa transamination o deamination, na nagbibigay ng mga bagong compound na kinakailangan para sa katawan, ang pangatlo ay na-oxidized at isang mapagkukunan ng enerhiya na kinakailangan para sa katawan upang mapagtanto ang mahahalagang tungkulin nito.

Kinakailangang tandaan ang ilang mga tampok ng intracellular protein transformations. Kung ang organismo ay heterotrophic at unicellular, kung gayon ang mga protina sa pagkain ay pumapasok sa mga cell sa cytoplasm o mga espesyal na digestive vacuoles, kung saan sila ay sumasailalim sa hydrolysis sa ilalim ng pagkilos ng mga enzyme, at pagkatapos ang lahat ay nagpapatuloy tulad ng inilarawan para sa mga amino acid sa mga cell. Ang mga istruktura ng cellular ay patuloy na na-renew, kaya ang "luma" na protina ay pinalitan ng isang "bago", habang ang una ay hydrolyzed upang makabuo ng isang halo ng mga amino acid.

Ang mga autotrophic na organismo ay may sariling katangian sa mga pagbabagong-anyo ng protina. Ang mga pangunahing protina (sa mga cell ng meristem) ay na-synthesize mula sa mga amino acid, na na-synthesize mula sa mga produkto ng mga pagbabagong-anyo ng mga pangunahing carbohydrates (bumangon sila sa panahon ng photosynthesis) at mga di-organikong nitrogen-containing substance (nitrates o ammonium salts). Ang pagpapalit ng mga istruktura ng protina sa mahabang buhay na mga selula ng mga autotrophic na organismo ay hindi naiiba sa para sa mga heterotrophic na organismo.

Balanse ng nitrogen

Ang mga protina, na binubuo ng mga amino acid, ay ang mga pangunahing compound na mahalaga sa mga proseso ng buhay. Samakatuwid, napakahalaga na isaalang-alang ang metabolismo ng mga protina at ang kanilang mga produkto ng pagkasira.

Napakakaunting nitrogen sa pawis, kaya hindi karaniwang ginagawa ang pagsusuri ng pawis para sa nilalaman ng nitrogen. Ang dami ng nitrogen na natatanggap mula sa pagkain at ang dami ng nitrogen na nasa ihi at dumi ay pinarami ng 6.25 (16%) at ang pangalawa ay ibinabawas sa unang halaga. Bilang isang resulta, ang dami ng nitrogen na ipinasok at hinihigop ng katawan ay natutukoy.

Kapag ang halaga ng nitrogen na pumapasok sa katawan na may pagkain ay katumbas ng dami ng nitrogen sa ihi at feces, ibig sabihin, nabuo sa panahon ng deamination, pagkatapos ay mayroong nitrogen equilibrium. Ang balanse ng nitrogen ay katangian, bilang panuntunan, ng isang malusog na organismo ng may sapat na gulang.

Kapag ang dami ng nitrogen na pumapasok sa katawan mas dami naglabas ng nitrogen, pagkatapos ay mayroong positibong balanse ng nitrogen, ibig sabihin, ang dami ng protina na kasama sa katawan ay mas malaki kaysa sa dami ng protina na sumailalim sa agnas. Ang positibong balanse ng nitrogen ay katangian ng lumalaking malusog na organismo.

Kapag tumaas ang paggamit ng protina sa pagkain, tumataas din ang dami ng nitrogen na ilalabas sa ihi.

At sa wakas, kapag ang dami ng nitrogen na pumapasok sa katawan ay mas mababa sa dami ng nitrogen na pinalabas, pagkatapos ay mayroong negatibong balanse ng nitrogen, kung saan ang pagkasira ng protina ay lumampas sa synthesis nito at ang protina na bumubuo sa katawan ay nawasak. Nangyayari ito sa panahon ng gutom sa protina at kapag ang mga amino acid na kinakailangan para sa katawan ay hindi ibinibigay. Natukoy din ang negatibong balanse ng nitrogen pagkatapos ng pagkakalantad sa malalaking dosis ng ionizing radiation, na nagdudulot ng pagtaas ng pagkasira ng mga protina sa mga organo at tisyu.

Ang pinakamainam na problema sa protina

Ang pinakamababang halaga ng mga protina ng pagkain na kinakailangan upang mapunan ang lumalalang mga protina ng katawan, o ang dami ng pagkasira ng mga protina ng katawan na may eksklusibong carbohydrate diet, ay itinalaga bilang ang wear coefficient. Sa isang may sapat na gulang, ang pinakamaliit na halaga ng koepisyent na ito ay halos 30 g ng protina bawat araw. Gayunpaman, ang dami na ito ay hindi sapat.

Ang mga taba at karbohidrat ay nakakaimpluwensya sa pagkonsumo ng mga protina na lampas sa minimum na kinakailangan para sa mga layuning plastik, dahil inilalabas nila ang dami ng enerhiya na kinakailangan para sa pagkasira ng mga protina sa itaas ng minimum. Ang mga karbohidrat sa panahon ng normal na nutrisyon ay binabawasan ang pagkasira ng mga protina ng 3-3.5 beses na higit pa kaysa sa panahon ng kumpletong pag-aayuno.

Para sa isang may sapat na gulang na may halo-halong pagkain na naglalaman ng sapat na dami ng carbohydrates at taba, at isang timbang ng katawan na 70 kg, ang pamantayan ng protina bawat araw ay 105 g.

Ang halaga ng protina na ganap na nagsisiguro sa paglaki at mahahalagang aktibidad ng katawan ay itinalaga bilang pinakamainam na protina at katumbas ng 100-125 g ng protina bawat araw para sa isang tao sa panahon ng magaan na trabaho, hanggang sa 165 g bawat araw sa panahon ng pagsusumikap, at 220-230 g sa panahon ng napakahirap na trabaho.

Ang halaga ng protina bawat araw ay dapat na hindi bababa sa 17% ng kabuuang pagkain ayon sa timbang, at 14% ayon sa enerhiya.

Kumpleto at hindi kumpleto ang mga protina

Ang mga protina na pumapasok sa katawan na may pagkain ay nahahati sa biologically complete at biologically incomplete.

Ang biologically complete proteins ay yaong naglalaman ng sapat na dami ng lahat ng amino acid na kailangan para sa synthesis ng protina sa katawan ng hayop. Ang mga kumpletong protina na kailangan para sa paglaki ng katawan ay kinabibilangan ng mga sumusunod na mahahalagang amino acid: lysine, tryptophan, threonine, leucine, isoleucine, histidine, arginine, valine, methionine, phenylalanine. Mula sa mga amino acid na ito, maaaring mabuo ang iba pang mga amino acid, hormones, atbp. Tyrosine mula sa phenylalanine, ang mga hormone na thyroxine at adrenaline ay nabuo mula sa tyrosine sa pamamagitan ng mga pagbabago, at ang histamine ay nabuo mula sa histidine. Ang methionine ay kasangkot sa pagbuo ng mga thyroid hormone at kinakailangan para sa pagbuo ng choline, cysteine at glutathione. Ito ay kinakailangan para sa mga proseso ng redox, metabolismo ng nitrogen, pagsipsip ng taba, at normal na aktibidad ng utak. Ang Lysine ay kasangkot sa hematopoiesis at nagtataguyod ng paglaki ng katawan. Ang tryptophan ay kinakailangan din para sa paglaki, nakikilahok sa pagbuo ng serotonin, bitamina PP, at tissue synthesis. Ang lysine, cystine at valine ay nagpapasigla sa aktibidad ng puso. Ang mababang nilalaman ng cystine sa pagkain ay nakakaantala sa paglago ng buhok at nagpapataas ng asukal sa dugo.

Ang mga biologically deficient na protina ay yaong kulang ng kahit isang amino acid na hindi ma-synthesize ng mga organismo ng hayop.

Ang biological na halaga ng protina ay sinusukat ng dami ng protina ng katawan na nabuo mula sa 100 g ng protina ng pagkain.

Ang mga protina na pinagmulan ng hayop, na matatagpuan sa karne, itlog at gatas, ay ang pinakakumpleto (70-95%). Ang mga protina ng pinagmulan ng halaman ay may mas kaunting biological na halaga, halimbawa mga protina ng rye bread, mais (60%), patatas, lebadura (67%).

Ang protina ng hayop - ang gelatin, na hindi naglalaman ng tryptophan at tyrosine, ay mas mababa. Ang trigo at barley ay mababa sa lysine, at ang mais ay mababa sa lysine at tryptophan.

Ang ilang mga amino acid ay nagpapalit sa isa't isa, halimbawa ang phenylalanine ay pumapalit sa tyrosine.

Dalawang hindi kumpletong protina, na kulang sa iba't ibang mga amino acid, magkasama ay maaaring bumuo ng isang kumpletong diyeta sa protina.

Ang papel ng atay sa synthesis ng protina

Ang atay ay nag-synthesize ng mga protina na nilalaman ng plasma ng dugo: albumin, globulin (maliban sa gamma globulins), fibrinogen, nucleic acid at maraming mga enzyme, na ang ilan ay synthesize lamang sa atay, halimbawa mga enzyme na kasangkot sa pagbuo ng urea.

Ang mga protina na na-synthesize sa katawan ay bahagi ng mga organo, tissue at cell, enzymes at hormones (ang plastik na kahulugan ng mga protina), ngunit hindi iniimbak ng katawan sa anyo ng iba't ibang mga compound ng protina. Samakatuwid, ang bahaging iyon ng mga protina na walang plastic na kahalagahan ay na-deaminated sa pakikilahok ng mga enzyme - nabubulok sa pagpapalabas ng enerhiya sa iba't ibang mga produktong nitrogen. Ang kalahating buhay ng mga protina sa atay ay 10 araw.

Nutrisyon ng protina sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon

Ang hindi natutunaw na protina ay hindi maa-absorb ng katawan maliban sa pamamagitan ng digestive canal. Ang protina na ipinakilala sa labas ng digestive canal (parenterally) ay nagdudulot ng proteksiyon na reaksyon mula sa katawan.

Ang mga amino acid ng pinaghiwa-hiwalay na protina at ang kanilang mga compound - polypeptides - ay dinadala sa mga selula ng katawan, kung saan, sa ilalim ng impluwensya ng mga enzyme, ang synthesis ng protina ay patuloy na nangyayari sa buong buhay. Pangunahing plastik ang kahalagahan ng mga protina ng pagkain.

Sa panahon ng paglaki ng katawan - sa pagkabata at pagbibinata - lalo na mataas ang synthesis ng protina. Sa katandaan, bumababa ang synthesis ng protina. Dahil dito, sa panahon ng proseso ng paglaki, nangyayari ang pagpapanatili, o pagpapanatili sa katawan ng mga kemikal na bumubuo sa mga protina.

Ang pag-aaral ng metabolismo gamit ang isotopes ay nagpakita na sa ilang mga organo, sa loob ng 2-3 araw, humigit-kumulang kalahati ng lahat ng mga protina ay sumasailalim sa pagkasira at ang parehong dami ng mga protina ay bagong synthesize ng katawan (resynthesis). Sa bawat isa, sa bawat organismo, ang mga tiyak na protina ay na-synthesize na naiiba sa mga protina ng iba pang mga tisyu at iba pang mga organismo.

Tulad ng mga taba at carbohydrates, ang mga amino acid na hindi ginagamit sa pagbuo ng katawan ay pinaghiwa-hiwalay upang maglabas ng enerhiya.

Ang mga amino acid, na nabuo mula sa mga protina ng namamatay, gumuho na mga selula ng katawan, ay sumasailalim din sa mga pagbabago sa pagpapalabas ng enerhiya.

Sa normal na mga kondisyon, ang halaga ng protina na kinakailangan bawat araw para sa isang may sapat na gulang ay 1.5-2.0 g bawat 1 kg ng timbang ng katawan, sa mga kondisyon ng matagal na malamig na 3.0-3.5 g, na may napakabigat na pisikal na trabaho 3.0-3.5 G.

Ang isang pagtaas sa dami ng mga protina sa higit sa 3.0-3.5 g bawat 1 kg ng timbang ng katawan ay nakakagambala sa aktibidad sistema ng nerbiyos, atay at bato.

Ang mga lipid, ang kanilang pag-uuri at papel na pisyolohikal

Ang mga lipid ay mga sangkap na hindi matutunaw sa tubig at natutunaw sa mga organikong compound (alkohol, chloroform, atbp.). Kasama sa mga lipid ang mga neutral na taba, mga sangkap na tulad ng taba (lipoids) at ilang bitamina (A, D, E, K). Ang mga lipid ay may plastik na kahalagahan at bahagi ng lahat ng mga selula at mga sex hormone.

