տուն Հեռացում Սպիտակուցի այրման ռեակցիա. Սպիտակուցների կառուցվածքը և հատկությունները

Հեռացում

Սպիտակուցի այրման ռեակցիա. Սպիտակուցների կառուցվածքը և հատկությունները

Սկյուռիկներ- բարձր մոլեկուլային օրգանական միացություններ, որոնք բաղկացած են ամինաթթուների մնացորդներից, որոնք միացված են երկար շղթայով պեպտիդային կապով:

Կենդանի օրգանիզմների սպիտակուցների կազմը ներառում է ընդամենը 20 տեսակի ամինաթթուներ, որոնք բոլորն ալֆա ամինաթթուներ են, իսկ սպիտակուցների ամինաթթուների կազմը և միմյանց հետ կապի կարգը որոշվում է կենդանի օրգանիզմի անհատական գենետիկական ծածկագրով։

Սպիտակուցների առանձնահատկություններից է միայն այս սպիտակուցին բնորոշ տարածական կառուցվածքներ ինքնաբուխ ձևավորելու ունակությունը։

Իրենց կառուցվածքի առանձնահատկությունների պատճառով սպիտակուցները կարող են ունենալ տարբեր հատկություններ: Օրինակ՝ գնդաձեւ չորրորդական կառուցվածք ունեցող սպիտակուցները, մասնավորապես հավի ձվի սպիտակուցը, լուծվում են ջրի մեջ՝ առաջացնելով կոլոիդային լուծույթներ։ Ֆիբրիլային չորրորդական կառուցվածք ունեցող սպիտակուցները ջրի մեջ չեն լուծվում։ Մանրաթելային սպիտակուցները, մասնավորապես, ձևավորում են եղունգները, մազերը և աճառը։

Սպիտակուցների քիմիական հատկությունները

Հիդրոլիզ

Բոլոր սպիտակուցներն ունակ են հիդրոլիզի ռեակցիաներ անցնելու։ Սպիտակուցների ամբողջական հիդրոլիզի դեպքում առաջանում է α-ամինաթթուների խառնուրդ.

Սպիտակուց + nH 2 O => α-ամինաթթուների խառնուրդ

Դենատուրացիա

Սպիտակուցի երկրորդական, երրորդային և չորրորդական կառուցվածքների ոչնչացումն առանց դրա առաջնային կառուցվածքի ոչնչացման կոչվում է դենատուրացիա։ Սպիտակուցի դենատուրացիա կարող է տեղի ունենալ նատրիումի, կալիումի կամ ամոնիումի աղերի լուծույթների ազդեցության տակ.

Ճառագայթման ազդեցության տակ (օրինակ՝ տաքացում) կամ սպիտակուցի ծանր մետաղների աղերով մշակումը տեղի ունեցող դենատուրացիան անշրջելի է.

Օրինակ, ձվերի ջերմային մշակման ժամանակ նկատվում է սպիտակուցի անդառնալի դենատուրացիա՝ դրանց պատրաստման ժամանակ։ Ձվի սպիտակուցի դենատուրացիայի արդյունքում անհետանում է ջրի մեջ կոլոիդային լուծույթ առաջացնելու նրա կարողությունը։

Սպիտակուցների նկատմամբ որակական ռեակցիաներ

Բիուրետի ռեակցիա

Եթե սպիտակուց պարունակող լուծույթին ավելացնեն նատրիումի հիդրօքսիդի 10%-անոց լուծույթ, ապա փոքր քանակությամբ պղնձի սուլֆատի 1%-անոց լուծույթ, կհայտնվի մանուշակագույն գույն։

սպիտակուցի լուծույթ + NaOH (10% լուծույթ) + CuSO 4 = մանուշակագույն գույն

Xantoprotein ռեակցիա

Սպիտակուցի լուծույթները դեղին են դառնում խտացված ազոտական թթվով եփելիս.

սպիտակուցային լուծույթ + HNO 3 (խտ.) => դեղին գույն

Սպիտակուցների կենսաբանական գործառույթները

կատալիտիկ	արագացնել տարբեր քիմիական ռեակցիաները կենդանի օրգանիզմներում	ֆերմենտներ
կառուցվածքային	բջջային շինանյութ	կոլագեն, բջջային թաղանթների սպիտակուցներ
պաշտպանիչ	պաշտպանել մարմինը վարակներից	իմունոգոլոբուլիններ, ինտերֆերոն
կարգավորող	կարգավորում է նյութափոխանակության գործընթացները	հորմոններ
տրանսպորտ	կենսական նյութերի տեղափոխում մարմնի մի մասից մյուսը	հեմոգլոբինը կրում է թթվածին
էներգիա	մարմնին էներգիա մատակարարել	1 գրամ սպիտակուցը կարող է օրգանիզմին ապահովել 17,6 Ջ էներգիայով
շարժիչ (շարժիչ)	մարմնի ցանկացած շարժիչ գործառույթ	միոզին (մկանային սպիտակուց)

Սպիտակուցների դասակարգումը հիմնված է դրանց քիմիական կազմի վրա։ Ըստ այս դասակարգման՝ սպիտակուցներն են պարզԵվ համալիր. Պարզ սպիտակուցները բաղկացած են միայն ամինաթթուներից, այսինքն՝ մեկ կամ մի քանի պոլիպեպտիդներից։ Մարդու մարմնում հայտնաբերված պարզ սպիտակուցները ներառում են ալբումիններ, գլոբուլիններ, հիստոններ, օժանդակ հյուսվածքների սպիտակուցներ:

Բարդ սպիտակուցային մոլեկուլում, բացի ամինաթթուներից, կա նաև ոչ ամինաթթուային մաս, որը կոչվում է պրոթեզավորման խումբ.Կախված այս խմբի կառուցվածքից, առանձնանում են բարդ սպիտակուցներ, ինչպիսիք են ֆոսֆոպրոտեիններ (պարունակում է ֆոսֆորաթթու) նուկլեոպրոտեիններ(պարունակում է նուկլեինաթթու), գլիկոպրոտեիններ(պարունակում է ածխաջրեր) լիպոպրոտեիններ(պարունակում են լիպոիդ) և այլն։

Ըստ դասակարգման, որը հիմնված է սպիտակուցների տարածական ձևի վրա, սպիտակուցները բաժանվում են fibrillarԵվ գնդաձեւ.

Ֆիբրիլային սպիտակուցները բաղկացած են խխունջներից, այսինքն՝ հիմնականում երկրորդական կառուցվածքից։ Գնդաձև սպիտակուցների մոլեկուլները ունեն գնդաձև և էլիպսոիդ ձև։

Fibrillar սպիտակուցների օրինակ է կոլագեն -մարդու մարմնում ամենաշատ սպիտակուցը: Այս սպիտակուցը կազմում է օրգանիզմի սպիտակուցների ընդհանուր քանակի 25-30%-ը։ Կոլագենն ունի բարձր ամրություն և առաձգականություն: Այն մկանների, ջլերի, աճառի, ոսկորների և անոթների պատերի արյան անոթների մի մասն է։

Գնդիկավոր սպիտակուցների օրինակներ են արյան պլազմայի ալբումիններ և գլոբուլիններ.

Սպիտակուցների ֆիզիկաքիմիական հատկությունները.

Սպիտակուցների հիմնական հատկանիշներից մեկը նրանց բարձր մոլեկուլային քաշ, որը տատանվում է 6000-ից մինչև մի քանի միլիոն դալտոն։

Սպիտակուցների մեկ այլ կարևոր ֆիզիկաքիմիական հատկություն նրանցն է ամֆոտերիկություն,այսինքն՝ ինչպես թթվային, այնպես էլ հիմնային հատկությունների առկայություն։Ամֆոտերականությունը կապված է ազատ կարբոքսիլ խմբերի որոշ ամինաթթուների առկայության հետ, այսինքն՝ թթվային և ամինային խմբերի, այսինքն՝ ալկալային։ Սա հանգեցնում է նրան, որ թթվային միջավայրում սպիտակուցները ցուցաբերում են ալկալային հատկություններ, իսկ ալկալային միջավայրում՝ թթվային: Այնուամենայնիվ, որոշակի պայմաններում սպիտակուցները ցուցադրում են չեզոք հատկություններ: Այն pH արժեքը, որի դեպքում սպիտակուցները ցույց են տալիս չեզոք հատկություններ, կոչվում է իզոէլեկտրական կետ. Յուրաքանչյուր սպիտակուցի իզոէլեկտրական կետը անհատական է: Ըստ այս ցուցանիշի սպիտակուցները բաժանվում են երկու մեծ դասի. թթվային և ալկալային,քանի որ իզոէլեկտրական կետը կարող է տեղափոխվել կամ մի կողմ, կամ մյուս կողմ:

Սպիտակուցի մոլեկուլների մեկ այլ կարևոր հատկություն է լուծելիություն.Չնայած մոլեկուլների մեծ չափին՝ սպիտակուցները բավականին լուծելի են ջրում։ Ավելին, ջրի մեջ սպիտակուցների լուծույթները շատ կայուն են։ Սպիտակուցների լուծելիության առաջին պատճառը սպիտակուցի մոլեկուլների մակերեսին լիցքի առկայությունն է, որի պատճառով սպիտակուցի մոլեկուլները գործնականում չեն առաջացնում ջրում անլուծելի ագրեգատներ։ Սպիտակուցային լուծույթների կայունության երկրորդ պատճառը սպիտակուցի մոլեկուլում հիդրացիոն (ջրի) թաղանթի առկայությունն է։ Հիդրացիոն շերտը բաժանում է սպիտակուցները միմյանցից։

Սպիտակուցների երրորդ կարևոր ֆիզիկաքիմիական հատկությունն է աղակալում,այն է՝ ջուրը հեռացնող նյութերի ազդեցության տակ նստվածք առաջացնելու ունակություն։Աղը հանելը շրջելի գործընթաց է: Լուծման մեջ և դուրս գալու այս ունակությունը շատ կարևոր է բազմաթիվ կենսական հատկությունների դրսևորման համար:

Վերջապես, սպիտակուցների ամենակարևոր հատկությունը նրանց կարողությունն է denaturation.Դենատուրացիան սպիտակուցի կողմից բնության կորուստն է:Երբ մենք ձվերը խառնում ենք տապակի մեջ, մենք ստանում ենք սպիտակուցի անդառնալի դենատուրացիա: Դենատուրացիան բաղկացած է սպիտակուցի երկրորդական և երրորդական կառուցվածքի մշտական կամ ժամանակավոր խախտումից, սակայն առաջնային կառուցվածքը պահպանվում է։ Բացի ջերմաստիճանից (50 աստիճանից բարձր) դենատուրացիայի պատճառ կարող են լինել նաև այլ ֆիզիկական գործոններ՝ ճառագայթում, ուլտրաձայն, թրթռում, ուժեղ թթուներ և ալկալիներ: Denaturation-ը կարող է լինել շրջելի կամ անշրջելի: Փոքր ազդեցությունների դեպքում սպիտակուցի երկրորդական և երրորդական կառուցվածքների ոչնչացումը տեղի է ունենում աննշանորեն: Հետեւաբար, դենատուրացնող ազդեցությունների բացակայության դեպքում սպիտակուցը կարող է վերականգնել իր բնածին կառուցվածքը: Դենատուրացիայի հակառակ պրոցեսը կոչվում է վերածնում.Այնուամենայնիվ, երկարատև և ուժեղ բացահայտմամբվերականգնումը դառնում է անհնար, և ապանատորացումը, հետևաբար, անշրջելի է:

Նախքան սպիտակուցի ամենակարևոր ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների մասին խոսելը, դուք պետք է իմանաք, թե ինչից է այն բաղկացած և ինչ կառուցվածք ունի: Սպիտակուցները կարևոր բնական բիոպոլիմեր են, ամինաթթուները հիմք են հանդիսանում դրանց համար:

Որոնք են ամինաթթուները

Սրանք օրգանական միացություններ են, որոնք պարունակում են կարբոքսիլ և ամին խմբեր: Առաջին խմբի շնորհիվ նրանք ունեն ածխածին, թթվածին և ջրածին, իսկ մյուսը՝ ազոտ և ջրածին։ Ալֆա ամինաթթուները համարվում են ամենակարևորը, քանի որ դրանք անհրաժեշտ են սպիտակուցների ձևավորման համար:

Կան էական ամինաթթուներ, որոնք կոչվում են պրոտեինոգեն ամինաթթուներ: Այսպիսով, նրանք պատասխանատու են սպիտակուցների տեսքի համար: Դրանցից ընդամենը 20-ն է, բայց դրանք կարող են առաջացնել անթիվ սպիտակուցային միացություններ: Սակայն դրանցից ոչ մեկը մյուսի հետ լիովին նույնական չի լինի։ Դա հնարավոր է դարձել այս ամինաթթուներում հայտնաբերված տարրերի համակցության շնորհիվ:

Նրանց սինթեզն օրգանիզմում չի լինում։ Հետեւաբար, նրանք այնտեղ հասնում են սննդի հետ միասին: Եթե մարդը դրանք ստանում է անբավարար քանակությամբ, ապա տարբեր համակարգերի բնականոն գործունեությունը կարող է խաթարվել։ Սպիտակուցները ձևավորվում են պոլիկոնդենսացիայի ռեակցիայի միջոցով:

Սպիտակուցներ և դրանց կառուցվածքը

Նախքան սպիտակուցների ֆիզիկական հատկություններին անցնելը, արժե ավելի ճշգրիտ սահմանել այս օրգանական միացությունը։ Սպիտակուցները ամենակարևոր կենսաօրգանական միացություններից են, որոնք ձևավորվում են ամինաթթուների շնորհիվ և մասնակցում են մարմնում տեղի ունեցող բազմաթիվ գործընթացներին:

Այս միացությունների կառուցվածքը կախված է ամինաթթուների մնացորդների հերթափոխի հաջորդականությունից։ Արդյունքում, այն ունի հետևյալ տեսքը.

առաջնային (գծային);
երկրորդական (պարույր);
երրորդական (գլոբուլային):

Նրանց դասակարգումը

Շնորհիվ սպիտակուցային միացությունների հսկայական բազմազանության և դրանց կազմի և տարբեր կառուցվածքների բարդության տարբեր աստիճանի, հարմարության համար կան դասակարգումներ, որոնք հիմնված են այս բնութագրերի վրա:

Նրանց կազմը հետևյալն է.

պարզ;
համալիր, որոնք իրենց հերթին բաժանվում են.

սպիտակուցների և ածխաջրերի համադրություն;
սպիտակուցների և ճարպերի համադրություն;
սպիտակուցի մոլեկուլների և նուկլեինաթթուների միացում.

Ըստ լուծելիության.

ջրում լուծվող;
ճարպ լուծվող.

Սպիտակուցային միացությունների կարճ նկարագրություն

Նախքան սպիտակուցների ֆիզիկական և քիմիական հատկություններին անցնելը, օգտակար կլինի դրանց մի փոքր բնութագրում տալ: Իհարկե, նրանց հատկությունները կարեւոր են կենդանի օրգանիզմի բնականոն գործունեության համար։ Իրենց սկզբնական վիճակում սրանք պինդ նյութեր են, որոնք կա՛մ լուծվում են տարբեր հեղուկների մեջ, կա՛մ ոչ։

Եթե հակիրճ խոսենք սպիտակուցների ֆիզիկական հատկությունների մասին, այնուհետև նրանք որոշում են օրգանիզմի ամենակարևոր կենսաբանական գործընթացները: Օրինակ՝ նյութերի տեղափոխումը, շինարարական ֆունկցիան և այլն: Սպիտակուցների ֆիզիկական հատկությունները կախված են դրանց լուծելի լինելուց, թե ոչ: Հենց այս հատկանիշների մասին կգրվի հետագա։

Սպիտակուցների ֆիզիկական հատկությունները

Վերևում արդեն գրվել է դրանց ագրեգացման և լուծելիության վիճակի մասին։ Հետևաբար, մենք անցնում ենք հետևյալ հատկություններին.

Նրանք ունեն մեծ մոլեկուլային քաշ, որը կախված է շրջակա միջավայրի որոշակի պայմաններից։
Դրանց լուծելիությունը լայն տիրույթ ունի, ինչի արդյունքում հնարավոր է դառնում էլեկտրոֆորեզը՝ մեթոդ, որով սպիտակուցները մեկուսացնում են խառնուրդներից։

Սպիտակուցային միացությունների քիմիական հատկությունները

Ընթերցողներն այժմ գիտեն, թե ինչ ֆիզիկական հատկություններ ունեն սպիտակուցները: Այժմ մենք պետք է խոսենք ոչ պակաս կարևոր քիմիականների մասին։ Դրանք թվարկված են ստորև.

Դենատուրացիա. Սպիտակուցների կոագուլյացիա բարձր ջերմաստիճանի, ուժեղ թթուների կամ ալկալիների ազդեցության տակ։ Դենատուրացիայի ժամանակ պահպանվում է միայն առաջնային կառուցվածքը, և սպիտակուցների բոլոր կենսաբանական հատկությունները կորչում են։
Հիդրոլիզ. Արդյունքում առաջանում են պարզ սպիտակուցներ և ամինաթթուներ, քանի որ առաջնային կառուցվածքը քայքայվում է։ Դա մարսողության գործընթացի հիմքն է։
Սպիտակուցի որոշման որակական ռեակցիաներ. Դրանցից միայն երկուսն են, իսկ երրորդն անհրաժեշտ է այս միացություններում ծծումբ հայտնաբերելու համար։
Բիուրետի ռեակցիա.Սպիտակուցները ենթարկվում են պղնձի հիդրօքսիդի նստվածքին: Արդյունքը մանուշակագույն գույն է:
Xantoprotein ռեակցիա. Էֆեկտն իրականացվում է խտացված ազոտաթթվի օգտագործմամբ։ Այս ռեակցիայի արդյունքում ստացվում է սպիտակ նստվածք, որը տաքացնելիս դառնում է դեղին: Իսկ եթե ավելացնեք ամոնիակի ջրային լուծույթ, ապա հայտնվում է նարնջագույն գույն։
Սպիտակուցներում ծծմբի որոշում. Երբ սպիտակուցները այրվում են, սկսում է զգալ «այրված եղջյուրի» հոտը։ Այս երեւույթը բացատրվում է նրանով, որ դրանք պարունակում են ծծումբ։

Այսպիսով, սրանք բոլոր սպիտակուցների ֆիզիկական և քիմիական հատկություններն էին: Բայց, իհարկե, միայն դրանց պատճառով չէ, որ դրանք համարվում են կենդանի օրգանիզմի ամենակարեւոր բաղադրիչները։ Նրանք որոշում են ամենակարևոր կենսաբանական գործառույթները:

Սպիտակուցների կենսաբանական հատկությունները

Մենք ուսումնասիրեցինք սպիտակուցների ֆիզիկական հատկությունները քիմիայում: Բայց հարկ է նաև խոսել այն ազդեցության մասին, որ նրանք ունեն մարմնի վրա, և ինչու առանց դրանց այն լիովին չի գործի: Սպիտակուցների հետևյալ գործառույթներն են.

ֆերմենտային. Մարմնի ռեակցիաների մեծ մասը տեղի է ունենում սպիտակուցային ծագում ունեցող ֆերմենտների մասնակցությամբ.
տրանսպորտ. Այս տարրերը այլ կարևոր մոլեկուլներ են փոխանցում հյուսվածքներին և օրգաններին: Ամենակարևոր տրանսպորտային սպիտակուցներից մեկը հեմոգլոբինն է.
կառուցվածքային. Սպիտակուցները հիմնական շինանյութն են բազմաթիվ հյուսվածքների համար (մկաններ, ծածկույթներ, կրող);
պաշտպանիչ. Հակամարմինները և հակատոքսինները սպիտակուցային միացությունների հատուկ տեսակ են, որոնք կազմում են անձեռնմխելիության հիմքը.
ազդանշան Զգայական օրգանների աշխատանքի համար պատասխանատու ընկալիչները իրենց կառուցվածքում ունեն նաև սպիտակուցներ.
պահեստավորում. Այս ֆունկցիան կատարում են հատուկ սպիտակուցներ, որոնք կարող են լինել շինանյութեր և լրացուցիչ էներգիայի աղբյուրներ նոր օրգանիզմների զարգացման ընթացքում։

Սպիտակուցները կարող են վերածվել ճարպերի և ածխաջրերի: Բայց նրանք չեն կարողանա սկյուռ դառնալ։ Ուստի այս կոնկրետ միացությունների բացակայությունը հատկապես վտանգավոր է կենդանի օրգանիզմի համար։ Ազատված էներգիան փոքր է և այս առումով զիջում է ճարպերին և ածխաջրերին։ Այնուամենայնիվ, դրանք օրգանիզմում էական ամինաթթուների աղբյուրն են:

