Матеріал параграфа допоможе вам:
дізнатися про функції білків у живих організмах; з'ясувати склад білків;
довідатися про властивості і практичне значення білків.
У природі нашої планети є речовини, без яких існування живих організмів було б неможливим. Це — білки.
Білки — високомолекулярні1 органічні сполуки, які виконують особливі біологічні функції в живих організмах.
Відомо багато білків. Вони здійснюють і регулюють обмін речовин у клітинах, водночас слугуючи для них «будівельним» матеріалом. Білки реагують на зміну зовнішньо-
Так називають сполуки, молекули яких складаються з дуже великої кількості атомів. До них належать, зокрема, крохмаль, целюлоза, поліетилен.
го середовища, пристосовуючись до нових умов. Вони забезпечують рухову діяльність організму, а деякі (так звані білки-антитіла) захищають його від чужорідних тіл. Усі хімічні реакції в клітинах відбуваються за безпосередньою участю білків-ферментів, які відіграють роль каталізаторів. Отже, білки виконують в організмі різні функції — енергетичну, будівельну, сигнальну, рухову, захисну, каталітичну.
В організмах тварин і людини міститься більше білків, ніж у рослинах. Вони входять до складу м’язової та нервової тканин, шкіри, волосся, нігтів.
Синтезувати білки (як і вуглеводи) безпосередньо з неорганічних речовин здатні лише рослини і деякі бактерії. Загальна схема цього процесу:
До організмів тварин і людини білки надходять із їжею. Вони розщеплюються ферментами на амінокислоти, з яких утворюються інші білки, властиві даному організму.
Амінокислоти — похідні карбонових кислот, у молекулах яких деякі атоми Гідрогену вуглеводневих залишків заміщені на групи атомів -NH2 (аміногрупи). Якщо аміногрупа сполучена з найближчим до карбоксильної групи атомом Карбону, то сполука належить до а-амінокислот. Найпростішою сполукою цього класу є амінооцтова кислота NH2CH2COOH.
В усіх білках містяться п’ять основних елементів — Карбон (його масова частка становить 50—55 %), Оксиген (21,5—23,5 %), Нітроген (15—17 %), Гідроген (6,5—7,3 %), Сульфур (0,3—2,5 %), а також невеликі кількості Фосфору, Йоду, Феруму, інших елементів.
Білки мають високі значення молекулярних мас — від десятків тисяч до кількох міль-
йонів. Хімічні формули цих сполук дуже складні.
Кожний білок відрізняється від інших набором амінокислотних залишків, їх послідовністю в молекулі, просторовою будовою молекул, а також біологічними функціями.
Унікальність білків зумовлена їхньою будовою, якої не має жодна з вивчених вами сполук. Перший вагомий внесок у дослідження білків зробив німецький учений Е.-Г. Фішер. Він довів, що їхні молекули побудовані із залишків молекул а-амінокислот, які сполучені групами атомів (пептидними групами).
Властивості. Білки не мають температур плавлення і кипіння. Під час нагрівання білка руйнується його складна будова, внаслідок чого він втрачає здатність виконувати біологічні функції. Однак харчові продукти після такого перетворення білків легше засвоюються організмом — яєчня або зварене яйце порівняно із сирим, кисле молоко порівняно зі свіжим.
При сильному нагріванні білки темніють і починають розкладатися, поширюючи запах паленого пір’я.
Деякі білки розчиняються у воді з утворенням колоїдних розчинів.
При додаванні до розчину білка концентрованих розчинів кислот, лугів, солей Купру-му(ІІ), Плюмбуму(ІІ) та інших «важких» металічних елементів, а також органічних розчинників (наприклад, етилового спирту) відбувається осадження білка.
Цікаво знати
Добова потреба дорослої людини в білках становить у середньому 100—110 г.
Практичне значення. Білки є найважливішим складником нашого харчування і раціону тварин. Їх цінність визначається наявністю в молекулах білків фрагментів молекул певних (незамінних) амінокислот. Нестача білків у їжі негативно впливає на організм, спричиняє деякі хвороби. У тваринництві й птахівництві з метою підвищення харчової
цінності кормів їх збагачують штучними білками, виробленими за допомогою мікробіологічного синтезу.
Еміль-Герман Фішер (1852—1919)
Німецький хімік і біохімік, академік Берлінської академії наук. Досліджував білки та продукти їх розщеплення. Вивчав дію ферментів на різні сполуки. Розробив класифікацію вуглеводів і методи їх синтезу. Зробив значний внесок у розвиток стереохімії. Ім'ям Фішера названо відкриту вченим реакцію в органічній хімії, спосіб зображення структурних формул молекул. Лауреат Нобелівської премії (1902).