Mayroong maraming mga lipid lalo na sa mga selula ng nervous system at adrenal glands. Ang isang makabuluhang bahagi ng mga ito ay ginagamit ng katawan bilang materyal ng enerhiya.

Tinutukoy ng komposisyon ng amino acid at spatial na organisasyon ng bawat protina ang mga katangiang physicochemical nito. Ang mga protina ay may acid-base, buffer, colloidal at osmotic na mga katangian.

Ang mga protina bilang amphoteric macromolecules

Ang mga protina ay amphoteric polyelectrolytes, i.e. Pinagsasama nila, tulad ng mga amino acid, acidic at pangunahing mga katangian. Gayunpaman, ang likas na katangian ng mga pangkat na nagbibigay ng mga katangian ng amphoteric sa mga protina ay malayo sa katulad ng sa mga amino acid. Ang mga katangian ng acid-base ng mga amino acid ay pangunahing tinutukoy ng pagkakaroon ng mga grupong α-amino at α-carboxyl (pares ng acid-base). Sa mga molekula ng protina, ang mga grupong ito ay nakikilahok sa pagbuo ng mga peptide bond, at ang amphotericity ay ibinibigay sa mga protina ng mga acid-base na grupo ng mga side radical ng mga amino acid na kasama sa protina. Siyempre, ang bawat molekula ng isang katutubong protina (polypeptide chain) ay may hindi bababa sa isang terminal na α-amino at α-carboxyl group (kung ang protina ay mayroon lamang isang tersiyaryong istraktura). Sa isang protina na may istrukturang quaternary, ang bilang ng mga pangkat ng terminal -NH 2 at -COOH ay katumbas ng bilang ng mga subunit, o protomer. Gayunpaman, ang isang maliit na bilang ng mga pangkat na ito ay hindi maipaliwanag ang amphotericity ng mga macromolecule ng protina. Dahil ang karamihan sa mga polar group ay matatagpuan sa ibabaw ng mga globular na protina, tinutukoy nila ang mga katangian ng acid-base at singil ng molekula ng protina. Ang mga acidic na katangian ng protina ay ibinibigay ng acidic amino acids (aspartic, glutamic at aminocitric), at ang alkaline properties ay ibinibigay ng basic amino acids (lysine, arginine, histidine). Kung mas maraming acidic na amino acid ang nilalaman ng isang protina, mas malinaw ang mga acidic na katangian nito, at mas maraming pangunahing amino acid ang nilalaman ng isang protina, mas malinaw ang mga pangunahing katangian nito. Ang mahinang dissociation ng SH group ng cysteine at ang phenolic group ng tyrosine (maaari silang ituring na mahina acids) ay halos walang epekto sa amphotericity ng mga protina.

Mga katangian ng buffer. Bagaman ang mga protina ay may mga katangian ng buffer, ang kanilang kapasidad sa mga halaga ng physiological pH ay limitado. Ang pagbubukod ay ang mga protina na naglalaman ng maraming histidine, dahil ang side group lamang ng histidine ang may buffering properties sa pH range na malapit sa physiological. Mayroong napakakaunting mga naturang protina. Ang Hemoglobin, halos ang tanging protina na naglalaman ng hanggang 8% histidine, ay isang malakas na intracellular buffer sa mga pulang selula ng dugo, na nagpapanatili ng pH ng dugo sa isang pare-parehong antas.

Ang singil ng isang molekula ng protina ay nakasalalay sa nilalaman ng acidic at pangunahing mga amino acid sa loob nito, o mas tiyak, sa ionization ng acidic at pangunahing mga grupo ng side radical ng mga amino acid na ito. Ang paghihiwalay ng mga pangkat ng COOH ng acidic amino acid ay nagiging sanhi ng hitsura ng isang negatibong singil sa ibabaw ng protina, at ang mga side radical ng alkaline amino acid ay nagdadala ng isang positibong singil (dahil sa pagdaragdag ng H + sa mga pangunahing grupo). Sa isang katutubong molekula ng protina, ang mga singil ay ipinamamahagi nang walang simetriko depende sa spatial na pag-aayos ng polypeptide chain. Kung sa isang protina, ang mga acidic amino acid ay nangingibabaw sa mga pangunahing, kung gayon sa pangkalahatan ang molekula ng protina ay electronegative, ibig sabihin, ito ay isang polyanion, at kabaligtaran, kung ang mga pangunahing amino acid ay nangingibabaw, kung gayon ito ay positibong sisingilin, ibig sabihin, ito ay kumikilos tulad ng isang polycation.

Ang kabuuang singil ng isang molekula ng protina, natural, ay nakasalalay sa pH ng kapaligiran: sa isang acidic na kapaligiran ito ay positibo, sa isang alkalina na kapaligiran ito ay negatibo. Ang halaga ng pH kung saan ang isang protina ay may net zero charge ay tinatawag na isoelectric point ng protina. Sa puntong ito ang protina ay walang mobility sa electric field. Ang isoelectric point ng bawat protina ay tinutukoy ng ratio ng acidic at basic na grupo ng amino acid side radicals: mas mataas ang ratio ng acidic/basic amino acids sa isang protina, mas mababa ang isoelectric point nito. Ang mga acidic na protina ay may pH na 1< 7, у нейтральных рН 1 около 7, а у основных рН 1 >7. Sa mga halaga ng pH sa ibaba ng isoelectric point nito, ang protina ay magdadala ng positibong singil, at sa itaas nito ay magdadala ng negatibong singil. Ang average na isoelectric point ng lahat ng cytoplasmic na protina ay nasa loob ng 5.5. Dahil dito, sa isang physiological pH value (mga 7.0 - 7.4), ang mga cellular protein ay may pangkalahatang negatibong singil. Ang labis ng mga negatibong singil ng mga protina sa loob ng cell ay balanse, tulad ng nabanggit na, ng mga inorganic na cation.

Ang pag-alam sa isoelectric point ay napakahalaga para sa pag-unawa sa katatagan ng mga protina sa mga solusyon, dahil ang mga protina ay hindi gaanong matatag sa isoelectric na estado. Ang mga hindi nakakargahang mga particle ng protina ay maaaring magkadikit at mamuo.

Colloidal at osmotic na mga katangian ng mga protina

Ang pag-uugali ng mga protina sa mga solusyon ay may ilang mga kakaiba. Ang mga conventional colloidal solution ay matatag lamang sa pagkakaroon ng stabilizer, na pumipigil sa pag-ulan ng mga colloid sa pamamagitan ng pagiging matatagpuan sa solute-solvent interface.

Ang mga may tubig na solusyon ng mga protina ay matatag at equilibrium; Ang mga solusyon sa protina ay homogenous at, sa esensya, maaari silang mauri bilang mga tunay na solusyon. Gayunpaman, ang mataas na molekular na timbang ng mga protina ay nagbibigay sa kanilang mga solusyon ng maraming mga katangian ng mga koloidal system:

katangiang optical properties (opalescence ng mga solusyon at ang kanilang kakayahang magkalat ng mga sinag ng nakikitang liwanag) [ipakita] .
Mga optical na katangian ng mga protina. Ang mga solusyon sa protina, lalo na ang mga puro, ay may katangian na opalescence. Kapag ang isang solusyon sa protina ay iluminado mula sa gilid, ang mga sinag ng liwanag dito ay makikita at bumubuo ng isang maliwanag na kono o guhit - ang epekto ng Tyndall (sa mga solusyon sa mataas na dilute na protina, ang opalescence ay hindi nakikita at ang maliwanag na Tyndall cone ay halos wala). Ang light-scattering effect na ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng diffraction ng light rays ng mga particle ng protina sa solusyon. Ito ay pinaniniwalaan na sa protoplasm ng cell ang protina ay nasa anyo ng isang colloidal solution - isang sol. Ang kakayahan ng mga protina at iba pang biological na molekula (nucleic acid, polysaccharides, atbp.) na magsabog ng liwanag ay ginagamit sa mikroskopikong pag-aaral ng mga istruktura ng cellular: sa isang dark field microscope, ang mga colloidal particle ay makikita bilang mga light inclusions sa cytoplasm.
Ang kakayahang magpakalat ng liwanag ng mga protina at iba pang mga high-molecular substance ay ginagamit para sa kanilang quantification sa pamamagitan ng nephelometry method, paghahambing ng intensity ng light scattering sa pamamagitan ng suspendido na mga particle ng pagsubok at standard sol.
mababang diffusion rate [ipakita] .
Mababang rate ng pagsasabog. Ang pagsasabog ay ang kusang paggalaw ng mga solute na molekula dahil sa isang gradient ng konsentrasyon (mula sa mga lugar na mataas ang konsentrasyon hanggang sa mga lugar na mababa ang konsentrasyon). Ang mga protina ay may limitadong diffusion rate kumpara sa mga ordinaryong molekula at ion, na gumagalaw ng daan-daan hanggang libu-libong beses na mas mabilis kaysa sa mga protina. Ang rate ng diffusion ng mga protina ay higit na nakasalalay sa hugis ng kanilang mga molekula kaysa sa kanilang molekular na timbang. Ang mga globular na protina sa mga may tubig na solusyon ay mas mobile kaysa sa mga fibrillar na protina.
Ang pagsasabog ng protina ay mahalaga para sa normal na paggana ng cell. Ang synthesis ng mga protina sa anumang bahagi ng cell (kung saan may mga ribosome) ay maaaring humantong, sa kawalan ng pagsasabog, sa akumulasyon ng mga protina sa site ng kanilang pagbuo. Ang intracellular distribution ng mga protina ay nangyayari sa pamamagitan ng diffusion. Dahil ang rate ng diffusion ng protina ay mababa, nililimitahan nito ang rate ng mga proseso na nakasalalay sa function ng diffusing protein sa kaukulang rehiyon ng cell.
kawalan ng kakayahan na tumagos sa mga semipermeable na lamad [ipakita] .
Osmotic na katangian ng mga protina. Ang mga protina, dahil sa kanilang mataas na molekular na timbang, ay hindi maaaring kumalat sa pamamagitan ng isang semi-permeable na lamad, habang ang mga mababang molekular na timbang ay madaling dumaan sa naturang mga lamad. Ang pag-aari na ito ng mga protina ay ginagamit sa pagsasanay upang linisin ang kanilang mga solusyon mula sa mababang molekular na timbang na mga dumi. Ang prosesong ito ay tinatawag na dialysis.
Ang kawalan ng kakayahan ng mga protina na kumalat sa pamamagitan ng mga semipermeable na lamad ay nagiging sanhi ng hindi pangkaraniwang bagay ng osmosis, ibig sabihin, ang paggalaw ng mga molekula ng tubig sa pamamagitan ng semipermeable na lamad sa solusyon ng protina. Kung ang isang solusyon sa protina ay pinaghihiwalay mula sa tubig sa pamamagitan ng isang cellophane membrane, kung gayon, sinusubukan na makamit ang balanse, ang mga molekula ng tubig ay nagkakalat sa solusyon ng protina. Gayunpaman, ang paglipat ng tubig sa espasyo kung saan matatagpuan ang protina ay nagpapataas ng hydrostatic pressure nito (ang presyon ng column ng tubig), na pumipigil sa karagdagang pagsasabog ng mga molekula ng tubig sa protina.
Ang presyon o puwersa na dapat ilapat upang ihinto ang osmotic na daloy ng tubig ay tinatawag na osmotic pressure. Ang osmotic pressure sa napaka-dilute na solusyon sa protina ay proporsyonal sa konsentrasyon ng molar ng protina at ang ganap na temperatura.
Ang mga biological membrane ay hindi rin natatagusan ng protina, kaya ang osmotic pressure na nilikha ng protina ay nakasalalay sa konsentrasyon nito sa loob at labas ng cell. Ang osmotic pressure na dulot ng protina ay tinatawag ding oncotic pressure.
mataas na lagkit ng mga solusyon [ipakita] .
Mataas na lagkit ng mga solusyon sa protina. Ang mataas na lagkit ay katangian hindi lamang ng mga solusyon sa protina, ngunit sa pangkalahatan ng mga solusyon ng mataas na molekular na timbang na mga compound. Habang tumataas ang konsentrasyon ng protina, tumataas ang lagkit ng solusyon dahil tumataas ang puwersa ng pagdirikit sa pagitan ng mga molekula ng protina. Ang lagkit ay nakasalalay sa hugis ng mga molekula. Ang mga solusyon ng fibrillar protein ay palaging mas malapot kaysa sa mga solusyon ng globular protein. Ang lagkit ng mga solusyon ay malakas na naiimpluwensyahan ng temperatura at pagkakaroon ng mga electrolyte. Sa pagtaas ng temperatura, bumababa ang lagkit ng mga solusyon sa protina. Ang mga pagdaragdag ng ilang mga asin, tulad ng calcium, ay nagpapataas ng lagkit sa pamamagitan ng pagtataguyod ng pagdirikit ng mga molekula sa pamamagitan ng mga tulay ng calcium. Minsan ang lagkit ng isang solusyon sa protina ay tumataas nang labis na nawawalan ng pagkalikido nito at nagiging parang gel.
kakayahang bumuo ng mga gel [ipakita] .
Kakayahan ng mga protina na bumuo ng mga gel. Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga macromolecule ng protina sa solusyon ay maaaring humantong sa pagbuo ng mga istrukturang network kung saan matatagpuan ang mga nakulong na molekula ng tubig. Ang ganitong mga structured system ay tinatawag na gels o jellies. Ito ay pinaniniwalaan na ang cell protoplasmic protein ay maaaring magbago sa isang gel-like state. Ang isang tipikal na halimbawa ay ang katawan ng isang dikya ay tulad ng isang buhay na halaya, ang nilalaman ng tubig na kung saan ay hanggang sa 90%.
Ang gelation ay nangyayari nang mas madali sa mga solusyon ng fibrillar protein; ang kanilang hugis ng baras na hugis ay nagtataguyod ng mas mahusay na pakikipag-ugnay sa mga dulo ng macromolecules. Ito ay kilala mula sa pang-araw-araw na pagsasanay. Ang mga jellies ng pagkain ay inihanda mula sa mga produkto (buto, kartilago, karne) na naglalaman ng malalaking dami ng fibrillar protein.
Sa panahon ng buhay ng katawan, ang mala-gel na estado ng mga istruktura ng protina ay may mahalagang pisyolohikal na kahalagahan. Ang mga collagen na protina ng mga buto, tendon, cartilage, balat, atbp. ay may mataas na lakas, pagkalastiko at pagkalastiko dahil ang mga ito ay nasa tulad ng gel. Ang pagtitiwalag ng mga mineral na asing-gamot sa panahon ng pagtanda ay binabawasan ang kanilang katatagan at pagkalastiko. Ang Actomyosin, na gumaganap ng isang contractile function, ay matatagpuan sa mga selula ng kalamnan sa isang gel-like o gelatinous form.
Sa isang buhay na cell, nangyayari ang mga proseso na kahawig ng paglipat ng sol-gel. Ang cell protoplasm ay isang mala-sol na malapot na likido kung saan matatagpuan ang mga isla ng mga istrukturang parang gel.