Ինչպե՞ս հասկանալ, որ օրգանիզմում սպիտակուցը բավարար չէ: Մարդու առողջությունը վատանում է, արագ հյուծվածություն և հոգնածություն է առաջանում: Սպիտակուցի հիանալի աղբյուրներ են ցորենի, մսի և ձկնամթերքի, կաթնամթերքի, ձվի և լոբազգիների որոշ տեսակներ:

Կարևոր է իմանալ ոչ միայն սպիտակուցների ֆիզիկական, այլև քիմիական հատկությունները, ինչպես նաև իմանալ, թե դրանք ինչ նշանակություն ունեն օրգանիզմի համար կենսաբանական տեսանկյունից։ Սպիտակուցային միացությունները եզակի են նրանով, որ դրանք էական ամինաթթուների աղբյուրներ են, որոնք անհրաժեշտ են մարդու օրգանիզմի բնականոն գործունեության համար:

ՍՊԻՏԱԿՈՒՆՆԵՐ (սպիտակուցներ), ազոտ պարունակող բարդ միացությունների դաս, կենդանի նյութի ամենաբնորոշ և կարևոր (նուկլեինաթթուների հետ մեկտեղ) բաղադրիչները։ Սպիտակուցները կատարում են բազմաթիվ և բազմազան գործառույթներ։ Սպիտակուցների մեծ մասը ֆերմենտներ են, որոնք կատալիզացնում են քիմիական ռեակցիաները: Ֆիզիոլոգիական պրոցեսները կարգավորող շատ հորմոններ նույնպես սպիտակուցներ են։ Կառուցվածքային սպիտակուցները, ինչպիսիք են կոլագենը և կերատինը, ոսկրային հյուսվածքի, մազերի և եղունգների հիմնական բաղադրիչներն են: Մկանային կծկվող սպիտակուցներն ունեն իրենց երկարությունը փոխելու հատկություն՝ օգտագործելով քիմիական էներգիան մեխանիկական աշխատանք կատարելու համար։ Սպիտակուցները ներառում են հակամարմիններ, որոնք կապում և չեզոքացնում են թունավոր նյութերը: Որոշ սպիտակուցներ, որոնք կարող են արձագանքել արտաքին ազդեցություններին (լույս, հոտ) ծառայում են որպես գրգռվածություն ընկալող զգայարանների ընկալիչներ: Բջջի ներսում և բջջաթաղանթի վրա տեղակայված բազմաթիվ սպիտակուցներ կատարում են կարգավորիչ գործառույթներ։

19-րդ դարի առաջին կեսին։ Շատ քիմիկոսներ, և նրանց թվում հիմնականում Ջ. ֆոն Լիբիգը, աստիճանաբար եկան այն եզրակացության, որ սպիտակուցները ներկայացնում են ազոտային միացությունների հատուկ դաս: «Սպիտակուցներ» անվանումը (հունարենից.

պրոտոներ առաջին) առաջարկվել է 1840 թվականին հոլանդացի քիմիկոս Գ.Մուլդերի կողմից։ ՖԻԶԻԿԱԿԱՆ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ Սպիտակուցները պինդ վիճակում սպիտակ են, բայց լուծույթով անգույն, եթե դրանք չեն կրում քրոմոֆոր (գունավոր) խումբ, ինչպիսին է հեմոգլոբինը: Տարբեր սպիտակուցների մեջ ջրի լուծելիությունը մեծապես տարբերվում է: Այն նաև փոխվում է` կախված pH-ից և լուծույթում աղերի կոնցենտրացիայից, ուստի հնարավոր է ընտրել այնպիսի պայմաններ, որոնց դեպքում մեկ սպիտակուցը ընտրողաբար կտեղավորվի այլ սպիտակուցների առկայության դեպքում: Այս «աղը հանելու» մեթոդը լայնորեն կիրառվում է սպիտակուցների մեկուսացման և մաքրման համար: Մաքրված սպիտակուցը հաճախ նստում է լուծույթից բյուրեղների տեսքով:

Այլ միացությունների համեմատ՝ սպիտակուցների մոլեկուլային զանգվածը շատ մեծ է՝ տատանվում է մի քանի հազարից մինչև միլիոնավոր դալտոններ։ Հետևաբար, ուլտրակենտրոնացման ժամանակ սպիտակուցները նստում են, այն էլ՝ տարբեր արագությամբ։ Սպիտակուցի մոլեկուլներում դրական և բացասական լիցքավորված խմբերի առկայության պատճառով դրանք շարժվում են տարբեր արագություններով և էլեկտրական դաշտում։ Սա էլեկտրաֆորեզի հիմքն է՝ մեթոդ, որն օգտագործվում է առանձին սպիտակուցները բարդ խառնուրդներից մեկուսացնելու համար։ Սպիտակուցները նույնպես մաքրվում են քրոմատագրման միջոցով։

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ Կառուցվածք. Սպիտակուցները պոլիմերներ են, այսինքն. մոլեկուլներ, որոնք շղթաների պես կառուցված են կրկնվող մոնոմերային միավորներից կամ ենթամիավորներից, որոնց դերը նրանք խաղում են ա -ամինաթթուներ. Ամինաթթուների ընդհանուր բանաձևըորտեղ Ռ ջրածնի ատոմ կամ որոշ օրգանական խումբ։

Սպիտակուցի մոլեկուլը (պոլիպեպտիդային շղթա) կարող է բաղկացած լինել միայն համեմատաբար փոքր թվով ամինաթթուներից կամ մի քանի հազար մոնոմերային միավորներից։ Ամինաթթուների համակցությունը շղթայում հնարավոր է, քանի որ դրանցից յուրաքանչյուրն ունի երկու տարբեր քիմիական խմբեր՝ հիմնական հատկություններով ամինախումբ,

NH 2 և թթվային կարբոքսիլ խումբ՝ COOH։ Այս երկու խմբերն էլ կապված են ա - ածխածնի ատոմ. Մեկ ամինաթթվի կարբոքսիլ խումբը կարող է ձևավորել ամիդային (պեպտիդ) կապ մեկ այլ ամինաթթվի ամինո խմբի հետ.

Երկու ամինաթթուների այս ձևով կապվելուց հետո շղթան կարող է երկարացվել՝ երկրորդ ամինաթթուն ավելացնելով երրորդը և այլն: Ինչպես երևում է վերը նշված հավասարումից, երբ ձևավորվում է պեպտիդային կապ, ազատվում է ջրի մոլեկուլ։ Թթուների, ալկալիների կամ պրոտեոլիտիկ ֆերմենտների առկայության դեպքում ռեակցիան ընթանում է հակառակ ուղղությամբ՝ պոլիպեպտիդային շղթան ջրի ավելացումով բաժանվում է ամինաթթուների։ Այս ռեակցիան կոչվում է հիդրոլիզ։ Հիդրոլիզը տեղի է ունենում ինքնաբերաբար, և էներգիա է պահանջվում ամինաթթուները պոլիպեպտիդային շղթայի մեջ միացնելու համար:

Կարբոքսիլ խումբը և ամիդային խումբը (կամ նմանատիպ իմիդ խումբը ամինաթթվի պրոլինի դեպքում) առկա են բոլոր ամինաթթուներում, սակայն ամինաթթուների միջև տարբերությունները որոշվում են խմբի բնույթով կամ «կողային շղթայով»: որը նշված է վերևում տառով

Ռ . Կողային շղթայի դերը կարող է խաղալ ջրածնի մեկ ատոմը, ինչպես ամինաթթուների գլիցինը, կամ ինչ-որ ծավալուն խումբ, ինչպես հիստիդինը և տրիպտոֆանը: Որոշ կողային շղթաներ քիմիապես իներտ են, իսկ մյուսները նկատելիորեն ռեակտիվ են:

Շատ հազարավոր տարբեր ամինաթթուներ կարող են սինթեզվել, և շատ տարբեր ամինաթթուներ են հանդիպում բնության մեջ, սակայն սպիտակուցի սինթեզի համար օգտագործվում են միայն 20 տեսակի ամինաթթուներ՝ ալանին, արգինին, ասպարագին, ասպարթաթթու, վալին, հիստիդին, գլիցին, գլուտամին, գլուտամին: թթու, իզոլեյցին, լեյցին, լիզին, մեթիոնին, պրոլին, սերին, թիրոզին, թրեոնին, տրիպտոֆան, ֆենիլալանին և ցիստեին (սպիտակուցներում ցիստեինը կարող է առկա լինել որպես դիմեր

ցիստին): Ճիշտ է, որոշ սպիտակուցներ պարունակում են նաև այլ ամինաթթուներ, բացի կանոնավոր հանդիպող քսանից, բայց դրանք ձևավորվում են թվարկված քսանից մեկի փոփոխության արդյունքում այն սպիտակուցի մեջ ներառվելուց հետո:Օպտիկական ակտիվություն. Բոլոր ամինաթթուները, բացառությամբ գլիցինի, ունեն ա Ածխածնի ատոմը կցված է չորս տարբեր խմբերի: Երկրաչափության տեսանկյունից չորս տարբեր խմբեր կարող են կցվել երկու եղանակով, և, համապատասխանաբար, կան երկու հնարավոր կոնֆիգուրացիաներ կամ երկու իզոմերներ, որոնք կապված են միմյանց հետ, քանի որ առարկան իր հայելային պատկերին է, այսինքն. ինչպես ձախ ձեռքը դեպի աջ: Մեկ կոնֆիգուրացիան կոչվում է ձախ կամ ձախլիկ (Լ ), իսկ մյուսը աջ, կամ դեքստրոտորատոր (Դ ), քանի որ երկու նման իզոմերներ տարբերվում են բևեռացված լույսի հարթության պտտման ուղղությամբ։ Հանդիպում է միայն սպիտակուցներումԼ -ամինաթթուներ (բացառություն է գլիցինը. այն կարող է ներկայացվել միայն մեկ ձևով, քանի որ նրա չորս խմբերից երկուսը նույնն են), և բոլորն էլ օպտիկական ակտիվ են (քանի որ կա միայն մեկ իզոմեր):Դ -ամինաթթուները բնության մեջ հազվադեպ են. դրանք հայտնաբերված են որոշ հակաբիոտիկների և բակտերիաների բջջային պատի մեջ:Ամինաթթուների հաջորդականությունը. Պոլիպեպտիդային շղթայում ամինաթթուները դասավորված են ոչ թե պատահական, այլ որոշակի ֆիքսված հերթականությամբ, և հենց այս կարգն է որոշում սպիտակուցի գործառույթներն ու հատկությունները։ Փոփոխելով ամինաթթուների 20 տեսակների հերթականությունը՝ դուք կարող եք ստեղծել հսկայական քանակությամբ տարբեր սպիտակուցներ, ինչպես այբուբենի տառերից կարող եք ստեղծել բազմաթիվ տարբեր տեքստեր:

Նախկինում սպիտակուցի ամինաթթուների հաջորդականությունը որոշելը հաճախ տևում էր մի քանի տարի: Ուղղակի որոշումը դեռևս բավականին աշխատատար խնդիր է, թեև ստեղծվել են սարքեր, որոնք թույլ են տալիս այն իրականացնել ավտոմատ կերպով։ Սովորաբար ավելի հեշտ է որոշել համապատասխան գենի նուկլեոտիդային հաջորդականությունը և դրանից դուրս բերել սպիտակուցի ամինաթթուների հաջորդականությունը։ Մինչ օրս արդեն որոշված են հարյուրավոր սպիտակուցների ամինաթթուների հաջորդականությունը։ Վերծանված սպիտակուցների գործառույթները սովորաբար հայտնի են, և դա օգնում է պատկերացնել նմանատիպ սպիտակուցների հնարավոր գործառույթները, որոնք ձևավորվում են, օրինակ, չարորակ նորագոյացություններում:

Բարդ սպիտակուցներ. Միայն ամինաթթուներից բաղկացած սպիտակուցները կոչվում են պարզ: Հաճախ, սակայն, մետաղի ատոմը կամ որոշ քիմիական միացություն, որը ամինաթթու չէ, կցվում է պոլիպեպտիդային շղթային։ Նման սպիտակուցները կոչվում են բարդ: Օրինակ՝ հեմոգլոբինը. այն պարունակում է երկաթի պորֆիրին, որը որոշում է նրա կարմիր գույնը և թույլ է տալիս նրան հանդես գալ որպես թթվածնի կրիչ։

Բարդ սպիտակուցների անունները ցույց են տալիս կցված խմբերի բնույթը՝ գլիկոպրոտեինները պարունակում են շաքարներ, լիպոպրոտեինները՝ ճարպեր։ Եթե ֆերմենտի կատալիտիկ ակտիվությունը կախված է կցված խմբից, ապա այն կոչվում է պրոթեզային խումբ։ Հաճախ վիտամինը պրոթեզային խմբի դեր է կատարում կամ դրա մի մասն է: Վիտամին A-ն, օրինակ, կցված է ցանցաթաղանթի սպիտակուցներից մեկին, որոշում է նրա զգայունությունը լույսի նկատմամբ։

Երրորդական կառուցվածք. Կարևորը ոչ այնքան բուն սպիտակուցի ամինաթթուների հաջորդականությունն է (առաջնային կառուցվածքը), այլ այն, թե ինչպես է այն դրված տիեզերքում: Պոլիպեպտիդային շղթայի ողջ երկարությամբ ջրածնի իոնները կազմում են կանոնավոր ջրածնային կապեր, որոնք տալիս են նրան պարույրի կամ շերտի (երկրորդական կառուցվածք) տեսք։ Նման խխունջների և շերտերի համակցությունից առաջանում է հաջորդ կարգի կոմպակտ ձև՝ սպիտակուցի երրորդական կառուցվածքը։ Շղթայի մոնոմերային միավորները պահող կապերի շուրջ հնարավոր են փոքր անկյուններով պտույտներ։ Հետևաբար, զուտ երկրաչափական տեսանկյունից, ցանկացած պոլիպեպտիդային շղթայի համար հնարավոր կոնֆիգուրացիաների թիվը անսահման մեծ է: Իրականում յուրաքանչյուր սպիտակուց սովորաբար գոյություն ունի միայն մեկ կոնֆիգուրացիայի մեջ, որը որոշվում է իր ամինաթթուների հաջորդականությամբ: Այս կառույցը կոշտ չէ, կարծես « շնչում է» տատանվում է որոշակի միջին կոնֆիգուրացիայի շուրջ: Շղթան ծալվում է այնպիսի կոնֆիգուրացիայի մեջ, որում ազատ էներգիան (աշխատանք արտադրելու ունակությունը) նվազագույն է, ճիշտ այնպես, ինչպես բաց թողնված զսպանակը սեղմվում է միայն նվազագույն ազատ էներգիային համապատասխան վիճակի: Հաճախ շղթայի մի մասը կոշտորեն կապված է մյուսի հետ դիսուլֆիդով (ՍՍ) կապեր երկու ցիստեինի մնացորդների միջև: Մասամբ սա է պատճառը, որ ցիստեինը հատկապես կարևոր դեր է խաղում ամինաթթուների մեջ:

Սպիտակուցների կառուցվածքի բարդությունն այնքան մեծ է, որ դեռևս հնարավոր չէ հաշվարկել սպիտակուցի երրորդական կառուցվածքը, նույնիսկ եթե հայտնի է նրա ամինաթթուների հաջորդականությունը։ Բայց եթե հնարավոր է ստանալ սպիտակուցային բյուրեղներ, ապա դրա երրորդական կառուցվածքը կարելի է որոշել ռենտգենյան դիֆրակցիայով։

Կառուցվածքային, կծկվող և որոշ այլ սպիտակուցներում շղթաները երկարաձգվում են, և մոտակայքում ընկած մի քանի թեթև ծալված շղթաներ ձևավորում են մանրաթելեր. մանրաթելերն իրենց հերթին ծալվում են մանրաթելերի ավելի մեծ գոյացությունների: Այնուամենայնիվ, լուծույթի մեջ գտնվող սպիտակուցների մեծ մասը ունեն գնդաձև ձև. շղթաները ոլորված են գնդիկի մեջ, ինչպես մանվածքը գնդակի մեջ: Այս կոնֆիգուրացիայով ազատ էներգիան նվազագույն է, քանի որ հիդրոֆոբ («ջուր վանող») ամինաթթուները թաքնված են գլոբուլի ներսում, իսկ հիդրոֆիլ («ջուր ձգող») ամինաթթուները՝ դրա մակերեսին։

Շատ սպիտակուցներ մի քանի պոլիպեպտիդ շղթաների համալիրներ են: Այս կառուցվածքը կոչվում է սպիտակուցի չորրորդական կառուցվածք։ Հեմոգլոբինի մոլեկուլը, օրինակ, բաղկացած է չորս ենթամիավորներից, որոնցից յուրաքանչյուրը գնդաձեւ սպիտակուց է։

Կառուցվածքային սպիտակուցները, իրենց գծային կոնֆիգուրացիայի շնորհիվ, ձևավորում են մանրաթելեր, որոնք ունեն շատ բարձր առաձգական ուժ, մինչդեռ գնդաձև կոնֆիգուրացիան թույլ է տալիս սպիտակուցներին հատուկ փոխազդեցության մեջ մտնել այլ միացությունների հետ: Գնդիկի մակերեսին, երբ շղթաները ճիշտ դրված են, հայտնվում են որոշակի ձևի խոռոչներ, որոնցում տեղակայված են ռեակտիվ քիմիական խմբեր: Եթե տվյալ սպիտակուցը ֆերմենտ է, ապա ինչ-որ նյութի մեկ այլ, սովորաբար ավելի փոքր, մոլեկուլ մտնում է այդպիսի խոռոչ, ինչպես որ բանալին մտնում է կողպեք; այս դեպքում մոլեկուլի էլեկտրոնային ամպի կոնֆիգուրացիան փոխվում է խոռոչում տեղակայված քիմիական խմբերի ազդեցության տակ, և դա ստիպում է նրան արձագանքել որոշակի ձևով: Այս կերպ ֆերմենտը կատալիզացնում է ռեակցիան։ Հակամարմինների մոլեկուլներն ունեն նաև խոռոչներ, որոնցում կապվում են տարբեր օտար նյութեր և դրանով իսկ անվնաս են դառնում։ «Կողպեք և բանալին» մոդելը, որը բացատրում է սպիտակուցների փոխազդեցությունը այլ միացությունների հետ, թույլ է տալիս հասկանալ ֆերմենտների և հակամարմինների առանձնահատկությունները, այսինքն. միայն որոշակի միացությունների հետ արձագանքելու նրանց ունակությունը:

Սպիտակուցներ տարբեր տեսակի օրգանիզմներում. Սպիտակուցները, որոնք կատարում են նույն գործառույթը բույսերի և կենդանիների տարբեր տեսակների մեջ և, հետևաբար, կրում են նույն անվանումը, նույնպես ունեն նմանատիպ կոնֆիգուրացիա: Նրանք, սակայն, որոշ չափով տարբերվում են իրենց ամինաթթուների հաջորդականությամբ: Քանի որ տեսակները տարբերվում են ընդհանուր նախնուց, որոշ ամինաթթուներ որոշակի դիրքերում փոխարինվում են մյուսների կողմից մուտացիաներով: Վնասակար մուտացիաները, որոնք առաջացնում են ժառանգական հիվանդություններ, վերացվում են բնական ընտրության միջոցով, սակայն օգտակար կամ առնվազն չեզոքները կարող են պահպանվել: Որքան ավելի մոտ են երկու կենսաբանական տեսակներ միմյանց, այնքան քիչ տարբերություններ են հայտնաբերվում նրանց սպիտակուցներում:

Որոշ սպիտակուցներ փոխվում են համեմատաբար արագ, մյուսները շատ պահպանված են: Վերջինս ներառում է, օրինակ, ցիտոքրոմը Հետշնչառական ֆերմենտ, որը հայտնաբերված է կենդանի օրգանիզմների մեծ մասում: Մարդկանց և շիմպանզեների մոտ նրա ամինաթթուների հաջորդականությունները նույնական են, իսկ ցիտոքրոմում ՀետՑորենի մեջ ամինաթթուների միայն 38%-ն էր տարբեր: Նույնիսկ մարդկանց ու բակտերիաների համեմատությունը՝ ցիտոքրոմների նմանությունը Հետ(տարբերությունները ազդում են այստեղ ամինաթթուների 65%-ի վրա) դեռ կարելի է տեսնել, թեև բակտերիաների և մարդկանց ընդհանուր նախնին ապրել է Երկրի վրա մոտ երկու միլիարդ տարի առաջ: Մեր օրերում ամինաթթուների հաջորդականությունների համեմատությունը հաճախ օգտագործվում է ֆիլոգենետիկ (ընտանեկան) ծառ կառուցելու համար՝ արտացոլելով տարբեր օրգանիզմների միջև էվոլյուցիոն հարաբերությունները։

