Пептиды

Одним из важных химических свойств α-аминокислот, зависящим от одновременного присутствия в молекуле аминной и карбоксильной групп, является их способность в определенных условиях образовывать пептиды. Схема этого процесса, протекающего по типу реакции поликонденсации, такова:

В действительности в организме процесс идет много сложнее. Указанная реакция образования пептидов из аминокислот имеет большое значение для понимания химического строения белковых тел.

В результате реакции поликонденсации аминокислот можно получить соединения, составленные из многих аминокислотных остатков с очень высокими молекулярными массами. Такие соединения называют полипептидами, а —СО—NH-группировки в них — пептидными группами или пептидными связями. Пептиды могут быть получены также при неполном гидролизе белков.

Так как аминокислоты в составе пептидов находятся в форме ацилов, то в названии пептида им придается характерное для ацилов окончание -ил. Название концевой аминокислоты со свободной карбоксильной группой оставляют без изменений. Наименование пептида начинают с аминокислоты, сохранившей свободную α-аминогруппу.

Термин пептиды сейчас утратил свое первоначальное значение, так как когда-то под пептидами понимали конечные продукты переваривания белков, т.е. по существу — аминокислоты. Поэтому логично было продукты переваривания, составленные из двух аминокислотных остатков (пептидов), называть дипептидами, а из многих — полипептидами. Гораздо точнее пептиды именовать гетерополиаминокислотами, т.е. соединениями, составленными из того или иного числа различных аминокислот. Однако термин пептиды прочно вошел в химию белков, но в новом значении.

Рис.

Читать дальше

Химическая природа и свойства ферментов

Ферментами называют белки, которые играют роль биокатализаторов. Благодаря ферментам обмен веществ в организме протекает с очень большой скоростью. Так, например, белки, углеводы и жиры, вне организма расщепляются (гидролизуются) лишь при длительном кипячении их с крепкими растворами кислот или щелочей. Между тем в пищеварительном тракте человека и животных расщепление белков и других продуктов протекает с огромной скоростью, в короткий отрезок времени при температуре 37″С.

Скорость химических реакций зависит от температуры, концентрации реагирующих веществ. В реакцию вступают молекулы, находящиеся в возбужденном, или активном состоянии. Чем больше активных молекул, тем выше скорость химической реакции.

Активация молекул может быть достигнута путем увеличения кинетической энергии, т.е. путем увеличения скорости их движения при повышении температуры и других факторов.

Если снизить уровень энергетического барьера реакции, то увеличится число реагирующих молекул, так как для их возбуждения потребуется меньше энергии. В этом случае скорость химической реакции будет больше.

Катализаторы снижают энергетический барьер реакций, т.е. снижают уровень энергии активации реакции.

При гидролизе сахарозы образуется глюкоза и фруктоза. Эта реакция осуществляется без катализатора при энергии активации, равной 134 кДж/моль. Если реакция катализируется ионами Н, то энергия активации (Е) снижается до 105 кДж/моль, а в случае катализа ферментом фруктозидазой (сахарозой) она составляет всего лишь 39 кДж/моль.

Реакция разложения пероксида водорода, если она происходит без катализатора, требует Е=75 кДж/моль. Если реакция катализируется коллоидной платиной,

Читать дальше

Общая характеристика и история открытия витаминов

Витаминами называют биологически активные вещества, обеспечивающие нормальный обмен веществ в организме. Витамины синтезируются в растениях и являются незаменимыми продуктами питания животных. Отсутствие витаминов в пище вызывает глубокие нарушения в процессе обмена веществ, ведущие к тяжелым заболеваниям и даже гибели. Витамины выполняют каталитические функции, являются коферментами ферментов.

Из истории воин, начиная с крестовых походов, известно, что отсутствие в пище свежего мяса и овощей приводило к массовому заболеванию цингой (скорбут). Раньше от цинги погибало моряков больше, чем в сражениях или кораблекрушениях.

Болезни пеллагра, рахит также связаны с пищевой недостаточностью. На востоке, где население питалось почти исключительно рисом, была распространена болезнь бери-бери, проявляющаяся в истощении, атрофии мышц, судорогах, параличах конечностей и дыхательной мускулатуры и кончающаяся смертью.

Честь открытия витаминов принадлежит русскому ученому Н. И.Лунину. В 1880 г. он провел опыты на белых мышах. Мыши, содержавшиеся на искусственно приготовленной пище (молоко), не росли, теряли в весе и погибали уже через 20-30 дней. Мыши, содержавшиеся на той же диете, но с добавлением натурального молока, развивались и размножались. Н. И.Лунин пришел к выводу, что в молоке, помимо белков, нуклеиновых кислот, липидов содержатся еще и другие вещества., без которых нормальный рост и развитие организма невозможно.

В 1911 г. К.Функ выделил из рисовых отрубей в кристаллическом виде биологически активное вещество. Одного миллиграмма этого вещества достаточно для спасения погибающего от болезни бери-бери голубя.

Читать дальше

Физические свойства и химическая природа липидов

Липидами называют жиры и жироподобные вещества (липоиды) животного и растительного происхождения.

В чистом виде жиры бесцветны, не имеют запаха, вкуса. Запах, вкус и окраска природных жиров обусловлены содержанием в них различных примесей. Жиры легче воды.