Protein hydration at mga salik na nakakaapekto sa kanilang solubility

Ang mga protina ay hydrophilic substance. Kung natunaw mo ang tuyong protina sa tubig, pagkatapos ay una ito, tulad ng anumang hydrophilic high-molecular compound, swells, at pagkatapos ay ang mga molekula ng protina ay nagsisimulang unti-unting pumasa sa solusyon. Kapag namamaga, ang mga molekula ng tubig ay tumagos sa protina at nagbubuklod sa mga polar group nito. Ang siksik na packing ng polypeptide chain ay lumuwag. Ang isang namamaga na protina ay maaaring ituring na isang uri ng reverse solution, i.e. isang solusyon ng mga molekula ng tubig sa isang high-molecular substance - protina. Ang karagdagang pagsipsip ng tubig ay humahantong sa paghihiwalay ng mga molekula ng protina mula sa kabuuang masa at pagkalusaw. Ngunit ang pamamaga ay hindi palaging humahantong sa paglusaw; Ang ilang mga protina, tulad ng collagen, ay nananatiling namamaga pagkatapos sumipsip ng maraming tubig.

Ang paglusaw ay nauugnay sa hydration ng mga protina, ibig sabihin, ang pagbubuklod ng mga molekula ng tubig sa mga protina. Ang tubig ng hydration ay napakahigpit na nakagapos sa macromolecule ng protina na maaari itong paghiwalayin nang napakahirap. Hindi ito nagpapahiwatig ng simpleng adsorption, ngunit sa halip ay ang electrostatic binding ng mga molekula ng tubig na may mga polar group ng side radicals ng acidic amino acids, na nagdadala ng negatibong singil, at mga pangunahing amino acid, na nagdadala ng positibong singil.

Gayunpaman, ang bahagi ng tubig ng hydration ay nakagapos ng mga grupo ng peptide, na bumubuo ng mga bono ng hydrogen na may mga molekula ng tubig. Halimbawa, ang mga polypeptide na may mga non-polar side group ay namamaga din, ibig sabihin, nagbubuklod sila ng tubig. Kaya, ang isang malaking halaga ng tubig ay nagbubuklod sa collagen, bagaman ang protina na ito ay naglalaman ng higit sa lahat na non-polar amino acids. Ang tubig, na nagbubuklod sa mga grupo ng peptide, ay nagtutulak sa mga pahabang polypeptide chain. Gayunpaman, ang mga interchain bond (tulay) ay pumipigil sa mga molekula ng protina na humiwalay sa isa't isa at mapunta sa solusyon. Kapag ang mga hilaw na materyales na naglalaman ng collagen ay pinainit, ang mga interchain na tulay sa mga hibla ng collagen ay nasira at ang mga inilabas na polypeptide chain ay napupunta sa solusyon. Ang fraction na ito ng bahagyang hydrolyzed na natutunaw na collagen ay tinatawag na gelatin. Ang gelatin ay katulad sa komposisyon ng kemikal sa collagen, madaling swells at dissolves sa tubig, na bumubuo ng malapot na likido. Ang isang katangian ng gelatin ay ang kakayahang mag-gel. Ang mga may tubig na solusyon ng gelatin ay malawakang ginagamit sa medikal na kasanayan bilang isang plasma-substituting at hemostatic agent, at ang kanilang kakayahang bumuo ng mga gel ay ginagamit sa paggawa ng mga kapsula sa pharmaceutical practice.

Mga salik na nakakaapekto sa solubility ng protina. Ang solubility ng iba't ibang mga protina ay malawak na nag-iiba. Natutukoy ito sa pamamagitan ng kanilang komposisyon ng amino acid (ang mga polar amino acid ay nagbibigay ng higit na solubility kaysa sa mga nonpolar), mga tampok ng organisasyon (mga globular na protina, bilang panuntunan, ay mas natutunaw kaysa sa mga fibrillar) at mga katangian ng solvent. Halimbawa, ang mga protina ng halaman - prolamins - natutunaw sa 60-80% na alkohol, albumin - sa tubig at sa mahinang mga solusyon sa asin, at ang collagen at keratin ay hindi matutunaw sa karamihan ng mga solvents.

Ang katatagan ng mga solusyon sa protina ay ibinibigay ng singil ng molekula ng protina at ang hydration shell. Ang bawat macromolecule ng isang indibidwal na protina ay may kabuuang singil ng parehong tanda, na pumipigil sa kanila na magkadikit sa solusyon at precipitating. Anumang bagay na tumutulong sa pagpapanatili ng singil at hydration shell ay nagpapadali sa solubility ng protina at sa katatagan nito sa solusyon. May malapit na kaugnayan sa pagitan ng singil ng isang protina (o ang bilang ng mga polar amino acid sa loob nito) at hydration: mas maraming polar amino acid sa isang protina, mas maraming tubig ang nakagapos (bawat 1 g ng protina). Ang hydration shell ng isang protina kung minsan ay umaabot sa malalaking sukat, at ang hydration water ay maaaring umabot ng hanggang 1/5 ng masa nito.

Totoo, ang ilang mga protina ay mas hydrated at hindi gaanong natutunaw. Halimbawa, ang collagen ay nagbubuklod ng mas maraming tubig kaysa sa maraming natutunaw na globular na protina, ngunit hindi natutunaw. Ang solubility nito ay nahahadlangan ng mga tampok na istruktura - mga cross-link sa pagitan ng mga polypeptide chain. Minsan ang mga pangkat ng protina na magkasalungat na sinisingil ay bumubuo ng maraming ionic (asin) na mga bono sa loob ng isang molekula ng protina o sa pagitan ng mga molekula ng protina, na pumipigil sa pagbuo ng mga bono sa pagitan ng mga molekula ng tubig at mga pangkat ng protina na sinisingil. Ang isang kabalintunaan na kababalaghan ay sinusunod: ang protina ay naglalaman ng maraming anionic o cationic na grupo, ngunit ang solubility nito sa tubig ay mababa. Ang mga intermolecular salt bridges ay nagdudulot ng pagdikit at pag-urong ng mga molekula ng protina.

Anong mga kadahilanan sa kapaligiran ang nakakaapekto sa solubility ng mga protina at ang kanilang katatagan sa mga solusyon?

Epekto ng mga neutral na asin [ipakita] .
Ang mga neutral na asin sa maliliit na konsentrasyon ay nagpapataas ng solubility ng kahit na ang mga protina na hindi matutunaw sa purong tubig (halimbawa, mga euglobulin). Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga ion ng asin, na nakikipag-ugnayan sa magkasalungat na sisingilin na mga grupo ng mga molekula ng protina, ay sumisira sa mga tulay ng asin sa pagitan ng mga molekula ng protina. Ang pagtaas ng konsentrasyon ng mga asing-gamot (pagtaas ng lakas ng ionic ng solusyon) ay may kabaligtaran na epekto (tingnan sa ibaba - pag-aasin).
Impluwensya ng pH na kapaligiran [ipakita] .
Ang pH ng daluyan ay nakakaapekto sa singil ng protina, at samakatuwid ang solubility nito. Ang protina ay hindi gaanong matatag sa isoelectric na estado, iyon ay, kapag ang kabuuang singil nito ay zero. Ang pag-alis ng singil ay nagbibigay-daan sa mga molekula ng protina na madaling lumapit sa isa't isa, magkadikit, at mag-precipitate. Nangangahulugan ito na ang solubility at katatagan ng protina ay magiging minimal sa isang pH na tumutugma sa isoelectric point ng protina.
Epekto ng temperatura [ipakita] .
Walang mahigpit na kaugnayan sa pagitan ng temperatura at ang likas na katangian ng solubility ng protina. Ang ilang mga protina (globulins, pepsin, muscle phosphorylase) ay mas mahusay na natutunaw sa may tubig o asin na mga solusyon sa pagtaas ng temperatura; ang iba (muscle aldolase, hemoglobin, atbp.) ay mas malala.
Epekto ng differently charged protein [ipakita] .
Kung ang isang protina na isang polycation (pangunahing protina) ay idinagdag sa isang solusyon ng isang protina na isang polyanion (acidic na protina), pagkatapos ay bumubuo sila ng mga pinagsama-samang. Sa kasong ito, ang katatagan dahil sa neutralisasyon ng mga singil ay nawala at ang mga protina ay namuo. Minsan ginagamit ang feature na ito upang ihiwalay ang gustong protina mula sa pinaghalong protina.

Pag-asin

Ang mga solusyon ng mga neutral na asing-gamot ay malawakang ginagamit hindi lamang upang madagdagan ang solubility ng protina, halimbawa, kapag ihiwalay ito mula sa biological na materyal, kundi pati na rin para sa pumipili na pag-ulan ng iba't ibang mga protina, ibig sabihin, ang kanilang fractionation. Ang proseso ng pag-ulan ng protina na may mga neutral na solusyon sa asin ay tinatawag na salting out. Ang isang katangian ng mga protina na nakuha sa pamamagitan ng pag-aasin ay ang pagpapanatili ng kanilang mga katutubong biological na katangian pagkatapos alisin ang asin.

Ang mekanismo ng pag-aasin ay ang mga idinagdag na anion at cation ng saline solution ay nag-aalis ng hydration shell ng mga protina, na isa sa mga salik ng katatagan nito. Posible na ang neutralisasyon ng mga singil ng protina sa pamamagitan ng mga ion ng asin ay nangyayari nang sabay-sabay, na nagtataguyod din ng pag-ulan ng mga protina.

Ang kakayahang mag-asin ay pinaka-binibigkas sa mga anion ng asin. Ayon sa lakas ng epekto ng salting out, ang mga anion at cation ay nakaayos sa mga sumusunod na hanay:

SO 4 2- > C 6 H 5 O 7 3- > CH 3 COO - > Cl - > NO 3 - > Br - > I - > CNS -
Li + >Na + > K + > Pb + > Cs +

Ang mga seryeng ito ay tinatawag na lyotropic.