Դենատուրացիա. Սինթեզված սպիտակուցի մոլեկուլը՝ ծալովի, ձեռք է բերում իր բնորոշ կոնֆիգուրացիան։ Այնուամենայնիվ, այս կոնֆիգուրացիան կարող է ոչնչացվել տաքացման, pH-ի փոփոխման, օրգանական լուծիչների ազդեցության միջոցով և նույնիսկ լուծույթը պարզապես թափահարելով, մինչև դրա մակերեսին փուչիկները հայտնվեն: Այս ձևով ձևափոխված սպիտակուցը կոչվում է դենատուրացված; այն կորցնում է իր կենսաբանական ակտիվությունը և սովորաբար դառնում է անլուծելի։ Դենատուրացված սպիտակուցի հայտնի օրինակներ են խաշած ձվերը կամ հարած սերուցքը: Փոքր սպիտակուցները, որոնք պարունակում են ընդամենը մոտ հարյուր ամինաթթուներ, ունակ են վերածնվել, այսինքն. նորից ձեռք բերել սկզբնական կազմաձևը: Բայց սպիտակուցների մեծ մասը պարզապես վերածվում է խճճված պոլիպեպտիդային շղթաների զանգվածի և չի վերականգնում իրենց նախկին կոնֆիգուրացիան։

Ակտիվ սպիտակուցների մեկուսացման հիմնական դժվարություններից մեկը նրանց ծայրահեղ զգայունությունն է դենատուրացիայի նկատմամբ: Սպիտակուցների այս հատկությունը օգտակար կիրառություն է գտնում սննդամթերքի պահպանման գործում. բարձր ջերմաստիճանն անդառնալիորեն դենատուրացիա է անում միկրոօրգանիզմների ֆերմենտները, և միկրոօրգանիզմները մահանում են:

ՍՊՏՈՒՏԻՆՆԵՐԻ ՍԻՆԹԵԶ Սպիտակուցը սինթեզելու համար կենդանի օրգանիզմը պետք է ունենա ֆերմենտների համակարգ, որը կարող է միացնել մի ամինաթթուն մյուսին։ Անհրաժեշտ է նաև տեղեկատվության աղբյուր՝ որոշելու համար, թե որ ամինաթթուները պետք է համակցվեն: Քանի որ մարմնում կան հազարավոր տեսակի սպիտակուցներ, և դրանցից յուրաքանչյուրը բաղկացած է միջինում մի քանի հարյուր ամինաթթուներից, պահանջվող տեղեկատվությունը պետք է իսկապես հսկայական լինի: Այն պահվում է (նման է, թե ինչպես է ձայնագրությունը պահվում մագնիսական ժապավենի վրա) գեները կազմող նուկլեինաթթվի մոլեկուլներում։ Սմ . նաև Ժառանգական; ՆՈՒԿԼԵԻԿ ԹԹՈՒՆԵՐ.Ֆերմենտների ակտիվացում. Ամինաթթուներից սինթեզված պոլիպեպտիդային շղթան միշտ չէ, որ սպիտակուց է իր վերջնական ձևով: Շատ ֆերմենտներ սկզբում սինթեզվում են որպես ոչ ակտիվ պրեկուրսորներ և ակտիվանում են միայն այն բանից հետո, երբ մեկ այլ ֆերմենտ հեռացնում է մի քանի ամինաթթուներ շղթայի մի ծայրից: Որոշ մարսողական ֆերմենտներ, ինչպիսիք են տրիպսինը, սինթեզվում են այս ոչ ակտիվ ձևով. այս ֆերմենտները ակտիվանում են մարսողական տրակտում շղթայի տերմինալ հատվածի հեռացման արդյունքում։ Ինսուլին հորմոնը, որի մոլեկուլն իր ակտիվ ձևով բաղկացած է երկու կարճ շղթայից, սինթեզվում է մեկ շղթայի տեսքով, այսպես կոչված. պրոինսուլին. Այնուհետև այս շղթայի միջին մասը հանվում է, իսկ մնացած բեկորները միանում են՝ ձևավորելով ակտիվ հորմոնի մոլեկուլը: Կոմպլեքս սպիտակուցները ձևավորվում են միայն այն բանից հետո, երբ որոշակի քիմիական խումբ կցվում է սպիտակուցին, և այդ կցումը հաճախ պահանջում է նաև ֆերմենտ:Նյութափոխանակության շրջանառություն. Կենդանիներին ածխածնի, ազոտի կամ ջրածնի ռադիոակտիվ իզոտոպներով պիտակավորված ամինաթթուներով կերակրելուց հետո պիտակը արագորեն ներառվում է նրա սպիտակուցների մեջ: Եթե պիտակավորված ամինաթթուները դադարում են մտնել օրգանիզմ, ապա սպիտակուցներում պիտակի քանակը սկսում է նվազել: Այս փորձերը ցույց են տալիս, որ ստացված սպիտակուցները օրգանիզմում չեն պահվում մինչև կյանքի վերջ։ Նրանք բոլորը, չնչին բացառություններով, գտնվում են դինամիկ վիճակում, անընդհատ տրոհվում են ամինաթթուների, իսկ հետո նորից սինթեզվում։

Որոշ սպիտակուցներ քայքայվում են, երբ բջիջները մահանում են և ոչնչացվում: Դա տեղի է ունենում անընդհատ, օրինակ, կարմիր արյան բջիջների և էպիթելային բջիջների դեպքում, որոնք ծածկում են աղիքի ներքին մակերեսը: Բացի այդ, սպիտակուցների քայքայումն ու վերասինթեզը տեղի է ունենում նաև կենդանի բջիջներում։ Որքան էլ տարօրինակ է, ավելի քիչ է հայտնի սպիտակուցների քայքայման, քան դրանց սինթեզի մասին: Ակնհայտ է, սակայն, որ տրոհումը ներառում է պրոտեոլիտիկ ֆերմենտներ, որոնք նման են նրանց, որոնք սպիտակուցները տրոհում են մարսողական տրակտում ամինաթթուների:

Տարբեր սպիտակուցների կես կյանքը տատանվում է մի քանի ժամից մինչև մի քանի ամիս: Միակ բացառությունը կոլագենի մոլեկուլն է։ Ձևավորվելուց հետո դրանք մնում են կայուն և չեն թարմացվում կամ փոխարինվում: Այնուամենայնիվ, ժամանակի ընթացքում դրանց որոշ հատկություններ փոխվում են, մասնավորապես առաձգականությունը, և քանի որ դրանք չեն թարմացվում, դա հանգեցնում է որոշակի տարիքային փոփոխությունների, ինչպիսիք են մաշկի վրա կնճիռների տեսքը:

Սինթետիկ սպիտակուցներ. Քիմիկոսները վաղուց սովորել են պոլիմերացնել ամինաթթուները, սակայն ամինաթթուները միաձուլվում են անկանոն կերպով, այնպես որ նման պոլիմերացման արտադրանքը քիչ նմանություն ունի բնականին։ Ճիշտ է, հնարավոր է միավորել ամինաթթուները տվյալ հերթականությամբ, ինչը հնարավորություն է տալիս ստանալ որոշ կենսաբանական ակտիվ սպիտակուցներ, մասնավորապես՝ ինսուլին։ Գործընթացը բավականին բարդ է, և այս կերպ հնարավոր է ստանալ միայն այն սպիտակուցները, որոնց մոլեկուլները պարունակում են մոտ հարյուր ամինաթթուներ։ Փոխարենը նախընտրելի է սինթեզել կամ մեկուսացնել գենի նուկլեոտիդային հաջորդականությունը, որը համապատասխանում է ցանկալի ամինաթթուների հաջորդականությանը, այնուհետև այդ գենը ներմուծել բակտերիա, որը կարտադրի մեծ քանակությամբ ցանկալի արտադրանքը բազմապատկման միջոցով: Այս մեթոդը, սակայն, ունի նաև իր թերությունները. Սմ . նաև ԳԵՆԱՏԵԽՆԻԿԱ. ՍՊԵՏՈՒՆԻԿ ԵՎ ՍՆՆԴԻՐ Երբ մարմնում սպիտակուցները տրոհվում են ամինաթթուների, այդ ամինաթթուները կարող են կրկին օգտագործվել սպիտակուցներ սինթեզելու համար: Միևնույն ժամանակ, ամինաթթուներն իրենք ենթակա են քայքայման, ուստի դրանք ամբողջությամբ չեն վերաօգտագործվում: Պարզ է նաև, որ աճի, հղիության և վերքերի բուժման ընթացքում սպիտակուցի սինթեզը պետք է գերազանցի քայքայմանը: Մարմինը անընդհատ կորցնում է որոշ սպիտակուցներ. Սրանք մազերի, եղունգների և մաշկի մակերեսային շերտի սպիտակուցներն են։ Ուստի սպիտակուցներ սինթեզելու համար յուրաքանչյուր օրգանիզմ պետք է ամինաթթուներ ստանա սննդից։ Կանաչ բույսերը սինթեզվում են CO-ից 2 , ջուրը և ամոնիակը կամ նիտրատները բոլոր 20 ամինաթթուներն են, որոնք առկա են սպիտակուցներում: Շատ բակտերիաներ կարող են նաև սինթեզել ամինաթթուներ շաքարի (կամ որոշ համարժեքի) և ֆիքսված ազոտի առկայության դեպքում, սակայն շաքարը, ի վերջո, մատակարարվում է կանաչ բույսերի կողմից: Կենդանիներն ունեն ամինաթթուներ սինթեզելու սահմանափակ կարողություն. նրանք ամինաթթուներ են ստանում՝ ուտելով կանաչ բույսեր կամ այլ կենդանիներ։ Մարսողական համակարգում ներծծվող սպիտակուցները տրոհվում են ամինաթթուների, վերջիններս ներծծվում են, և դրանցից կառուցվում են տվյալ օրգանիզմին բնորոշ սպիտակուցներ։ Կլանված սպիտակուցներից ոչ մեկը, որպես այդպիսին, չի մտնում մարմնի կառուցվածքների մեջ: Միակ բացառությունն այն է, որ շատ կաթնասունների մոտ որոշ մայրական հակամարմիններ կարող են պլասենցայի միջով անձեռնմխելի անցնել պտղի արյան հոսք, իսկ մայրական կաթի միջոցով (հատկապես որոճողների մոտ) կարող է փոխանցվել նորածինին ծնվելուց անմիջապես հետո:Սպիտակուցի պահանջ. Հասկանալի է, որ կյանքը պահպանելու համար օրգանիզմը պետք է որոշակի քանակությամբ սպիտակուց ստանա սննդից։ Այնուամենայնիվ, այս անհրաժեշտության չափը կախված է մի շարք գործոններից: Մարմինը սննդի կարիք ունի և՛ որպես էներգիայի աղբյուր (կալորիականություն), և՛ որպես նյութ՝ իր կառուցվածքները կառուցելու համար։ Էներգիայի կարիքն առաջին տեղում է: Սա նշանակում է, որ երբ սննդակարգում քիչ ածխաջրեր և ճարպեր կան, դիետիկ սպիտակուցներն օգտագործվում են ոչ թե սեփական սպիտակուցների սինթեզի համար, այլ որպես կալորիաների աղբյուր։ Երկարատև ծոմապահության ժամանակ նույնիսկ ձեր սեփական սպիտակուցներն օգտագործվում են էներգիայի կարիքները բավարարելու համար։ Եթե սննդակարգում բավարար քանակությամբ ածխաջրեր կան, ապա սպիտակուցի սպառումը կարող է կրճատվել:Ազոտի հավասարակշռությունը. Միջին հաշվով մոտ. Սպիտակուցի ընդհանուր զանգվածի 16%-ը ազոտ է։ Երբ սպիտակուցներում պարունակվող ամինաթթուները քայքայվում են, նրանց մեջ պարունակվող ազոտը օրգանիզմից դուրս է գալիս մեզով և (ավելի քիչ չափով) կղանքով՝ տարբեր ազոտային միացությունների տեսքով։ Ուստի հարմար է օգտագործել այնպիսի ցուցանիշ, ինչպիսին է ազոտի հավասարակշռությունը՝ սպիտակուցային սնուցման որակը գնահատելու համար, այսինքն. տարբերությունը (գրամներով) օրգանիզմ մտնող ազոտի քանակի և օրական արտազատվող ազոտի քանակի միջև։ Մեծահասակների նորմալ սնուցման դեպքում այդ քանակությունները հավասար են: Աճող օրգանիզմում արտազատվող ազոտի քանակը պակաս է ստացվածից, այսինքն. հաշվեկշիռը դրական է. Եթե սննդակարգում սպիտակուցի պակաս կա, հավասարակշռությունը բացասական է։ Եթե սննդակարգում կա բավարար կալորիա, բայց դրա մեջ չկան սպիտակուցներ, օրգանիզմը խնայում է սպիտակուցները։ Միևնույն ժամանակ, սպիտակուցային նյութափոխանակությունը դանդաղում է, և ամինաթթուների կրկնակի օգտագործումը սպիտակուցների սինթեզում տեղի է ունենում առավելագույն արդյունավետությամբ: Այնուամենայնիվ, կորուստներն անխուսափելի են, և ազոտային միացությունները դեռևս արտազատվում են մեզով և մասամբ՝ կղանքով։ Սպիտակուցների ծոմապահության ժամանակ օրգանիզմից օրական արտազատվող ազոտի քանակը կարող է ծառայել որպես օրական սպիտակուցի պակասի չափիչ։ Բնական է ենթադրել, որ սննդակարգ մտցնելով այս պակասին համարժեք սպիտակուցի քանակություն, կարելի է վերականգնել ազոտի հավասարակշռությունը։ Այնուամենայնիվ, դա այդպես չէ: Այս քանակությամբ սպիտակուց ստանալուց հետո մարմինը սկսում է ավելի քիչ արդյունավետ օգտագործել ամինաթթուները, ուստի որոշ լրացուցիչ սպիտակուցներ են պահանջվում ազոտի հավասարակշռությունը վերականգնելու համար:

Եթե սննդակարգում սպիտակուցի քանակությունը գերազանցում է այն, ինչ անհրաժեշտ է ազոտի հավասարակշռությունը պահպանելու համար, ապա թվում է, որ վնաս չկա: Ավելորդ ամինաթթուները պարզապես օգտագործվում են որպես էներգիայի աղբյուր: Որպես հատկապես վառ օրինակ, էսկիմոսները օգտագործում են քիչ ածխաջրեր և մոտ տասն անգամ ավելի շատ սպիտակուցներ, որոնք անհրաժեշտ են ազոտի հավասարակշռությունը պահպանելու համար: Այնուամենայնիվ, շատ դեպքերում սպիտակուցը որպես էներգիայի աղբյուր օգտագործելը ձեռնտու չէ, քանի որ ածխաջրերի որոշակի քանակությունը կարող է շատ ավելի շատ կալորիա արտադրել, քան նույն քանակությամբ սպիտակուցը: Աղքատ երկրներում մարդիկ իրենց կալորիաները ստանում են ածխաջրերից և օգտագործում են նվազագույն քանակությամբ սպիտակուցներ:

Եթե օրգանիզմը ստանում է անհրաժեշտ քանակությամբ կալորիաներ ոչ սպիտակուցային մթերքների տեսքով, ապա ազոտի հավասարակշռության պահպանումն ապահովելու համար սպիտակուցի նվազագույն քանակությունը կազմում է մոտ. օրական 30 գ. Այսքան սպիտակուց է պարունակվում չորս կտոր հացում կամ 0,5 լիտր կաթում։ Մի փոքր ավելի մեծ թիվը սովորաբար համարվում է օպտիմալ; Խորհուրդ է տրվում 50-ից 70 գ:

Հիմնական ամինաթթուներ. Մինչ այժմ սպիտակուցը համարվում էր որպես ամբողջություն։ Մինչդեռ, որպեսզի սպիտակուցի սինթեզ տեղի ունենա, օրգանիզմում պետք է առկա լինեն բոլոր անհրաժեշտ ամինաթթուները։ Կենդանու մարմինն ինքնին ունակ է սինթեզել որոշ ամինաթթուներ: Դրանք կոչվում են փոխարինելի, քանի որ պարտադիր չէ, որ դրանք առկա լինեն սննդակարգում, միայն կարևոր է, որ սպիտակուցի ընդհանուր մատակարարումը որպես ազոտի աղբյուր բավարար լինի. ապա, եթե կա ոչ էական ամինաթթուների պակաս, ապա մարմինը կարող է սինթեզել դրանք ավելցուկային առկաների հաշվին։ Մնացած, «էական» ամինաթթուները չեն կարող սինթեզվել և պետք է մարմնին մատակարարվեն սննդի միջոցով: Մարդկանց համար անհրաժեշտ են վալինը, լեյցինը, իզոլեյցինը, թրեոնինը, մեթիոնինը, ֆենիլալանինը, տրիպտոֆանը, հիստիդինը, լիզինը և արգինինը: (Չնայած արգինինը կարող է սինթեզվել մարմնում, այն դասակարգվում է որպես էական ամինաթթու, քանի որ այն բավարար քանակությամբ չի արտադրվում նորածինների և աճող երեխաների մոտ: Մյուս կողմից, սննդի այս ամինաթթուների մի մասը կարող է անհարկի դառնալ մեծահասակների համար: մարդ.)

Էական ամինաթթուների այս ցանկը մոտավորապես նույնն է այլ ողնաշարավորների և նույնիսկ միջատների մոտ: Սպիտակուցների սննդային արժեքը սովորաբար որոշվում է՝ նրանց կերակրելով աճող առնետներին և վերահսկելով կենդանիների քաշի ավելացումը:

Սպիտակուցների սննդային արժեքը. Սպիտակուցի սննդային արժեքը որոշվում է էական ամինաթթուով, որն առավել պակաս է: Եկեք սա բացատրենք օրինակով։ Մեր օրգանիզմի սպիտակուցները պարունակում են միջինը մոտ. 2% տրիպտոֆան (ըստ քաշի): Ենթադրենք, որ սննդակարգը ներառում է 1% տրիպտոֆան պարունակող 10 գ սպիտակուց, և որ դրա մեջ կան բավականաչափ այլ էական ամինաթթուներ։ Մեր դեպքում, այս թերի սպիտակուցի 10 գ-ը էապես համարժեք է 5 գ ամբողջական սպիտակուցի; մնացած 5 գ-ը կարող է ծառայել միայն որպես էներգիայի աղբյուր։ Նկատի ունեցեք, որ քանի որ ամինաթթուները գործնականում չեն պահվում մարմնում, և որպեսզի սպիտակուցի սինթեզ տեղի ունենա, բոլոր ամինաթթուները պետք է միաժամանակ ներկա լինեն, էական ամինաթթուների ընդունման ազդեցությունը հնարավոր է հայտնաբերել միայն այն դեպքում, եթե դրանք բոլորը: միաժամանակ մտնել մարմնին. Կենդանական սպիտակուցների մեծ մասի միջին բաղադրությունը մոտ է մարդու օրգանիզմի սպիտակուցների միջին բաղադրությանը, ուստի մենք դժվար թե հանդիպենք ամինաթթուների պակասի, եթե մեր սննդակարգը հարուստ է մթերքներով, ինչպիսիք են միսը, ձուն, կաթը և պանիրը: Այնուամենայնիվ, կան սպիտակուցներ, ինչպիսիք են ժելատինը (կոլագենի դենատուրացիայի արտադրանք), որոնք շատ քիչ էական ամինաթթուներ են պարունակում։ Բուսական սպիտակուցները, թեև այս առումով ավելի լավն են, քան ժելատինը, բայց նաև աղքատ են էական ամինաթթուներով. Նրանք հատկապես քիչ են լիզինի և տրիպտոֆանի պարունակությամբ: Այնուամենայնիվ, զուտ բուսակերական դիետան ընդհանրապես չի կարող վնասակար համարվել, եթե այն չի սպառում մի փոքր ավելի մեծ քանակությամբ բուսական սպիտակուցներ, որոնք բավարար են օրգանիզմին էական ամինաթթուներով ապահովելու համար։ Բույսերն իրենց սերմերում պարունակում են ամենաշատ սպիտակուցը, հատկապես՝ ցորենի և տարբեր հատիկաընդեղենի սերմերում։ Երիտասարդ ընձյուղները, օրինակ՝ ծնեբեկը, նույնպես հարուստ են սպիտակուցներով։Սինթետիկ սպիտակուցներ սննդակարգում. Փոքր քանակությամբ սինթետիկ էական ամինաթթուներ կամ ամինաթթուներով հարուստ սպիտակուցներ ավելացնելով ոչ ամբողջական սպիտակուցներին, ինչպիսիք են եգիպտացորենի սպիտակուցները, վերջիններիս սննդային արժեքը կարող է զգալիորեն մեծանալ, այսինքն. դրանով իսկ մեծացնելով սպառված սպիտակուցի քանակը: Մեկ այլ հնարավորություն է բակտերիաների կամ խմորիչի աճեցումը նավթի ածխաջրածինների վրա՝ որպես ազոտի աղբյուր նիտրատների կամ ամոնիակի ավելացմամբ: Այս կերպ ստացված մանրէաբանական սպիտակուցը կարող է ծառայել որպես թռչնաբուծության կամ անասունների կեր, կամ կարող է ուղղակիորեն սպառվել մարդկանց կողմից: Երրորդ, լայնորեն կիրառվող մեթոդը օգտագործում է որոճողների ֆիզիոլոգիան: Որոճողների մոտ՝ ստամոքսի սկզբնական հատվածում, այսպես կոչված. Որովայնում բնակվում են բակտերիաների և նախակենդանիների հատուկ ձևեր, որոնք թերի բուսական սպիտակուցները վերածում են ավելի ամբողջական մանրէաբանական սպիտակուցների, իսկ դրանք, իրենց հերթին, մարսումից և կլանումից հետո վերածվում են կենդանական սպիտակուցների։ Միզանյութը՝ էժանագին սինթետիկ ազոտ պարունակող միացություն, կարող է ավելացվել անասունների կերերին։ Որովայնում ապրող միկրոօրգանիզմները օգտագործում են միզանյութի ազոտը՝ ածխաջրերը (որոնցից շատ ավելի շատ է կերերի մեջ) սպիտակուցի փոխակերպելու համար։ Անասնաբուծական կերերի ամբողջ ազոտի մոտ մեկ երրորդը կարող է հայտնվել միզանյութի տեսքով, ինչը, ըստ էության, որոշակի չափով նշանակում է սպիտակուցի քիմիական սինթեզ: ԱՄՆ-ում այս մեթոդը կարևոր դեր է խաղում որպես սպիտակուց ստանալու ուղիներից մեկը։ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ Մյուրեյ Ռ., Գրեններ Դ., Մեյես Պ., Ռոդվել Վ. Մարդու կենսաքիմիա, հատ. 12. Մ., 1993
Alberts B, Bray D, Lewis J, et al. Մոլեկուլային բջջային կենսաբանություն, հատ. 13. Մ., 1994