Жиры нерастворимы в воде, но они могут образовывать с ней эмульсии. При взбалтывании жидкого жира с водой образуется эмульсия нестойкая, которая со временем расслаивается по удельному весу жидкости (жир всплывает над водой). Устойчивость жировой эмульсии можно повысить, добавляя стабилизирующее вещество – эмульгатор.

Эмульгаторами могут быть белки, мыла и другие поверхностно-активные вещества. В желудочно-кишечном тракте основная роль эмульгатора принадлежит солям желчных кислот. С эмульгированием жиров в прямой связи находится их переваривание, происходящее в двенадцатиперстной кишке.

Читать дальше

Значение витаминов в обмене веществ

Регулирующая роль витаминов в обмене веществ связана с тем, что большинство их входят в состав ферментов. Многие витамины при обмене веществ (метаболизм) являются активаторами или ингибиторами самих ферментов и тем самым обеспечивают нормальное течение биохимических процессов. В связи с этим организм постоянно нуждается в поступлении витаминов вместе с продуктами, содержащие их в достаточном количестве. Следует отметить, что жирорастворимые витамины и их провитамины могут накапливаться в организме (витамины Е, Д, А, К). Это обуславливает сравнительно медленное развитие авитаминозов, вызванных недостатком жирорастворимых витаминов, кроме того, избыток и накопление этих витаминов является причиной гипервитаминозов. В отличие от жирорастворимых, водорастворимые витамины при избытке их довольно легко выводятся из организма мочой или путем необратимого их разрушения. Поэтому в организме эти витамины не откладываются в большом количестве.

В детском возрасте потребность в витаминах значительно выше, чем у взрослых людей (при расчете на 1 кг веса тела). В условиях больших отклонений температур от нормальной в сторону повышения или наоборот – понижения, а также при интенсивной мышечной деятельности организм нуждается в поступлении витаминов.

Употребление витаминов следует осуществлять при интенсивных тренировках перед спортивными выступлениями, а также в весенний период, когда содержание некоторых витаминов (С,А) в употребляемых продуктах снижено.

Читать дальше

Биологическая роль жиров

В организме жиры выполняют важные и разнообразные функции. Часть жиров входит в состав протоплазмы клеток, являясь, таким образом, важным структурным компонентом. Содержание протоплазматического (структурного) жира в тканях и органах постоянно даже при гибели организма от голодания.

Часть структурного жира находится в протоплазме в виде липопротеидов – нестойких соединений с белками. Этим он существенно отличается от резервного жира, который выполняет роль запасного источника энергии, откладываясь в подкожной клетчатке сальника, на брюшинной клетчатке и других местах скопления жировой ткани.

Количество резервного (запасного) жира у человека составляет от 10% до 20% веса тела. Оно может измениться в зависимости от характера питания, возраста, состояния нервной системы и деятельности желез внутренней секреции. При нарушении обмена веществ, которые вызывают ожирение, содержание резервного жира может достигать больших величин.

Жиры являются одним из источников энергии необходимой организму человека или животного. При полном окислении 1г жира освобождается 9,3 ккал, тогда как 1 г углеводов или белков дает 4,1 ккал.

Жировая ткань выполняет и чисто механическую роль, защищая кровеносные сосуды и нервы от сдавливания, предохраняя от ушибов и травм. Жировая ткань фиксирует и некоторые внутренние органы (например, почки).

Жир принимает участие в теплорегуляции организма. Он предохраняет организм охлаждения, так как является плохим проводником тепла.

Жир является хорошим растворителем витаминов А, Д, Е, К и некоторых других биологически активных веществ,

Читать дальше

Белковые гормоны

Гормоны – стимуляторы и регуляторы обмена веществ. Они продуцируются железами внутренней секреции, т.е. эндокринными железами. Термин «гормон» от греч. – «пробуждаю», был введен в 1905 г. Бейлисом и Старлингом.

Паратгормоны – гормоны околощитовидных желез. Паратгормон участвует в регуляции ионов кальция и связанных с ними анионов фосфорной кислоты.

Тироксин – гормон щитовидной железы: -тироксин (3,5, 3′, 5′ – тетрайодтиронин)

Гипофункция щитовидной железы в детском возрасте приводит к развитию болезни, известной как кретинизм. У больных наблюдается остановка роста, нарушение психики.

У взрослых людей при атрофии щитовидной железы развивается болезнь мик седема (от греч. туха – слизь, оеdemа – отек). Это заболевание чаще встречается у женщин и характеризуется нарушением водно-солевого обмена и жирового обмена.

В некоторых горных местностях, где вода и пища бедны йодом, наблюдается эндемический зоб. В настоящее время для предупреждения зоба к поваренной соли добавляют йод. Источником йода является тироксин.

Инсулин и глюкагон — гормоны желудочной железы.

При недостаточной секреции инсулина развивается болезнь «сахарный диабет». Так, у больных развивается гиперкликемия (повышенный уровень сахара в крови) и глюкозурия (выделение сахара с мочой, в которой в норме он отсутствует). При введении инсулина наблюдается гипокликемия (снижение уровня сахара в крови).

Инсулин способствует вовлечению глюкозы в процесс фосфоролирования, а следовательно в метаболизм.

Глюкагон. Глюкагон ускоряет распад гликогена и торможение его синтеза,

Читать дальше