Ang mga sulfate ay may malakas na epekto sa pag-aasin sa seryeng ito. Sa pagsasagawa, ang sodium at ammonium sulfate ay kadalasang ginagamit upang mag-asin ng mga protina. Bilang karagdagan sa mga asing-gamot, ang mga protina ay pinalamutian ng mga organikong ahente ng pag-alis ng tubig (ethanol, acetone, methanol, atbp.). Sa katunayan, ito ay ang parehong salting out.

Ang pag-asin ay malawakang ginagamit upang paghiwalayin at linisin ang mga protina dahil maraming mga protina ang nag-iiba sa laki ng kanilang hydration shell at sa laki ng kanilang mga singil. Ang bawat isa sa kanila ay may sariling salting out zone, ibig sabihin, isang konsentrasyon ng asin na nagpapahintulot sa protina na mag-dehydrate at mag-precipitate. Matapos tanggalin ang salting out agent, pinapanatili ng protina ang lahat ng likas na katangian at pag-andar nito.

Denaturasyon (denativation) at renaturation (renativation)

Sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang mga sangkap na nakakagambala sa pinakamataas na antas ng organisasyon ng molekula ng protina (pangalawa, tersiyaryo, quaternary) habang pinapanatili ang pangunahing istraktura, ang protina ay nawawala ang kanyang katutubong physicochemical at, pinaka-mahalaga, mga biological na katangian. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na denaturation (denativation). Ito ay tipikal lamang para sa mga molekula na may isang kumplikadong spatial na organisasyon. Ang sintetiko at natural na mga peptide ay hindi kaya ng denaturation.

Sa panahon ng denaturation, ang mga bono na nagpapatatag ng quaternary, tertiary at maging ang pangalawang istruktura ay nasira. Ang polypeptide chain ay nagbubukas at nasa solusyon alinman sa isang nakabukas na anyo o sa anyo ng isang random na coil. Sa kasong ito, ang hydration shell ay nawala at ang protina ay namuo. Gayunpaman, ang precipitated denatured protein ay naiiba sa parehong protina na na-precipitate sa pamamagitan ng pag-asin, dahil sa unang kaso ay nawawala ang mga katutubong katangian nito, ngunit sa pangalawa ay nananatili ito. Ipinapahiwatig nito na ang mekanismo ng pagkilos ng mga sangkap na nagdudulot ng denaturation at pag-asin ay iba. Kapag nag-asin, ang katutubong istraktura ng protina ay napanatili, ngunit kapag na-denatured ito ay nawasak.

Ang mga kadahilanan ng denaturing ay nahahati sa

pisikal [ipakita] .
Kabilang sa mga pisikal na salik ang: temperatura, presyon, mekanikal na stress, ultrasonic at ionizing radiation.
Ang thermal denaturation ng mga protina ay ang pinaka-pinag-aralan na proseso. Ito ay itinuturing na isa sa mga katangian ng mga protina. Matagal nang alam na kapag pinainit, ang protina ay namumuo (coagulates) at namuo. Karamihan sa mga protina ay heat labile, ngunit ang mga protina ay kilala na napaka-lumalaban sa init. Halimbawa, trypsin, chymotrypsin, lysozyme, ilang mga protina ng biological lamad. Ang mga protina ng bakterya na naninirahan sa mga hot spring ay partikular na lumalaban sa temperatura. Malinaw, sa mga thermostable na protina, ang thermal na paggalaw ng mga polypeptide chain na dulot ng pag-init ay hindi sapat upang masira ang panloob na mga bono ng mga molekula ng protina. Sa isoelectric point, ang mga protina ay mas madaling napapailalim sa thermal denaturation. Ang pamamaraan na ito ay ginagamit sa praktikal na gawain. Ang ilang mga protina, sa kabaligtaran, ay nagde-denature sa mababang temperatura.
kemikal [ipakita] .
Ang mga kemikal na kadahilanan na nagdudulot ng denaturation ay kinabibilangan ng: mga acid at alkalis, mga organikong solvent (alcohol, acetone), detergents (detergents), ilang amides (urea, guanidine salts, atbp.), alkaloids, heavy metals (mercury, copper salts , barium, zinc, cadmium, atbp.). Ang mekanismo ng pagkilos ng denaturing ng mga kemikal ay nakasalalay sa kanilang mga katangiang physicochemical.
Ang mga acid at alkali ay malawakang ginagamit bilang mga precipitant ng protina. Maraming mga protina ang na-denatured sa matinding mga halaga ng pH - sa ibaba 2 o higit sa 10-11. Ngunit ang ilang mga protina ay lumalaban sa mga acid at alkalis. Halimbawa, ang mga histone at protamine ay hindi na-denatured kahit na sa pH 2 o pH 10. Ang malalakas na solusyon ng ethanol at acetone ay mayroon ding epekto sa denaturing sa mga protina, bagama't para sa ilang mga protina ang mga organikong solvent na ito ay ginagamit bilang mga ahente ng pag-aasin.
Matagal nang ginagamit ang mga mabibigat na metal at alkaloid bilang mga precipitant; bumubuo sila ng malakas na mga bono sa mga polar na grupo ng mga protina at sa gayon ay sinisira ang sistema ng hydrogen at ionic bond.
Ang partikular na atensyon ay dapat bayaran sa urea at guanidine salts, na sa mataas na konsentrasyon (para sa urea 8 mol/l, para sa guanidine hydrochloride 2 mol/l) ay nakikipagkumpitensya sa mga peptide group para sa pagbuo ng mga hydrogen bond. Bilang isang resulta, ang mga protina na may isang quaternary na istraktura ay naghihiwalay sa mga subunit, at pagkatapos ay i-unfold ang mga polypeptide chain. Ang pag-aari na ito ng urea ay kapansin-pansin na malawak itong ginagamit upang patunayan ang pagkakaroon ng isang quaternary na istraktura ng isang protina at ang kahalagahan ng istrukturang organisasyon nito sa pagpapatupad ng mga physiological function.

Mga katangian ng mga denatured na protina . Ang pinakakaraniwang mga palatandaan para sa mga denatured na protina ay ang mga sumusunod.

Isang pagtaas sa bilang ng mga reaktibo o functional na grupo kumpara sa katutubong molekula ng protina (ang mga functional na grupo ay ang mga pangkat ng mga side radical ng mga amino acid: COOH, NH 2, SH, OH). Ang ilan sa mga pangkat na ito ay kadalasang matatagpuan sa loob ng molekula ng protina at hindi nakikita ng mga espesyal na reagents. Ang paglalahad ng polypeptide chain sa panahon ng denaturation ay ginagawang posible na makita ang mga karagdagang, o nakatago, na mga grupong ito.
Nabawasan ang solubility at precipitation ng protina (na nauugnay sa pagkawala ng hydration shell, paglalahad ng molekula ng protina na may "exposure" ng mga hydrophobic radical at neutralisasyon ng mga singil ng mga polar group).
Pagbabago ng pagsasaayos ng isang molekula ng protina.
Pagkawala ng biological na aktibidad na sanhi ng pagkagambala ng katutubong istrukturang organisasyon ng molekula.
Mas madaling cleavage ng proteolytic enzymes kumpara sa native na protina, ang paglipat ng compact native structure sa pinalawak na maluwag na form ay ginagawang mas madali para sa mga enzyme na ma-access ang mga peptide bond ng protina, na sinisira nila.

Ang huling kalidad ng denatured protein ay malawak na kilala. Ang thermal o iba pang pagproseso ng mga produkto na naglalaman ng mga protina (pangunahin ang karne) ay nagtataguyod ng mas mahusay na panunaw ng mga ito sa tulong ng mga proteolytic enzymes ng gastrointestinal tract. Ang tiyan ng mga tao at hayop ay gumagawa ng isang natural na denaturing agent - hydrochloric acid, na, sa pamamagitan ng denaturing protina, ay tumutulong sa kanilang pagkasira ng mga enzyme. Gayunpaman, ang pagkakaroon ng hydrochloric acid at proteolytic enzymes ay hindi pinapayagan ang paggamit ng protina mga gamot sa pamamagitan ng bibig, dahil sila ay na-denatured at agad na nasira, nawawala ang kanilang biological na aktibidad.

Tandaan din na ang mga denaturang substance na namuo ng mga protina ay ginagamit sa biochemical practice para sa mga layunin maliban sa pag-asin. Ang pag-asal bilang isang pamamaraan ay ginagamit upang ihiwalay ang isang protina o grupo ng mga protina, at ang denaturation ay ginagamit upang palayain ang pinaghalong anumang sangkap mula sa protina. Sa pamamagitan ng pag-alis ng protina, maaari kang makakuha ng solusyon na walang protina o alisin ang epekto ng protina na ito.

Matagal nang pinaniniwalaan na ang denaturation ay hindi maibabalik. Gayunpaman, sa ilang mga kaso, ang pag-alis ng denaturing agent (ang ganitong mga eksperimento ay ginawa gamit ang urea) ay nagpapanumbalik ng biological na aktibidad ng protina. Ang proseso ng pagpapanumbalik ng physicochemical at biological properties ng isang denatured protein ay tinatawag na renaturation o renativation. Kung ang isang denatured na protina (pagkatapos ng pag-alis ng mga denaturing substance) ay muling nag-aayos ng sarili sa orihinal nitong istraktura, pagkatapos ay ang biological na aktibidad nito ay naibalik.

Pahina 4

kabuuang mga pahina: 7

No. 1. Mga protina: mga peptide bond, ang kanilang pagtuklas.

Ang mga protina ay mga macromolecule ng linear polyamide na nabuo ng mga a-amino acid bilang resulta ng isang polycondensation reaction sa mga biological na bagay.

Mga ardilya ay mga compound na may mataas na molecular weight na ginawa mula sa mga amino acid. 20 amino acid ang kasangkot sa paglikha ng mga protina. Nagbubuklod ang mga ito sa mahabang kadena na bumubuo sa batayan ng isang molekula ng protina na may malaking molekular na timbang.

Mga pag-andar ng mga protina sa katawan

Ang kumbinasyon ng mga kakaibang kemikal at pisikal na katangian ng mga protina ay nagbibigay ng ganitong klase ng mga organikong compound na may pangunahing papel sa mga phenomena ng buhay.

Ang mga protina ay may mga sumusunod na biological na katangian o gumaganap ng mga sumusunod na pangunahing tungkulin sa mga buhay na organismo:

1. Catalytic function ng mga protina. Lahat ng biological catalysts - ang mga enzyme ay mga protina. Sa kasalukuyan, libu-libong mga enzyme ang nailalarawan, marami sa kanila ay nakahiwalay sa mala-kristal na anyo. Halos lahat ng mga enzyme ay makapangyarihang mga katalista, na nagpapataas ng mga rate ng reaksyon nang hindi bababa sa isang milyong beses. Ang pag-andar na ito ng mga protina ay natatangi, hindi katangian ng iba pang mga molekula ng polimer.

2. Nutritional (reserve function ng mga protina). Ang mga ito ay, una sa lahat, mga protina na nilayon upang magbigay ng sustansiya sa pagbuo ng embryo: gatas casein, egg ovalbumin, reserbang protina ng mga buto ng halaman. Ang isang bilang ng iba pang mga protina ay walang alinlangan na ginagamit sa katawan bilang isang mapagkukunan ng mga amino acid, na, naman, ay mga precursor ng biologically active substance na kumokontrol sa metabolic process.

3. Transport function ng mga protina. Ang transportasyon ng maraming maliliit na molekula at ion ay isinasagawa ng mga tiyak na protina. Halimbawa, ang respiratory function ng dugo, lalo na ang paglipat ng oxygen, ay ginagawa ng mga molekula ng hemoglobin - isang protina ng mga pulang selula ng dugo. Ang mga serum albumin ay nakikibahagi sa transportasyon ng lipid. Ang isang bilang ng iba pang mga whey protein ay bumubuo ng mga kumplikadong may taba, tanso, bakal, thyroxine, bitamina A at iba pang mga compound, na tinitiyak ang kanilang paghahatid sa mga naaangkop na organo.

4. Protective function ng mga protina. Ang pangunahing pag-andar ng proteksyon ay ginagampanan ng immunological system, na nagsisiguro sa synthesis ng mga tiyak na proteksiyon na protina - mga antibodies - bilang tugon sa pagpasok ng bakterya, lason o mga virus (antigens) sa katawan. Ang mga antibodies ay nagbubuklod sa mga antigen, nakikipag-ugnayan sa kanila, at sa gayon ay neutralisahin ang kanilang mga biological na epekto at mapanatili ang normal na estado ng katawan. Ang coagulation ng protina ng plasma ng dugo - fibrinogen - at ang pagbuo ng isang namuong dugo, na nagpoprotekta laban sa pagkawala ng dugo sa panahon ng pinsala, ay isa pang halimbawa ng proteksiyon na function ng mga protina.