Սկյուռիկներ-Սրանք բարձր մոլեկուլային (մոլեկուլային քաշը տատանվում է 5-10 հազարից մինչև 1 միլիոն և ավելի) բնական պոլիմերներ են, որոնց մոլեկուլները կառուցված են ամիդային (պեպտիդային) կապով միացված ամինաթթուների մնացորդներից։

Սպիտակուցները կոչվում են նաև սպիտակուցներ (հունարեն «protos» - առաջին, կարևոր): Սպիտակուցի մոլեկուլում ամինաթթուների մնացորդների թիվը մեծապես տարբերվում է և երբեմն հասնում է մի քանի հազարի։ Յուրաքանչյուր սպիտակուց ունի ամինաթթուների մնացորդների իր բնորոշ հաջորդականությունը:

Սպիտակուցները կատարում են մի շարք կենսաբանական գործառույթներ՝ կատալիտիկ (ֆերմենտներ), կարգավորող (հորմոններ), կառուցվածքային (կոլագեն, ֆիբրոին), շարժիչ (միոզին), տրանսպորտային (հեմոգլոբին, միոգլոբին), պաշտպանիչ (իմունոգլոբուլիններ, ինտերֆերոն), պահեստավորում (կազեին, ալբումին, գլիադին) և այլն:

Սպիտակուցները կենսամեմբրանների հիմքն են՝ բջջի և բջջային բաղադրիչների կարևորագույն բաղադրիչը։ Նրանք առանցքային դեր են խաղում բջջի կյանքում՝ կազմելով, ասես, նրա քիմիական գործունեության նյութական հիմքը։

Սպիտակուցի բացառիկ հատկությունն է կառուցվածքի ինքնակազմակերպում, այսինքն՝ նրա կարողությունը ինքնաբերաբար ստեղծելու որոշակի տարածական կառուցվածք, որը բնորոշ է միայն տվյալ սպիտակուցին։ Ըստ էության, մարմնի բոլոր գործողությունները (զարգացում, շարժում, տարբեր գործառույթների կատարում և շատ ավելին) կապված են սպիտակուցային նյութերի հետ: Անհնար է պատկերացնել կյանքը առանց սպիտակուցների։

Սպիտակուցները մարդու և կենդանիների սննդի ամենակարևոր բաղադրիչն են և էական ամինաթթուների մատակարար:

Սպիտակուցի կառուցվածքը

Սպիտակուցների տարածական կառուցվածքում մեծ նշանակություն ունի R- ռադիկալների (մնացորդների) բնույթը ամինաթթուների մոլեկուլներում։ Ոչ բևեռային ամինաթթուների ռադիկալները սովորաբար տեղակայված են սպիտակուցի մակրոմոլեկուլի ներսում և առաջացնում են հիդրոֆոբ փոխազդեցություններ; Բևեռային ռադիկալները, որոնք պարունակում են իոնային (իոններ ձևավորող) խմբեր, սովորաբար հայտնաբերվում են սպիտակուցի մակրոմոլեկուլի մակերեսին և բնութագրում են էլեկտրաստատիկ (իոնային) փոխազդեցությունները։ Բևեռային ոչ իոնային ռադիկալները (օրինակ, պարունակող ալկոհոլային OH խմբեր, ամիդային խմբեր) կարող են տեղակայվել ինչպես մակերեսի, այնպես էլ սպիտակուցի մոլեկուլի ներսում։ Նրանք մասնակցում են ջրածնային կապերի առաջացմանը։

Սպիտակուցի մոլեկուլներում α-ամինաթթուները միմյանց հետ կապված են պեպտիդային (-CO-NH-) կապերով.

Այս կերպ կառուցված պոլիպեպտիդային շղթաները կամ պոլիպեպտիդային շղթայի առանձին հատվածները, որոշ դեպքերում, կարող են լրացուցիչ կապվել միմյանց հետ դիսուլֆիդային (-S-S-) կապերով կամ, ինչպես հաճախ կոչվում են, դիսուլֆիդային կամուրջներով:

Սպիտակուցների կառուցվածքի ստեղծման գործում մեծ դեր են խաղում իոնային (աղ) և ջրածնային կապերը, ինչպես նաև հիդրոֆոբ փոխազդեցությունը՝ ջրային միջավայրում սպիտակուցի մոլեկուլների հիդրոֆոբ բաղադրիչների միջև շփման հատուկ տեսակ: Այս բոլոր կապերն ունեն տարբեր ամրություններ և ապահովում են բարդ, մեծ սպիտակուցի մոլեկուլի ձևավորումը:

Չնայած սպիտակուցային նյութերի կառուցվածքի և գործառույթների տարբերությանը, դրանց տարերային բաղադրությունը փոքր-ինչ տատանվում է (% չոր քաշով). ածխածին - 51-53; թթվածին - 21,5-23,5; ազոտ - 16,8-18,4; ջրածին - 6,5-7,3; ծծումբ - 0,3-2,5:

Որոշ սպիտակուցներ պարունակում են փոքր քանակությամբ ֆոսֆոր, սելեն և այլ տարրեր:

Պոլիպեպտիդային շղթայում ամինաթթուների մնացորդների հաջորդականությունը կոչվում է առաջնային սպիտակուցի կառուցվածքը.

Սպիտակուցի մոլեկուլը կարող է բաղկացած լինել մեկ կամ մի քանի պոլիպեպտիդային շղթաներից, որոնցից յուրաքանչյուրը պարունակում է տարբեր քանակությամբ ամինաթթուների մնացորդներ։ Հաշվի առնելով հնարավոր համակցությունների քանակը, սպիտակուցների բազմազանությունը գրեթե անսահման է, բայց բնության մեջ դրանք ոչ բոլորն են:

Բոլոր տեսակի կենդանի օրգանիզմներում տարբեր տեսակի սպիտակուցների ընդհանուր թիվը 10 11 -10 12 է։ Սպիտակուցների համար, որոնց կառուցվածքը չափազանց բարդ է, բացի առաջնայինից, առանձնանում են նաև կառուցվածքային կազմակերպման ավելի բարձր մակարդակներ՝ երկրորդական, երրորդային, երբեմն՝ չորրորդական կառուցվածք։

Երկրորդական կառուցվածքսպիտակուցների մեծ մասը տիրապետում է, չնայած ոչ միշտ է պոլիպեպտիդային շղթայի ողջ երկարությամբ: Որոշակի երկրորդական կառուցվածքով պոլիպեպտիդային շղթաները կարող են տարբեր տեղակայվել տարածության մեջ։

Կազմավորման մեջ երրորդական կառուցվածքըԲացի ջրածնային կապերից, կարևոր դեր են խաղում իոնային և հիդրոֆոբ փոխազդեցությունները։ Ելնելով սպիտակուցի մոլեկուլի «փաթեթավորման» բնույթից՝ դրանք առանձնանում են գնդաձեւ, կամ գնդաձեւ, եւ fibrillarկամ թելիկ սպիտակուցներ (Աղյուսակ 12):

Գնդաձև սպիտակուցների համար ավելի բնորոշ է a-պտուտակաձև կառուցվածքը, պարույրները կոր են, «ծալված»: Մակրոմոլեկուլն ունի գնդաձև ձև։ Դրանք լուծվում են ջրի և աղի լուծույթներում՝ առաջացնելով կոլոիդային համակարգեր։ Կենդանիների, բույսերի և միկրոօրգանիզմների սպիտակուցների մեծ մասը գնդաձև սպիտակուցներ են:

Ֆիբրիլային սպիտակուցների համար ավելի բնորոշ է թելիկ կառուցվածքը։ Դրանք հիմնականում ջրի մեջ չեն լուծվում։ Fibrillar սպիտակուցները սովորաբար կատարում են կառուցվածքի ձևավորման գործառույթներ: Նրանց հատկությունները (ուժ, ձգվողություն) կախված են պոլիպեպտիդային շղթաների փաթեթավորման մեթոդից։ Ֆիբրիլային սպիտակուցների օրինակներ են միոզինը և կերատինը: Որոշ դեպքերում առանձին սպիտակուցային ստորաբաժանումները կազմում են բարդ անսամբլներ ջրածնային կապերի, էլեկտրաստատիկ և այլ փոխազդեցությունների օգնությամբ։ Այս դեպքում այն ձևավորվում է չորրորդական կառուցվածքսպիտակուցներ.

Չորրորդական կառուցվածք ունեցող սպիտակուցի օրինակ է արյան հեմոգլոբինը: Միայն նման կառուցվածքով է այն կատարում իր գործառույթները՝ կապելով թթվածինը և տեղափոխելով այն հյուսվածքներին ու օրգաններին։

Այնուամենայնիվ, պետք է նշել, որ ավելի բարձր սպիտակուցային կառույցների կազմակերպման մեջ բացառիկ դերը պատկանում է առաջնային կառուցվածքին:

Սպիտակուցների դասակարգում

Սպիտակուցների մի քանի դասակարգում կա.