Речовини й матеріали, основу яких становлять білки, мають широке застосування. Серед них — вовна, шовк, шкіра, хутра, клеї, желатин тощо. У сучасні пральні порошки додають біодобавки — ферменти, які каталізують розпад білкових забруднень білизни та одягу. Білки використовують і в медицині.
ВИСНОВКИ
Білки — високомолекулярні органічні сполуки, які виконують особливі біологічні функції в живих організмах. Їхні молекули складаються із залишків а-амінокислот, які сполучені пеп-тидними групами
Білки здійснюють і регулюють обмін речовин у клітинах, а також слугують «будівельним» матеріалом для живих організмів. При потраплянні з їжею в організм людини або тварини білки розщеплюються ферментами на амінокислоти, з яких утворюються інші білки, властиві даному організму.
Матеріали з білковою основою широко використовують у повсякденному житті.
237. Які сполуки називають білками? Які функції вони виконують у живих організмах?
238. Охарактеризуйте якісний склад білків.
239. Як поводяться білки при нагріванні, додаванні розчинів деяких неорганічних сполук?
240. Чому білкову їжу не можна замінити їжею, в якій переважають жири або вуглеводи?
241. Масова частка білків у листі шпинату становить 2,3 %, а середня масова частка Нітрогену в білках — 16 %. Яка маса Нітрогену міститься в 1 кг шпинату?
242. Підготуйте за матеріалами з інтернету або інших джерел інформації повідомлення про сполуки, які називають незамінними амінокислотами.
ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ
Структура білків
Розрізняють чотири типи структури білка.
Первинна структура білка — це ланцюг з атомів Карбону й Нітрогену із чітко визначеною послідовністю амінокислотних залишків:
У наведеній формулі літерами R із різними індексами позначені вуглеводневі та інші залишки.
Вторинна структура білка — певна просторова форма (здебільшого спіраль), якої набуває ланцюг.
Третинна структура білка утворюється внаслідок згортання спіралі ланцюга в більш компактну форму (глобулу).
Четвертинна структура білка є системою дуже складної форми. У ній об'єднано дві або більше глобул. Утворюється єдиний комплекс, який виконує певну функцію в живому організмі. Четвертинну структуру мають тільки деякі білки, наприклад гемоглобін — його молекула містить чотири глобули.
ПРАКТИЧНА РОБОТА № 4
Виявлення органічних сполук
у харчових продуктах
У вашому розпорядженні — розбавлений сік лимона, молоко, зерна рису (чи іншої крупи) або макаронні вироби, а також харчова сода, концентрований розчин солі Феруму(ІІІ) або Купруму(ІІ), етиловий спирт, спиртова настоянка йоду, універсальні індикаторні папірці.
ДОСЛІД 1
Виявлення органічних кислот
Налийте в одну пробірку 2 мл розбавленого соку лимона, в іншу — такий самий об’єм молока. За допомогою піпетки або скляної палички нанесіть краплю кожної рідини на універсальний індикаторний папірець. Чи змінилося забарвлення індикатора? Про наявність яких йонів у рідині (рідинах) це свідчить?
У кожну пробірку з рідиною насипте невелику кількість (на кінчику шпателя) порошку харчової соди. Що спостерігаєте?
ДОСЛІД 2
Виявлення білків
Нанесіть на предметне скло за допомогою піпетки 4—5 крапель молока і додайте кілька крапель концентрованого розчину солі Феруму(ІІІ), Купруму(ІІ) або етилового спирту. Що спостерігаєте? Чи відбулося осадження білків, які містилися в молоці?
ДОСЛІД 3
Виявлення крохмалю
Помістіть у пробірку приблизно 1/4 чайної ложки крупи або шматочок макаронного виробу і додайте 4—5 мл води. Запаліть спиртівку чи сухе пальне і обе-
режно нагрівайте вміст пробірки. Тільки-но суміш закипить, припиніть нагрівання.
Після охолодження суміші нанесіть на предметне скло за допомогою піпетки 4—5 крапель добутого колоїдного розчину і додайте краплю спиртової настоянки йоду. Що спостерігаєте?
Виконуючи кожний дослід, заповнюйте таблицю.
ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ
Виявлення глюкози в меду
Глюкозу виявляють у меду так. За реакцією розчину солі Купру-му(ІІ) з надлишком лугу добувають купрум(ІІ) гідроксид. Потім 1 мл суміші, що містить цей гідроксид, додають до водного розчину меду й обережно нагрівають. Поява жовтого осаду, який поступово перетворюється на червоний, свідчить про наявність у меду глюкози.
Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Попель, Крикля