5. Contractile function ng mga protina. Maraming mga protina ang kasangkot sa pagkilos ng pag-urong at pagpapahinga ng kalamnan. Ang pangunahing papel sa mga prosesong ito ay nilalaro ng actin at myosin - mga tiyak na protina ng tissue ng kalamnan. Ang pag-andar ng contractile ay likas din sa mga protina ng mga subcellular na istruktura, na nagsisiguro sa pinakamagagandang proseso ng buhay ng cell,

6. Structural function ng mga protina. Ang mga protina na may ganitong function ay nangunguna sa iba pang mga protina sa katawan ng tao. Ang mga istrukturang protina tulad ng collagen ay laganap sa connective tissue; keratin sa buhok, kuko, balat; elastin - sa mga vascular wall, atbp.

7. Hormonal (regulatoryo) function ng mga protina. Ang metabolismo sa katawan ay kinokontrol ng iba't ibang mekanismo. Ang mga hormone na ginawa ng mga glandula ng endocrine ay sumasakop sa isang mahalagang lugar sa regulasyong ito. Ang isang bilang ng mga hormone ay kinakatawan ng mga protina, o polypeptides, halimbawa, mga hormone ng pituitary gland, pancreas, atbp.

Peptide bond

Pormal, ang pagbuo ng isang protina macromolecule ay maaaring kinakatawan bilang isang polycondensation reaksyon ng α-amino acids.

Mula sa chemical point of view, ang mga protina ay high-molecular nitrogen-containing organic compounds (polyamides), ang mga molekula nito ay binuo mula sa mga residue ng amino acid. Ang mga monomer ng mga protina ay mga α-amino acid. karaniwang tampok na kung saan ay ang pagkakaroon ng isang carboxyl group -COOH at isang amino group -NH 2 sa pangalawang carbon atom (α-carbon atom):

Batay sa mga resulta ng pag-aaral ng mga produkto ng protina hydrolysis at ang mga iniharap ng A.Ya. Ang mga ideya ni Danilevsky tungkol sa papel ng mga bono ng peptide -CO-NH- sa pagtatayo ng isang molekula ng protina, iminungkahi ng siyentipikong Aleman na si E. Fischer ang teorya ng peptide ng istraktura ng protina sa simula ng ika-20 siglo. Ayon sa teoryang ito, ang mga protina ay mga linear polymers ng α-amino acid na naka-link ng isang peptide. bono - polypeptides:

Sa bawat peptide, ang isang terminal na residue ng amino acid ay may libreng α-amino group (N-terminus) at ang isa ay may libreng α-carboxyl group (C-terminus). Ang istraktura ng peptides ay karaniwang inilalarawan simula sa N-terminal amino acid. Sa kasong ito, ang mga residue ng amino acid ay itinalaga ng mga simbolo. Halimbawa: Ala-Tyr-Leu-Ser-Tyr- - Cys. Ang entry na ito ay tumutukoy sa isang peptide kung saan ang N-terminal na α-amino acid ay ay nabuo sa pamamagitan ng alanine, at ang C-terminal - cysteine. Kapag nagbabasa ng naturang talaan, ang mga pagtatapos ng mga pangalan ng lahat ng mga acid, maliban sa mga huling, ay nagbabago sa "silt": alanyl-tyrosyl-leucyl-seryl-tyrosyl-cysteine. Ang haba ng peptide chain sa mga peptide at protina na matatagpuan sa katawan ay mula dalawa hanggang daan-daan at libu-libong residue ng amino acid.

No. 2. Pag-uuri ng mga simpleng protina.

SA simple lang (mga protina) ay kinabibilangan ng mga protina na nagbubunga lamang ng mga amino acid sa hydrolysis.

Mga protina ____simpleng protina na pinagmulan ng hayop, hindi matutunaw sa tubig, mga solusyon sa asin, dilute acid at alkalis. Magsagawa ng pangunahing sumusuporta sa mga function (halimbawa, collagen, keratin

mga protamine – positibong sisingilin ang mga nuclear protein, na may molekular na timbang na 10-12 kDa. Ang mga ito ay humigit-kumulang 80% alkaline amino acids, na nagbibigay sa kanila ng kakayahang makipag-ugnayan sa mga nucleic acid sa pamamagitan ng mga ionic bond. Makilahok sa regulasyon ng aktibidad ng gene. Lubos na natutunaw sa tubig;

mga histones – mga nuclear protein na may mahalagang papel sa regulasyon ng aktibidad ng gene. Ang mga ito ay matatagpuan sa lahat ng eukaryotic cells, at nahahati sa 5 klase, na naiiba sa molecular weight at amino acid content. Ang molekular na bigat ng mga histone ay mula 11 hanggang 22 kDa, at ang mga pagkakaiba sa komposisyon ng amino acid ay may kinalaman sa lysine at arginine, ang nilalaman nito ay nag-iiba mula 11 hanggang 29% at mula 2 hanggang 14%, ayon sa pagkakabanggit;

mga prolamin – hindi matutunaw sa tubig, ngunit natutunaw sa 70% na alkohol, mga katangian ng kemikal na istraktura – maraming proline, glutamic acid, walang lysine ,

glutelins - natutunaw sa mga solusyon sa alkalina ,

mga globulin – mga protina na hindi matutunaw sa tubig at sa isang semi-saturated na solusyon ng ammonium sulfate, ngunit natutunaw sa may tubig na mga solusyon ng mga asing-gamot, alkalis at mga acid. Molekular na timbang - 90-100 kDa;

albumin – mga protina ng mga tisyu ng hayop at halaman, natutunaw sa tubig at mga solusyon sa asin. Ang molecular mass ay 69 kDa;

scleroproteins - mga protina ng sumusuporta sa mga tisyu ng mga hayop

Ang mga halimbawa ng mga simpleng protina ay kinabibilangan ng silk fibroin, egg serum albumin, pepsin, atbp.

No. 3. Mga pamamaraan para sa paghihiwalay at pag-ulan (paglilinis) ng mga protina.

No. 4. Ang mga protina bilang polyelectrolytes. Isoelectric point ng isang protina.

Ang mga protina ay amphoteric polyelectrolytes, i.e. nagpapakita ng parehong acidic at pangunahing mga katangian. Ito ay dahil sa presensya sa mga molekula ng protina ng mga radikal na amino acid na may kakayahang ionization, pati na rin ang mga libreng α-amino- at α-carboxyl na grupo sa mga dulo ng mga peptide chain. Ang acidic na katangian ng protina ay ibinibigay ng acidic amino acids (aspartic, glutamic), at alkaline properties ng basic amino acids (lysine, arginine, histidine).

Ang singil ng isang molekula ng protina ay nakasalalay sa ionization ng acidic at pangunahing mga grupo ng mga amino acid radical. Depende sa ratio ng negatibo at positibong mga grupo, ang molekula ng protina sa kabuuan ay nakakakuha ng kabuuang positibo o negatibong singil. Kapag ang isang solusyon sa protina ay acidified, ang antas ng ionization ng mga anionic na grupo ay bumababa, at ang mga cationic group ay tumaas; kapag alkalizing, ang kabaligtaran ay totoo. Sa isang tiyak na halaga ng pH, ang bilang ng mga positibo at negatibong sisingilin na mga grupo ay nagiging pantay, at ang protina ay nasa isang isoelectric na estado (ang kabuuang singil ay 0). Ang halaga ng pH kung saan ang isang protina ay nasa isang isoelectric na estado ay tinatawag na isoelectric point at itinalagang pI, katulad ng mga amino acid. Para sa karamihan ng mga protina, ang pI ay nasa hanay na 5.5-7.0, na nagpapahiwatig ng isang tiyak na pamamayani ng mga acidic na amino acid sa mga protina. Gayunpaman, mayroon ding mga alkalina na protina, halimbawa, salmin - ang pangunahing protina mula sa gatas ng salmon (pl = 12). Bilang karagdagan, may mga protina na ang pI ay may napakababang halaga, halimbawa, pepsin - isang enzyme gastric juice(pl=l). Sa isoelectric point, ang mga protina ay napaka-unstable at madaling namuo, na may pinakamababang solubility.

Kung ang protina ay wala sa isang isoelectric na estado, pagkatapos ay sa isang electric field ang mga molekula nito ay lilipat sa katod o anode, depende sa tanda ng kabuuang singil at sa bilis na proporsyonal sa magnitude nito; Ito ang kakanyahan ng pamamaraan ng electrophoresis. Ang pamamaraang ito ay maaaring paghiwalayin ang mga protina na may iba't ibang mga halaga ng pI.

Bagaman ang mga protina ay may mga katangian ng buffer, ang kanilang kapasidad sa mga halaga ng physiological pH ay limitado. Ang pagbubukod ay ang mga protina na naglalaman ng maraming histidine, dahil ang histidine radical lamang ang may buffering properties sa pH range na 6-8. Mayroong napakakaunting mga naturang protina. Halimbawa, ang hemoglobin, na naglalaman ng halos 8% histidine, ay isang malakas na intracellular buffer sa mga pulang selula ng dugo, na nagpapanatili ng pH ng dugo sa isang pare-parehong antas.

No. 5. Physicochemical properties ng mga protina.

Ang mga protina ay may iba't ibang kemikal, pisikal at biological na katangian, na tinutukoy ng komposisyon ng amino acid at spatial na organisasyon ng bawat protina. Mga reaksiyong kemikal Ang mga protina ay napaka-magkakaibang, ang mga ito ay dahil sa pagkakaroon ng NH 2 -, mga grupo ng COOH at mga radikal ng iba't ibang kalikasan. Ito ay mga reaksyon ng nitration, acylation, alkylation, esterification, oxidation-reduction at iba pa. Ang mga protina ay may acid-base, buffer, colloidal at osmotic na mga katangian.

Mga katangian ng acid-base ng mga protina

Mga katangian ng kemikal. Kapag ang mga may tubig na solusyon ng mga protina ay bahagyang pinainit, nangyayari ang denaturation. Sa kasong ito, nabuo ang isang namuo.

Kapag ang mga protina ay pinainit ng mga acid, nangyayari ang hydrolysis, na nagreresulta sa isang halo ng mga amino acid.

Physicochemical properties ng mga protina

Ang mga protina ay may mataas na molekular na timbang.

Pagsingil ng isang molekula ng protina. Ang lahat ng mga protina ay may hindi bababa sa isang libreng -NH at -COOH na grupo.

Mga solusyon sa protina- mga colloidal na solusyon na may iba't ibang katangian. Ang mga protina ay acidic at basic. Ang mga acidic na protina ay naglalaman ng maraming glu at asp, na mayroong karagdagang carboxyl at mas kaunting mga amino group. Ang mga alkalina na protina ay naglalaman ng maraming lys at arg. Ang bawat molekula ng protina sa isang may tubig na solusyon ay napapalibutan ng isang hydration shell, dahil ang mga protina ay may maraming hydrophilic group (-COOH, -OH, -NH 2, -SH) dahil sa mga amino acid. Sa mga may tubig na solusyon, ang molekula ng protina ay may singil. Ang singil ng protina sa tubig ay maaaring mag-iba depende sa pH.

Pag-ulan ng protina. Ang mga protina ay may hydration shell, isang singil na pumipigil sa mga ito na magkadikit. Para sa pagtitiwalag ito ay kinakailangan upang alisin ang hydration shell at singilin.

1.Hydration. Ang proseso ng hydration ay nangangahulugan ng pagbubuklod ng tubig sa pamamagitan ng mga protina, at nagpapakita sila ng mga katangian ng hydrophilic: namamaga sila, tumataas ang kanilang masa at dami. Ang pamamaga ng protina ay sinamahan ng bahagyang paglusaw nito. Ang hydrophilicity ng mga indibidwal na protina ay nakasalalay sa kanilang istraktura. Ang hydrophilic amide (–CO–NH–, peptide bond), amine (NH2) at carboxyl (COOH) na mga grupo ay naroroon sa komposisyon at matatagpuan sa ibabaw ng macromolecule ng protina ay nakakaakit ng mga molekula ng tubig, na mahigpit na inilalagay ang mga ito sa ibabaw ng molekula. . Sa pamamagitan ng nakapalibot na mga globule ng protina, pinipigilan ng isang hydration (may tubig) na shell ang katatagan ng mga solusyon sa protina. Sa isoelectric point, ang mga protina ay may pinakamaliit na kakayahang magbigkis ng tubig; Ang pagsasama-sama ng mga molekula ng protina ay nangyayari rin kapag sila ay na-dehydrate gamit ang ilang mga organikong solvent, tulad ng ethyl alcohol. Ito ay humahantong sa pag-ulan ng mga protina. Kapag ang pH ng kapaligiran ay nagbabago, ang macromolecule ng protina ay sinisingil at ang kapasidad ng hydration nito ay nagbabago.