Ըստ դժվարության աստիճանի (պարզ և բարդ):
Ըստ մոլեկուլների ձևի (գլոբուլային և ֆիբրիլային սպիտակուցներ).
Ըստ առանձին լուծիչների լուծելիության (ջրում լուծվող, լուծվող աղի լուծույթներում՝ ալբումիններ, սպիրտում լուծվող՝ պրոլամիններ, լուծվող նոսր ալկալիներում և թթուներում՝ գլուտելիններ)։
Ըստ կատարվող ֆունկցիաների (օրինակ՝ պահեստային սպիտակուցներ, կմախքի սպիտակուցներ և այլն)։

Սպիտակուցների հատկությունները

Սպիտակուցները ամֆոտերային էլեկտրոլիտներ են: Որոշակի pH արժեքով (կոչվում է իզոէլեկտրական կետ) սպիտակուցի մոլեկուլում դրական և բացասական լիցքերի թիվը հավասար է։ Սա սպիտակուցի հիմնական հատկություններից մեկն է։ Սպիտակուցներն այս պահին էլեկտրականորեն չեզոք են, և դրանց լուծելիությունը ջրի մեջ ամենացածրն է: Սպիտակուցների լուծելիությունը նվազեցնելու ունակությունը, երբ դրանց մոլեկուլները հասնում են էլեկտրական չեզոքության, օգտագործվում է լուծույթներից մեկուսացման համար, օրինակ՝ սպիտակուցային արտադրանքի ստացման տեխնոլոգիայում։

Խոնավացում. Խոնավացման գործընթացը նշանակում է ջրի կապում սպիտակուցներով, և դրանք դրսևորում են հիդրոֆիլ հատկություններ՝ ուռչում են, ավելանում են դրանց զանգվածը և ծավալը։ Առանձին սպիտակուցների այտուցվածությունը կախված է բացառապես դրանց կառուցվածքից: Հիդրոֆիլ ամիդային (-CO-NH-, պեպտիդային կապ), ամին (-NH 2) և կարբոքսիլ (-COOH) խմբերը, որոնք առկա են բաղադրության մեջ և տեղակայված են սպիտակուցի մակրոմոլեկուլի մակերեսին, ձգում են ջրի մոլեկուլները՝ դրանք խստորեն կողմնորոշելով մակերեսի վրա։ մոլեկուլի. Սպիտակուցի գնդիկները շրջապատող հիդրացիոն (ջրային) թաղանթը կանխում է ագրեգացումը և նստվածքը և, հետևաբար, նպաստում է սպիտակուցային լուծույթների կայունությանը: Իզոէլեկտրական կետում սպիտակուցներն ունեն ջուրը կապելու ամենափոքր ունակությունը, սպիտակուցի մոլեկուլների շուրջ հիդրացիոն շերտը ոչնչացվում է, ուստի դրանք միավորվում են՝ ձևավորելով մեծ ագրեգատներ: Սպիտակուցի մոլեկուլների ագրեգացումը տեղի է ունենում նաև որոշ օրգանական լուծիչների, օրինակ՝ էթիլային սպիրտի օգնությամբ ջրազրկելիս։ Սա հանգեցնում է սպիտակուցների տեղումների: Երբ շրջակա միջավայրի pH-ը փոխվում է, սպիտակուցի մակրոմոլեկուլը լիցքավորվում է, և դրա խոնավացման կարողությունը փոխվում է:

Սահմանափակ այտուցվածության դեպքում խտացված սպիտակուցային լուծույթները կազմում են բարդ համակարգեր, որոնք կոչվում են ժելե.

Դոնդողները հեղուկ չեն, առաձգական են, ունեն պլաստիկություն, որոշակի մեխանիկական ուժ և կարողանում են պահպանել իրենց ձևը։ Գնդիկավոր սպիտակուցները կարող են ամբողջությամբ հիդրացվել և լուծվել ջրում (օրինակ՝ կաթի սպիտակուցներ)՝ ձևավորելով ցածր կոնցենտրացիաներով լուծույթներ։ Կենսաբանության և սննդի արդյունաբերության մեջ մեծ նշանակություն ունեն սպիտակուցների հիդրոֆիլ հատկությունները, այսինքն՝ ուռելու, ժելե ձևավորելու, կախոցների, էմուլսիաների և փրփուրների կայունացման կարողությունը: Շատ շարժական ժելե, որը կառուցված է հիմնականում սպիտակուցի մոլեկուլներից, ցիտոպլազմա է՝ ցորենի խմորից մեկուսացված հում սնձան; այն պարունակում է մինչև 65% ջուր։ Սնձան սպիտակուցների տարբեր հիդրոֆիլությունը ցորենի հատիկի և դրանից ստացված ալյուրի (այսպես կոչված՝ ուժեղ և թույլ ցորենի) որակը բնութագրող նշաններից է։ Հացահատիկի և ալյուրի սպիտակուցների հիդրոֆիլությունը կարևոր դեր է խաղում հացահատիկի պահպանման և վերամշակման և թխման մեջ: Խմորը, որը ստացվում է հացաբուլկեղենի արտադրության մեջ, ջրի մեջ ուռած սպիտակուց է՝ օսլայի հատիկներ պարունակող խտացված դոնդող։

Սպիտակուցների դենատուրացիա. Արտաքին գործոնների (ջերմաստիճան, մեխանիկական սթրես, քիմիական նյութերի և մի շարք այլ գործոններ) ազդեցության տակ դենատուրացիայի ժամանակ տեղի է ունենում փոփոխություն սպիտակուցի մակրոմոլեկուլի երկրորդական, երրորդական և չորրորդական կառուցվածքներում, այսինքն՝ նրա բնածին տարածական կառուցվածքում: Առաջնային կառուցվածքը, հետևաբար և սպիտակուցի քիմիական բաղադրությունը չի փոխվում: Ֆիզիկական հատկությունները փոխվում են. լուծելիությունը և խոնավացման կարողությունը նվազում է, կենսաբանական ակտիվությունը կորչում է։ Սպիտակուցի մակրոմոլեկուլի ձևը փոխվում է և տեղի է ունենում ագրեգացիա։ Միևնույն ժամանակ մեծանում է որոշակի քիմիական խմբերի ակտիվությունը, հեշտանում է պրոտեոլիտիկ ֆերմենտների ազդեցությունը սպիտակուցների վրա և, հետևաբար, ավելի հեշտ է հիդրոլիզացնելը։

Սննդի տեխնոլոգիայում առանձնահատուկ գործնական նշանակություն ունի սպիտակուցների ջերմային դենատուրացիան, որի աստիճանը կախված է ջերմաստիճանից, տաքացման տևողությունից և խոնավությունից։ Սա պետք է հիշել սննդի հումքի, կիսաֆաբրիկատների, երբեմն էլ պատրաստի արտադրանքի ջերմամշակման ռեժիմներ մշակելիս: Ջերմային դենատուրացիայի գործընթացները հատուկ դեր են խաղում բուսական նյութերի սպիտակեցման, հացահատիկի չորացման, հաց թխելու և մակարոնեղենի արտադրության մեջ: Սպիտակուցների դենատուրացիա կարող է առաջանալ նաև մեխանիկական գործողությամբ (ճնշում, քսում, ցնցում, ուլտրաձայնային): Վերջապես, սպիտակուցների դենատուրացիան պայմանավորված է քիմիական ռեակտիվների (թթուներ, ալկալիներ, սպիրտ, ացետոն) գործողությամբ: Այս բոլոր տեխնիկաները լայնորեն կիրառվում են սննդի և կենսատեխնոլոգիայի մեջ:

Փրփրացող. Փրփրման գործընթացը վերաբերում է սպիտակուցների ունակությանը` ձևավորելու բարձր խտացված հեղուկ-գազի համակարգեր, որոնք կոչվում են փրփուրներ: Փրփուրի կայունությունը, որում սպիտակուցը փրփրացնող նյութ է, կախված է ոչ միայն դրա բնույթից և կոնցենտրացիայից, այլև ջերմաստիճանից: Սպիտակուցները լայնորեն օգտագործվում են հրուշակեղենի արտադրության մեջ որպես փրփրացնող նյութեր (մարշմալոու, մարշմալոու, սուֆլե): Հացը փրփուր կառուցվածք ունի, և դա ազդում է նրա համի վրա։

Սպիտակուցի մոլեկուլները մի շարք գործոնների ազդեցության տակ կարող են ոչնչացվել կամ փոխազդել այլ նյութերի հետ՝ ձևավորելով նոր արտադրանք։ Սննդի արդյունաբերության համար կարելի է առանձնացնել երկու կարևոր գործընթաց.

1) սպիտակուցների հիդրոլիզը ֆերմենտների ազդեցության տակ.

2) սպիտակուցների կամ ամինաթթուների ամինո խմբերի փոխազդեցությունը վերականգնող շաքարների կարբոնիլ խմբերի հետ.

Պրոտեազի ֆերմենտների ազդեցության տակ, որոնք կատալիզացնում են սպիտակուցների հիդրոլիտիկ քայքայումը, վերջիններս քայքայվում են ավելի պարզ արգասիքների (պոլի- և դիպեպտիդների) և ի վերջո ամինաթթուների։ Սպիտակուցի հիդրոլիզի արագությունը կախված է դրա բաղադրությունից, մոլեկուլային կառուցվածքից, ֆերմենտի ակտիվությունից և պայմաններից։

Սպիտակուցի հիդրոլիզ.Ընդհանուր առմամբ ամինաթթուների առաջացման հետ հիդրոլիզի ռեակցիան կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

Այրում. Սպիտակուցներն այրվում են՝ արտադրելով ազոտ, ածխաթթու գազ և ջուր, ինչպես նաև որոշ այլ նյութեր։ Այրումը ուղեկցվում է այրված փետուրների բնորոշ հոտով։

Գունավոր ռեակցիաներ սպիտակուցներին. Սպիտակուցի որակական որոշման համար օգտագործվում են հետևյալ ռեակցիաները.

1) xantoprotein,որի դեպքում տեղի է ունենում արոմատիկ և հետերոատոմային ցիկլերի փոխազդեցություն սպիտակուցի մոլեկուլում կենտրոնացված ազոտաթթվի հետ՝ ուղեկցվելով դեղին գույնի տեսքով։

2) բիուրետ, որտեղ սպիտակուցների թույլ ալկալային լուծույթները փոխազդում են պղնձի (II) սուլֆատի լուծույթի հետ՝ առաջացնելով բարդ միացություններ Cu 2+ իոնների և պոլիպեպտիդների միջև։ Ռեակցիան ուղեկցվում է մանուշակագույն-կապույտ գույնի տեսքով։