Хімія. 9 клас. Попель

§ 33. Білки

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.

1 Так називають сполуки, молекули яких складаються з дуже великої кількості атомів. До них належать, зокрема, крохмаль, целюлоза, поліетилен.

Відомо багато білків. Вони здійснюють і регулюють обмін речовин у клітинах, водночас слугуючи для них «будівельним» матеріалом. Білки реагують на зміну зовнішнього 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 α-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 мільйонів. 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.

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 Купруму(ІІ), Плюмбуму(ІІ) та інших «важких» металічних елементів, а також органічних розчинників (наприклад, етилового спирту) відбувається осадження білка.

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.

Цікаво знати

Добова потреба дорослої людини в білках становить у середньому 100—110 г.

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 α-амінокислот, які сполучені пептидними групами —СО—NH—.

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.