Ang mga reaksyon sa pag-ulan ay nahahati sa dalawang uri.

Pag-asin ng mga protina: (NH 4)SO 4 - ang hydration shell lamang ang inalis, pinapanatili ng protina ang lahat ng uri ng istraktura nito, lahat ng koneksyon, at pinapanatili ang mga katutubong katangian nito. Ang ganitong mga protina ay maaaring muling matunaw at magamit.

Ang pag-ulan na may pagkawala ng mga katangian ng katutubong protina ay isang hindi maibabalik na proseso. Ang hydration shell at singil ay tinanggal mula sa protina, at ang iba't ibang mga katangian sa protina ay nasisira. Halimbawa, ang mga asing-gamot ng tanso, mercury, arsenic, iron, puro inorganic acids - HNO 3, H 2 SO 4, HCl, organic acids, alkaloids - tannins, mercury iodide. Ang pagdaragdag ng mga organikong solvent ay binabawasan ang antas ng hydration at humahantong sa pag-ulan ng protina. Ang acetone ay ginagamit bilang naturang solvent. Ang mga protina ay pinauulan din gamit ang mga asing-gamot, halimbawa ammonium sulfate. Ang prinsipyo ng pamamaraang ito ay batay sa katotohanan na kapag ang konsentrasyon ng asin sa solusyon ay tumaas, ang mga ionic na kapaligiran na nabuo ng mga counterion ng protina ay na-compress, na tumutulong na ilapit ang mga ito sa isang kritikal na distansya kung saan ang intermolecular na pwersa ng atraksyon ng van der Waals. mas matimbang ang puwersa ng pagtanggi ng Coulomb ng mga counterion. Ito ay humahantong sa mga particle ng protina na magkakadikit at namuo.

Kapag kumukulo, ang mga molekula ng protina ay nagsisimulang gumalaw nang random, nagbanggaan, ang singil ay tinanggal, at ang hydration shell ay bumababa.

Upang makita ang mga protina sa solusyon, ang mga sumusunod ay ginagamit:

mga reaksyon ng kulay;

mga reaksyon sa pag-ulan.

Mga pamamaraan para sa paghihiwalay at paglilinis ng mga protina.

homogenization- ang mga cell ay giling sa isang homogenous na masa;

pagkuha ng mga protina na may tubig o tubig-asin na solusyon;

pag-aasin;
electrophoresis;
chromatography: adsorption, paghahati;
ultracentrifugation.

Structural na organisasyon ng mga protina.

Pangunahing istraktura- natutukoy sa pamamagitan ng pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa peptide chain, pinatatag ng covalent peptide bond (insulin, pepsin, chymotrypsin).

Pangalawang istraktura- spatial na istraktura ng protina. Ito ay alinman sa isang -spiral o -folding. Ang mga hydrogen bond ay nilikha.

Tertiary na istraktura- mga globular at fibrillar na protina. Patatagin ang mga bono ng hydrogen, mga puwersang electrostatic (COO-, NH3+), mga puwersang hydrophobic, mga tulay ng sulfide, na tinutukoy ng pangunahing istraktura. Mga globular na protina - lahat ng mga enzyme, hemoglobin, myoglobin. Mga protina ng fibrillar - collagen, myosin, actin.

Quaternary na istraktura- naroroon lamang sa ilang mga protina. Ang ganitong mga protina ay binuo mula sa ilang mga peptides. Ang bawat peptide ay may sariling pangunahin, pangalawa, at tersiyaryong istraktura, na tinatawag na mga protomer. Ang ilang mga protomer ay nagsasama-sama upang bumuo ng isang molekula. Ang isang protomer ay hindi gumagana bilang isang protina, ngunit kasabay lamang ng iba pang mga protomer.

Halimbawa: hemoglobin = -globule + -globule - nagdadala ng O 2 nang sama-sama, at hindi hiwalay.

Ang protina ay maaaring muling magbago. Nangangailangan ito ng napakaikling pagkakalantad sa mga ahente.

6) Mga pamamaraan para sa pag-detect ng mga protina.

Ang mga protina ay mga high-molecular biological polymers, ang mga structural (monomeric) unit na kung saan ay α-amino acids. Ang mga amino acid sa mga protina ay konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng mga peptide bond. ang pagbuo ng kung saan ay nangyayari dahil sa carboxyl group na matatagpuan sa -carbon atom ng isang amino acid at -amine group ng isa pang amino acid, naglalabas ng molekula ng tubig. Ang mga monomer unit ng mga protina ay tinatawag na mga residue ng amino acid.

Ang mga peptide, polypeptides at mga protina ay naiiba hindi lamang sa dami, komposisyon, kundi pati na rin sa pagkakasunud-sunod ng mga residue ng amino acid, mga katangian ng physicochemical at mga pag-andar na ginagawa sa katawan. Ang molekular na timbang ng mga protina ay nag-iiba mula 6 na libo hanggang 1 milyon o higit pa. Ang kemikal at pisikal na mga katangian ng mga protina ay tinutukoy ng kemikal na katangian at physicochemical na katangian ng mga radical at mga residue ng amino acid na kasama sa kanila. Ang mga pamamaraan para sa pag-detect at pagbibilang ng mga protina sa mga biological na bagay at mga produktong pagkain, pati na rin ang paghihiwalay sa mga ito mula sa mga tisyu at biological na likido, ay batay sa pisikal at kemikal na mga katangian ng mga compound na ito.

Ang mga protina ay nakikipag-ugnayan sa ilang mga kemikal magbigay ng mga compound na may kulay. Ang pagbuo ng mga compound na ito ay nangyayari sa partisipasyon ng mga amino acid radical, ang kanilang mga partikular na grupo o peptide bond. Nagbibigay-daan sa iyo ang mga reaksyon ng kulay na magtakda pagkakaroon ng protina sa isang biological na bagay o solusyon at patunayan ang presensya ilang mga amino acid sa isang molekula ng protina. Batay sa mga reaksyon ng kulay, ang ilang mga pamamaraan ay binuo para sa dami ng pagpapasiya ng mga protina at amino acid.

Itinuturing na unibersal mga reaksyon ng biuret at ninhydrin, dahil ang lahat ng mga protina ay nagbibigay sa kanila. Xanthoprotein reaksyon, Foll reaksyon at ang iba ay tiyak, dahil ang mga ito ay sanhi ng mga radikal na grupo ng ilang mga amino acid sa molekula ng protina.

Ginagawang posible ng mga reaksyon ng kulay na matukoy ang pagkakaroon ng protina sa materyal na pinag-aaralan at ang pagkakaroon ng ilang mga amino acid sa mga molekula nito.

Biuret reaction. Ang reaksyon ay dahil sa presensya sa mga protina, peptides, polypeptides mga peptide bond, na sa isang alkaline na kapaligiran ay nabuo sa tanso(II) ion mga kumplikadong compound na may kulay kulay ube (na may pula o asul na tint).. Ang kulay ay dahil sa pagkakaroon ng hindi bababa sa dalawang grupo sa molekula -CO-NH-, direktang naka-link sa isa't isa o sa partisipasyon ng isang carbon o nitrogen atom.

Ang mga ion ng tanso (II) ay ikinonekta ng dalawang ionic bond na may =C─O ˉ na mga grupo at apat na coordination bond na may nitrogen atoms (=N―).

Ang intensity ng kulay ay depende sa dami ng protina sa solusyon. Pinapayagan nito ang reaksyong ito na magamit para sa dami ng protina. Ang kulay ng mga kulay na solusyon ay depende sa haba ng polypeptide chain. Ang mga protina ay nagbibigay ng kulay asul-lila; ang mga produkto ng kanilang hydrolysis (poly- at oligopeptides) ay pula o pink ang kulay. Ang reaksyon ng biuret ay ginawa hindi lamang ng mga protina, peptides at polypeptides, kundi pati na rin ng biuret (NH 2 -CO-NH-CO-NH 2), oxamide (NH 2 -CO-CO-NH 2), at histidine.

Ang kumplikadong tambalan ng tanso (II) na may mga grupo ng peptide na nabuo sa isang alkaline na kapaligiran ay may sumusunod na istraktura:

Reaksyon ng Ninhydrin. Sa reaksyong ito, ang mga solusyon ng protina, polypeptides, peptides at libreng α-amino acid kapag pinainit na may ninhydrin ay nagbibigay ng asul, asul-violet o pink-violet na kulay. Ang kulay sa reaksyong ito ay nabuo dahil sa α-amino group.

Ang mga α-amino acid ay napakadaling gumanti sa ninhydrin. Kasama ng mga ito, ang asul-violet na Ruehmann ay nabuo din ng mga protina, peptides, pangunahing amine, ammonia at ilang iba pang mga compound. Ang mga pangalawang amine, tulad ng proline at hydroxyproline, ay nagbibigay ng dilaw na kulay.

Ang reaksyon ng ninhydrin ay malawakang ginagamit para sa pagtuklas at pag-quantification ng mga amino acid.

Reaksyon ng Xanthoprotein. Ang reaksyong ito ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng aromatic amino acid residues sa mga protina - tyrosine, phenylalanine, tryptophan. Ito ay batay sa nitration ng benzene ring ng mga radical ng mga amino acid na ito na may pagbuo ng mga nitro compound, na may kulay sa dilaw(Griyegong "Xanthos" - dilaw). Gamit ang tyrosine bilang isang halimbawa, ang reaksyong ito ay maaaring ilarawan sa anyo ng mga sumusunod na equation.

Sa isang alkaline na kapaligiran, ang mga nitro derivatives ng mga amino acid ay bumubuo ng mga asing-gamot ng istraktura ng quinoid, kulay kahel. Ang reaksyon ng xanthoprotein ay ginawa ng benzene at mga homologue nito, phenol at iba pang mga aromatic compound.

Mga reaksyon sa mga amino acid na naglalaman ng pangkat ng thiol sa isang nabawasan o na-oxidized na estado (cysteine, cystine).

Foll reaksyon. Kapag pinakuluan ng alkali, ang asupre ay madaling ihiwalay mula sa cysteine sa anyo ng hydrogen sulfide, na sa isang alkalina na kapaligiran ay bumubuo ng sodium sulfide:

Kaugnay nito, ang mga reaksyon para sa pagtukoy ng mga amino acid na naglalaman ng thiol sa solusyon ay nahahati sa dalawang yugto:

Ang paglipat ng sulfur mula sa organiko hanggang sa hindi organikong estado

Pagtuklas ng asupre sa solusyon

Upang makita ang sodium sulfide, ginagamit ang lead acetate, na, kapag nakikipag-ugnayan sa sodium hydroxide, nagiging plumbite nito:

Pb(CH 3 COO) 2 + 2NaOH Pb(ONa) 2 +2CH 3 COOH

Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng sulfur at lead ions, ang itim o kayumangging lead sulfide ay nabuo:

Na 2 S + Pb(Nasa) 2 + 2 H 2 O PbS (itim na nalalabi) + 4NaOH

Upang matukoy ang mga amino acid na naglalaman ng asupre, isang pantay na dami ng sodium hydroxide at ilang patak ng lead acetate solution ay idinagdag sa test solution. Kapag masinsinang pinakuluan sa loob ng 3-5 minuto, ang likido ay nagiging itim.

Ang pagkakaroon ng cystine ay maaaring matukoy gamit ang reaksyong ito, dahil ang cystine ay madaling nabawasan sa cysteine.

Milon reaksyon:

Ito ay isang reaksyon sa amino acid tyrosine.

Ang mga libreng phenolic hydroxyls ng tyrosine molecules, kapag nakikipag-ugnayan sa mga asin, ay nagbibigay ng mga compound ng mercury salt ng nitro derivative ng tyrosine, na may kulay na pinkish-red:

Pauli reaksyon sa histidine at tyrosine . Ang reaksyon ng Pauli ay nagpapahintulot sa isa na makita ang mga amino acid na histidine at tyrosine sa protina, na bumubuo ng mga cherry-red complex compound na may diazobenzenesulfonic acid. Ang diazobenzenesulfonic acid ay nabuo sa diazotization reaction kapag ang sulfanilic acid ay tumutugon sa sodium nitrite sa isang acidic na kapaligiran:

Ang isang pantay na dami ng isang acidic na solusyon ng sulfanilic acid (inihanda gamit ang hydrochloric acid) at isang dobleng dami ng isang solusyon ng sodium nitrite ay idinagdag sa solusyon sa pagsubok, halo-halong lubusan at agad na idinagdag ang soda (sodium carbonate). Pagkatapos haluin, ang timpla ay nagiging cherry-red kung mayroong histidine o tyrosine sa test solution.

Adamkiewicz-Hopkins-Kohl (Schultz-Raspail) reaksyon sa tryptophan (reaksyon sa indole group). Ang tryptophan ay tumutugon sa isang acidic na kapaligiran na may mga aldehydes, na bumubuo ng mga kulay na produkto ng condensation. Ang reaksyon ay nangyayari dahil sa pakikipag-ugnayan ng indole ring ng tryptophan sa aldehyde. Ito ay kilala na ang formaldehyde ay nabuo mula sa glyoxylic acid sa pagkakaroon ng sulfuric acid:

R
ang mga solusyon na naglalaman ng tryptophan sa pagkakaroon ng glyoxylic at sulfuric acid ay nagbibigay ng pulang-lila na kulay.

Ang glycoxylic acid ay palaging naroroon sa maliit na dami sa glacial acetic acid. Samakatuwid, ang reaksyon ay maaaring isagawa gamit acetic acid. Sa kasong ito, ang isang pantay na dami ng glacial (konsentradong) acetic acid ay idinagdag sa solusyon sa ilalim ng pag-aaral at maingat na pinainit hanggang sa matunaw ang precipitate Pagkatapos ng paglamig, isang dami ng puro sulfuric acid na katumbas ng idinagdag na dami ng glyoxylic acid ay maingat na idinagdag sa. ang pinaghalong kasama sa dingding (upang maiwasan ang paghahalo ng mga likido). Pagkatapos ng 5-10 minuto, ang pagbuo ng isang pulang-lila na singsing ay sinusunod sa interface sa pagitan ng dalawang layer. Kung paghaluin mo ang mga layer, ang mga nilalaman ng ulam ay magiging lilang pantay.

SA

condensation ng tryptophan na may formaldehyde:

Ang produkto ng condensation ay na-oxidized sa bis-2-tryptophanylcarbinol, na sa pagkakaroon ng mga mineral acid ay bumubuo ng mga asin na may kulay na asul-lila:

7) Pag-uuri ng mga protina. Mga pamamaraan para sa pag-aaral ng komposisyon ng amino acid.

Wala pa ring mahigpit na nomenclature at klasipikasyon ng mga protina. Ang mga pangalan ng mga protina ay ibinibigay batay sa mga random na katangian, kadalasang isinasaalang-alang ang pinagmulan ng paghihiwalay ng protina o isinasaalang-alang ang solubility nito sa ilang mga solvents, ang hugis ng molekula, atbp.

Ang mga protina ay inuri ayon sa komposisyon, hugis ng butil, solubility, komposisyon ng amino acid, pinagmulan, atbp.

1. Sa pamamagitan ng komposisyon Ang mga protina ay nahahati sa dalawang malalaking grupo: simple at kumplikadong mga protina.

Ang mga simpleng protina ay kinabibilangan ng mga protina na nagbubunga lamang ng mga amino acid sa hydrolysis (proteinoids, protamines, histones, prolamines, glutelins, globulins, albumin). Ang mga halimbawa ng mga simpleng protina ay kinabibilangan ng silk fibroin, egg serum albumin, pepsin, atbp.

Ang mga kumplikadong (proteid) ay kinabibilangan ng mga protina na binubuo ng isang simpleng protina at isang karagdagang (prosthetic) na grupo ng hindi protina. Ang pangkat ng mga kumplikadong protina ay nahahati sa ilang mga subgroup depende sa likas na katangian ng sangkap na hindi protina:

Ang mga metalloprotein na naglalaman ng mga metal (Fe, Cu, Mg, atbp.) ay direktang nauugnay sa polypeptide chain;

Phosphoproteins - naglalaman ng mga residue ng phosphoric acid, na nakakabit sa molekula ng protina sa pamamagitan ng mga ester bond sa site ng mga hydroxyl group ng serine at threonine;

Glycoproteins - ang kanilang mga prosthetic group ay carbohydrates;

Chromoproteins - binubuo ng isang simpleng protina at isang may kulay na non-protein compound na nauugnay dito, lahat ng chromoproteins ay biologically very active; maaari silang maglaman ng mga derivatives ng porphyrin, isoalloxazine at carotene bilang prosthetic group;

Lipoproteins - prosthetic group lipids - triglycerides (taba) at phosphatides;

Ang mga nucleoprotein ay mga protina na binubuo ng isang simpleng protina at isang nucleic acid na konektado dito. Ang mga protina na ito ay may malaking papel sa buhay ng katawan at tatalakayin sa ibaba. Ang mga ito ay bahagi ng anumang cell; ang ilang mga nucleoprotein ay umiiral sa kalikasan sa anyo ng mga espesyal na particle na may aktibidad na pathogenic (mga virus).

2. Sa pamamagitan ng hugis ng butil- ang mga protina ay nahahati sa fibrillar (tulad ng thread) at globular (spherical) (tingnan ang pahina 30).

3. Ayon sa solubility at mga katangian ng komposisyon ng amino acid Ang mga sumusunod na grupo ng mga simpleng protina ay nakikilala:

Ang mga protina ay mga protina ng sumusuporta sa mga tisyu (buto, cartilage, ligaments, tendons, buhok, kuko, balat, atbp.). Ang mga ito ay pangunahing mga fibrillar na protina na may mataas na molekular na timbang (> 150,000 Da), hindi matutunaw sa mga karaniwang solvents: tubig, asin at tubig-alkohol na pinaghalong. Natutunaw lamang sila sa mga tiyak na solvents;

Ang mga protamine (ang pinakasimpleng protina) ay mga protina na natutunaw sa tubig at naglalaman ng 80-90% arginine at isang limitadong hanay (6-8) ng iba pang mga amino acid, na nasa gatas ng iba't ibang isda. Dahil sa mataas na nilalaman ng arginine, mayroon silang mga pangunahing katangian ng kanilang molekular na timbang ay medyo maliit at humigit-kumulang 4000-12000 Da. Ang mga ito ay isang bahagi ng protina ng mga nucleoproteins;

Ang mga histone ay lubos na natutunaw sa tubig at mga solusyon sa dilute acid (0.1N), ay nakikilala sa pamamagitan ng isang mataas na nilalaman ng mga amino acid: arginine, lysine at histidine (hindi bababa sa 30%) at samakatuwid ay may mga pangunahing katangian. Ang mga protina na ito ay matatagpuan sa makabuluhang dami sa nuclei ng mga selula bilang bahagi ng mga nucleoproteins at may mahalagang papel sa regulasyon ng metabolismo ng nucleic acid. Ang molekular na timbang ng mga histone ay maliit at katumbas ng 11000-24000 Da;

Ang mga globulin ay mga protina na hindi matutunaw sa tubig at mga solusyon sa asin na may konsentrasyon ng asin na higit sa 7%. Ang mga globulin ay ganap na nahuhulog sa 50% saturation ng solusyon na may ammonium sulfate. Ang mga protina na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na nilalaman ng glycine (3.5%) at ang kanilang molekular na timbang ay> 100,000 Da. Globulins - bahagyang acidic o neutral na mga protina (p1=6-7.3);

Ang mga albumin ay mga protina na lubos na natutunaw sa tubig at malakas na mga solusyon sa asin, at ang konsentrasyon ng asin (NH 4) 2 S0 4 ay hindi dapat lumampas sa 50% ng saturation. Sa mas mataas na konsentrasyon, ang mga albumin ay inasnan. Kung ikukumpara sa mga globulin, ang mga protinang ito ay naglalaman ng tatlong beses na mas kaunting glycine at may molecular weight na 40,000-70,000 Da. Ang albumin ay may labis na negatibong singil at acidic na mga katangian (pl = 4.7) dahil sa mataas na nilalaman ng glutamic acid;

Ang mga prolamin ay isang pangkat ng mga protina ng halaman na nakapaloob sa gluten ng mga halaman ng cereal. Ang mga ito ay natutunaw lamang sa 60-80% na may tubig na solusyon ethyl alcohol. Ang mga prolamine ay may katangian na komposisyon ng amino acid: naglalaman sila ng maraming (20-50%) ng glutamic acid at proline (10-15%), kaya naman nakuha nila ang kanilang pangalan. Ang kanilang molekular na timbang ay higit sa 100,000 Da;

Ang mga glutelin ay mga protina ng halaman na hindi matutunaw sa tubig, mga solusyon sa asin at ethanol, ngunit natutunaw sa dilute (0.1N) na mga solusyon ng alkalis at acids. Ang mga ito ay katulad sa komposisyon ng amino acid at molekular na timbang sa mga prolamine, ngunit naglalaman ng mas maraming arginine at mas kaunting proline.

Mga pamamaraan para sa pag-aaral ng komposisyon ng amino acid

Sa ilalim ng pagkilos ng mga enzyme sa mga juice ng digestive, ang mga protina ay pinaghiwa-hiwalay sa mga amino acid. Dalawang mahalagang konklusyon ang ginawa: 1) ang mga protina ay naglalaman ng mga amino acid; 2) Ang mga paraan ng hydrolysis ay maaaring gamitin upang pag-aralan ang kemikal, sa partikular na amino acid, komposisyon ng mga protina.

Upang pag-aralan ang komposisyon ng amino acid ng mga protina, isang kumbinasyon ng acidic (HCl), alkaline [Ba(OH) 2] at, mas madalas, ginagamit ang enzymatic hydrolysis o isa sa mga ito. Ito ay itinatag na sa panahon ng hydrolysis ng purong protina na hindi naglalaman ng mga impurities, 20 iba't ibang α-amino acids ay inilabas. Ang lahat ng iba pang mga amino acid na natuklasan sa mga tisyu ng mga hayop, halaman at mikroorganismo (higit sa 300) ay umiiral sa kalikasan sa isang libreng estado o sa anyo ng mga maikling peptide o mga kumplikadong kasama ng iba pang mga organikong sangkap.

Ang unang yugto sa pagtukoy ng pangunahing istraktura ng mga protina ay isang husay at dami ng pagtatasa ng komposisyon ng amino acid ng isang partikular na indibidwal na protina. Dapat tandaan na para sa pananaliksik kailangan mong magkaroon ng isang tiyak na halaga ng purong protina, nang walang mga admixture ng iba pang mga protina o peptides.

Acid hydrolysis ng protina

Upang matukoy ang komposisyon ng amino acid, kinakailangan upang sirain ang lahat ng mga peptide bond sa protina. Ang nasuri na protina ay na-hydrolyzed sa 6 mol/l HC1 sa temperatura na humigit-kumulang 110 °C sa loob ng 24 na oras Bilang resulta ng paggamot na ito, ang mga peptide bond sa protina ay nawasak, at ang mga libreng amino acid lamang ang naroroon sa hydrolyzate. Bilang karagdagan, ang glutamine at asparagine ay na-hydrolyzed sa glutamic at aspartic acids (i.e., ang amide bond sa radical ay nasira at ang amino group ay nahiwalay sa kanila).

Paghihiwalay ng mga amino acid gamit ang ion exchange chromatography

Ang pinaghalong mga amino acid na nakuha ng acid hydrolysis ng mga protina ay pinaghihiwalay sa isang haligi na may cation exchange resin. Ang naturang synthetic resin ay naglalaman ng mga negatibong sisingilin na grupo na mahigpit na nakagapos dito (halimbawa, mga residue ng sulfonic acid -SO 3 -), kung saan nakakabit ang mga Na + ions (Fig. 1-4).

Ang isang halo ng mga amino acid ay idinagdag sa cation exchanger sa isang acidic na kapaligiran (pH 3.0), kung saan ang mga amino acid ay pangunahing mga cation, i.e. magdala ng positibong singil. Ang mga amino acid na may positibong charge ay nakakabit sa mga particle ng resin na may negatibong charge. Kung mas malaki ang kabuuang singil ng amino acid, mas malakas ang bond nito sa resin. Kaya, ang mga amino acid na lysine, arginine at histidine ay nagbubuklod nang mas malakas sa cation exchanger, at ang mga aspartic at glutamic acid ay nagbubuklod nang mahina.

Ang paglabas ng mga amino acid mula sa haligi ay isinasagawa sa pamamagitan ng paghuhugas (pag-eluting) sa kanila ng isang buffer solution ng pagtaas ng lakas ng ionic (i.e., pagtaas ng konsentrasyon ng NaCl) at pH. Habang tumataas ang pH, nawawalan ng proton ang mga amino acid, na nagreresulta sa pagbaba sa kanilang positibong singil at, dahil dito, ang lakas ng bono sa mga particle ng resin na may negatibong singil.

Ang bawat amino acid ay umaalis sa column sa isang tiyak na pH at lakas ng ionic. Sa pamamagitan ng pagkolekta ng solusyon (eluate) sa maliliit na bahagi mula sa ibabang dulo ng column, ang mga fraction na naglalaman ng mga indibidwal na amino acid ay maaaring makuha.

(para sa higit pang mga detalye sa "hydrolysis" tingnan ang tanong Blg. 10)

8) Mga bono ng kemikal sa istruktura ng protina.

9) Ang konsepto ng hierarchy at istrukturang organisasyon ng mga protina. (tingnan ang tanong Blg. 12)

10) Hydrolysis ng protina. Reaction chemistry (mga hakbang, catalyst, reagents, kondisyon ng reaksyon) - isang kumpletong paglalarawan ng hydrolysis.

11) Mga pagbabagong kemikal ng mga protina.

Denaturasyon at renaturation

Kapag ang mga solusyon sa protina ay pinainit sa 60-80% o kapag nalantad sa mga reagent na sumisira sa mga non-covalent na bono sa mga protina, ang tertiary (quaternary) at pangalawang istraktura ng molekula ng protina ay nawasak, sa mas malaki o mas maliit na lawak, ang anyo ng random na random coil. Ang prosesong ito ay tinatawag na denaturation. Ang denaturing reagents ay maaaring acids, alkalis, alcohols, phenols, urea, guanidine chloride, atbp. Ang kakanyahan ng kanilang pagkilos ay ang pagbuo ng mga hydrogen bond na may =NH at =CO na mga grupo ng peptide backbone at kasama ang mga acid group ng amino acid radicals , pinapalitan ang kanilang sariling intramolecular hydrogen bond sa isang protina bilang resulta kung saan nagbabago ang pangalawang at tertiary na istruktura. Sa panahon ng denaturation, ang solubility ng protina ay bumababa, ito ay "coagulate" (halimbawa, kapag kumukulo ng isang itlog ng manok), at ang biological na aktibidad ng protina ay nawala. Ito ang batayan, halimbawa, para sa paggamit ng isang may tubig na solusyon ng carbolic acid (phenol) bilang isang antiseptiko. Sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon, kapag ang isang denatured protein solution ay dahan-dahang pinalamig, nangyayari ang renaturation - pagpapanumbalik ng orihinal (katutubong) conformation. Kinukumpirma nito ang katotohanan na ang likas na katangian ng natitiklop na chain ng peptide ay tinutukoy ng pangunahing istraktura.

Ang proseso ng denaturation ng isang indibidwal na molekula ng protina, na humahantong sa pagkawatak-watak ng "matibay" na three-dimensional na istraktura nito, kung minsan ay tinatawag na pagtunaw ng molekula. Halos anumang kapansin-pansing pagbabago sa mga panlabas na kondisyon, halimbawa, ang pag-init o isang makabuluhang pagbabago sa pH ay humahantong sa isang sunud-sunod na pagkagambala ng quaternary, tertiary at pangalawang istruktura ng protina. Ang denaturation ay kadalasang sanhi ng pagtaas ng temperatura, ang pagkilos ng mga malakas na acid at alkalis, mga asing-gamot ng mabibigat na metal, ilang mga solvents (alkohol), radiation, atbp.

Ang denaturation ay madalas na humahantong sa proseso ng pagsasama-sama ng mga particle ng protina sa mas malaki sa isang koloidal na solusyon ng mga molekula ng protina. Sa paningin, ito ay mukhang, halimbawa, tulad ng pagbuo ng "protina" kapag nagprito ng mga itlog.

Ang renaturation ay ang kabaligtaran na proseso ng denaturation, kung saan ang mga protina ay bumalik sa kanilang natural na istraktura. Dapat tandaan na hindi lahat ng mga protina ay may kakayahang renaturation; Para sa karamihan ng mga protina, ang denaturation ay hindi maibabalik. Kung, sa panahon ng denaturation ng protina, ang mga pagbabago sa physicochemical ay nauugnay sa paglipat ng polypeptide chain mula sa isang mahigpit na naka-pack (naayos) na estado sa isang hindi maayos, pagkatapos ay sa panahon ng renaturation, ang kakayahan ng mga protina na ayusin ang sarili ay ipinahayag, ang landas kung saan ay paunang natukoy ng pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa polypeptide chain, iyon ay, ang pangunahing istraktura nito, na tinutukoy ng namamana na impormasyon . Sa mga buhay na selula impormasyong ito ay malamang na mahalaga para sa pagbabago ng isang hindi maayos na polypeptide chain sa panahon o pagkatapos ng biosynthesis nito sa ribosome sa istruktura ng isang katutubong molekula ng protina. Kapag ang double-stranded na mga molekula ng DNA ay pinainit sa temperatura na humigit-kumulang 100°C, ang mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga base ay nasira at ang mga komplementaryong hibla ay naghihiwalay - ang DNA denature. Gayunpaman, sa mabagal na paglamig, ang mga komplementaryong chain ay maaaring magsanib muli sa isang regular na double helix. Ang kakayahang ito ng DNA na muling magbago ay ginagamit upang makabuo ng mga artipisyal na hybrid na molekula ng DNA.

Ang mga likas na katawan ng protina ay pinagkalooban ng isang tiyak, mahigpit na tinukoy na pagsasaayos ng spatial at may ilang mga katangian ng physicochemical at biological na katangian sa mga physiological na temperatura at mga halaga ng pH. Sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang pisikal at kemikal na mga kadahilanan, ang mga protina ay sumasailalim sa coagulation at namuo, nawawala ang kanilang mga katutubong katangian. Kaya, ang denaturation ay dapat na maunawaan bilang isang paglabag sa pangkalahatang plano ng natatanging istraktura ng katutubong molekula ng protina, pangunahin ang tertiary na istraktura nito, na humahantong sa pagkawala ng mga katangian ng katangian nito (solubility, electrophoretic mobility, biological activity, atbp.). Karamihan sa mga protina ay nagde-denature kapag ang kanilang mga solusyon ay pinainit sa itaas ng 50–60°C.

Ang mga panlabas na pagpapakita ng denaturation ay nabawasan sa pagkawala ng solubility, lalo na sa isoelectric point, isang pagtaas sa lagkit ng mga solusyon sa protina, isang pagtaas sa bilang ng mga libreng functional na grupo ng SH at isang pagbabago sa likas na katangian ng x-ray scattering. Ang pinaka-katangian na tanda ng denaturation ay isang matalim na pagbaba o kumpletong pagkawala ng biological na aktibidad ng isang protina (catalytic, antigenic o hormonal). Pangunahing sinisira ng denaturation ng protina na dulot ng 8M urea o ibang ahente ang mga non-covalent bond (lalo na ang hydrophobic interaction at hydrogen bonds). Ang mga bono ng disulfide ay nasira sa pagkakaroon ng ahente ng pagbabawas ng mercapptoethanol, habang ang mga peptide bond ng polypeptide chain mismo ay hindi apektado. Sa ilalim ng mga kundisyong ito, ang mga globule ng mga katutubong molekula ng protina ay nagbubukas at ang mga random at hindi maayos na istruktura ay nabuo (Fig.)

Denaturasyon ng isang molekula ng protina (scheme).

a - paunang estado; b - simula ng nababaligtad na pagkagambala ng istraktura ng molekular; c - hindi maibabalik na paglalahad ng polypeptide chain.

Denaturation at renaturation ng ribonuclease (ayon kay Anfinsen).

a - pag-deploy (urea + mercaptoethanol); b - muling natitiklop.

1. Protein hydrolysis: H+

[− NH2─CH─ CO─NH─CH─CO − ]n +2nH2O → n NH2 − CH − COOH + n NH2 ─ CH ─ COOH

│ │ ‌‌│ │

Amino acid 1 amino acid 2

2. Pag-ulan ng protina:

a) nababaligtad

Protein sa solusyon ↔ protina namuo. Nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng mga solusyon ng Na+, K+ salts

b) hindi maibabalik (denaturasyon)

Halimbawa, ang albumin - puti ng itlog - sa isang temperatura ng 60-70 ° precipitates mula sa solusyon (coagulates), nawawala ang kakayahang matunaw sa tubig.

Scheme ng proseso ng denaturation ng protina (pagkasira ng tertiary at pangalawang istruktura ng mga molekula ng protina)

3. Pagsunog ng protina

Ang mga protina ay nasusunog upang makagawa ng nitrogen, carbon dioxide, tubig, at ilang iba pang mga sangkap. Ang pagkasunog ay sinamahan ng katangian ng amoy ng nasunog na mga balahibo

4. Kulay (kuwalitatibo) na mga reaksyon sa mga protina:

a) reaksyon ng xanthoprotein (sa mga residue ng amino acid na naglalaman ng mga singsing na benzene):

Protein + HNO3 (conc.) → dilaw na kulay

b) reaksyon ng biuret (sa mga peptide bond):

Protein + CuSO4 (sat) + NaOH (conc) → maliwanag na lilang kulay

c) reaksyon ng cysteine (sa mga residu ng amino acid na naglalaman ng asupre):

Protina + NaOH + Pb(CH3COO)2 → Itim na kulay

Ang mga protina ay ang batayan ng lahat ng buhay sa Earth at gumaganap ng magkakaibang mga tungkulin sa mga organismo.

Pag-asin ng mga protina

Ang pag-aasin ay ang proseso ng paghihiwalay ng mga protina mula sa mga may tubig na solusyon na may mga neutral na solusyon ng puro asin ng alkali at alkaline earth na mga metal. Kapag ang malalaking konsentrasyon ng mga asin ay idinagdag sa isang solusyon sa protina, ang mga particle ng protina ay na-dehydrate at ang singil ay tinanggal, at ang mga protina ay namuo. Ang antas ng pag-ulan ng protina ay nakasalalay sa lakas ng ionic ng solusyon ng precipitant, ang laki ng particle ng molekula ng protina, ang laki ng singil nito, at hydrophilicity. Ang iba't ibang mga protina ay namuo sa iba't ibang mga konsentrasyon ng asin. Samakatuwid, sa mga sediment na nakuha sa pamamagitan ng unti-unting pagtaas ng konsentrasyon ng asin, ang mga indibidwal na protina ay matatagpuan sa iba't ibang mga fraction. Ang pag-asin ng mga protina ay isang prosesong nababaligtad, at pagkatapos alisin ang asin, nabawi ng protina ang mga likas na katangian nito. Samakatuwid, ang salting out ay ginagamit sa klinikal na kasanayan para sa paghihiwalay ng mga protina ng serum ng dugo, pati na rin para sa paghihiwalay at paglilinis ng iba't ibang mga protina.

Ang mga idinagdag na anion at cation ay sumisira sa hydrated protein shell ng mga protina, na isa sa mga salik ng katatagan ng mga solusyon sa protina. Ang pinakakaraniwang ginagamit na solusyon ay Na at ammonium sulfates. Maraming mga protina ang naiiba sa laki ng kanilang hydration shell at ang dami ng singil na mayroon sila. Ang bawat protina ay may sariling salting out zone. Pagkatapos ng pag-alis ng salting out agent, ang protina ay nagpapanatili ng biological activity at physicochemical properties nito. Sa klinikal na kasanayan, ang salting-out na paraan ay ginagamit upang paghiwalayin ang mga globulin (nabubuo ang isang namuo kapag may idinagdag na 50% na solusyon ng ammonium sulfate (NH4)2SO4) at mga albumin (nabubuo ang isang namuo kapag ang isang 100% na solusyon ng ammonium sulfate (NH4) 2SO4 ay idinagdag).

Ang dami ng salting out ay naiimpluwensyahan ng:

1) kalikasan at konsentrasyon ng asin;

2) pH na kapaligiran;

3) temperatura.

Ang pangunahing papel ay nilalaro ng valence ng mga ions.

12) Mga tampok ng organisasyon ng pangunahin, pangalawa, tertiary na istraktura ng protina.

Sa kasalukuyan, ang pagkakaroon ng apat na antas ng istrukturang organisasyon ng isang molekula ng protina ay napatunayang eksperimento: pangunahin, pangalawa, tertiary at quaternary na istraktura.