Valkude bioloogia lühikirjeldus. Valguühendite keemilised omadused. Mis on aminohapped

Oravad- tohutu molekulmassiga looduslikud polüpeptiidid. Nad on osa kõigist elusorganismidest ja täidavad erinevaid bioloogilisi funktsioone.

Valgu struktuur.

Valkudel on 4 struktuuritasandit:

• valgu esmane struktuur- aminohapete lineaarne järjestus polüpeptiidahel, ruumis kokku keritud:

• valgu sekundaarne struktuur- polüpeptiidahela konformatsioon, sest tõttu ruumis väänlemine vesiniksidemed vahel NH ja CO rühmad. On 2 installimeetodit: α -spiraal ja β - struktuur.

• valgu tertsiaarne struktuur on keerise kolmemõõtmeline kujutis α - spiraal või β -struktuurid ruumis:

Selle struktuuri moodustavad tsüsteiinijääkide vahelised disulfiidsildad -S-S-. Sellise struktuuri moodustumisel osalevad vastupidiselt laetud ioonid.

• kvaternaarne valgu struktuur moodustub erinevate polüpeptiidahelate interaktsioonist:

Valkude süntees.

Süntees põhineb tahke faasi meetodil, mille käigus esimene aminohape fikseeritakse polümeerkandjale ja sellele õmmeldakse järjestikku uued aminohapped. Seejärel eraldatakse polümeer polüpeptiidahelast.

Valgu füüsikalised omadused.

Valgu füüsikalised omadused on määratud struktuuriga, mistõttu valgud jagunevad kerajas(vees lahustuv) ja fibrillaarne(vees lahustumatu).

Valkude keemilised omadused.

1. Valkude denatureerimine(sekundaarse ja tertsiaarse struktuuri hävitamine koos primaarse säilimisega). Denatureerimise näide on koagulatsioon munavalged munade keetmisel.

2. Valkude hüdrolüüs- pöördumatu hävitamine esmane struktuur happelises või leeliselises lahuses aminohapete moodustamiseks. Nii saate määrata valkude kvantitatiivse koostise.

3. Kvalitatiivsed reaktsioonid:

Biureti reaktsioon- peptiidsideme ja vase (II) soolade vastastikmõju leeliselises lahuses. Reaktsiooni lõpus muutub lahus lillaks.

ksantoproteiini reaktsioon- lämmastikhappega reageerimisel ilmneb kollane värvus.

Valkude bioloogiline tähtsus.

1. Valgud on ehitusmaterjal, millest ehitatakse üles lihased, luud ja koed.

2. Valgud – retseptorid. Nad edastavad ja võtavad vastu signaale naaberrakkudest keskkonnast.

3. Valk mängib olulist rolli immuunsussüsteem organism.

4. Valgud täidavad transpordifunktsioone ja kannavad molekule või ioone sünteesi või akumuleerumiskohta. (Hemoglobiin kannab hapnikku kudedesse.)

5. Valgud – katalüsaatorid – ensüümid. Need on väga võimsad selektiivkatalüsaatorid, mis kiirendavad reaktsioone miljoneid kordi.

On mitmeid aminohappeid, mida keha ei saa sünteesida - asendamatu, neid saadakse ainult toiduga: tisiin, fenüülalaniin, metiniin, valiin, leutsiin, trüptofaan, isoleutsiin, treoniin.

sekundaarne struktuur omab enamikku valkudest, kuid mitte alati kogu polüpeptiidahela pikkuses.

Valkude sekundaarne struktuur

Polüpeptiidahelad, millel on spetsiifiline sekundaarne struktuur võivad ruumis paikneda erinevalt. seda ruumiline paigutus sai nime tertsiaarne struktuur.

Valkude tertsiaarne struktuur Valkude kvaternaarne struktuur

Tertsiaarse struktuuri moodustamisel. Lisaks vesiniksidemetele, suur roll mängib ioonilist ja hüdrofoobset interaktsiooni. Valgumolekuli "pakendi" olemuse järgi kerajas , või kerakujuline ja fibrillaarne või filamentsed valgud.

Kerakujulisi valke iseloomustab ᾴ - spiraalne struktuur, spiraalid on kõverad, "volditud". Makromolekulil on sfääriline kuju. Need lahustuvad vees ja soolalahused kolloidsüsteemide moodustumisega. Enamik loomseid, taimseid ja mikroorganismide valke on globulaarsed valgud.

Fibrillaarsetele valkudele on iseloomulikum filamentne struktuur. Tavaliselt nad ei lahustu vees. Fibrillaarsed valgud täidavad tavaliselt struktuuri moodustavaid funktsioone. Nende omadused (tugevus, venitusvõime) sõltuvad polüpeptiidahelate pakendamisviisist. Valgud on fibrillaarsete valkude näide. lihaskoe(müosiin), keratiin (sarvkude). Mõnel juhul moodustavad üksikud valgu subühikud vesiniksidemete, elektrostaatiliste ja muude interaktsioonide abil kompleksseid ansambleid. Sel juhul moodustub valkude kvaternaarne struktuur.

Kõrgemate valgustruktuuride organiseerimisel on primaarstruktuuril erandlik roll.

Klassifikatsioon

Valkude klassifikatsioone on mitu. Need põhinevad erinevad märgid:

Ø raskusaste (lihtne ja keeruline0;

Ø molekulide kuju 9 globulaarset ja fibrillaarset valku);

Ø lahustuvus üksikutes lahustites (vees lahustuv, lahustub üksikutes soolalahustes - albumiinid, alkoholis lahustuv - proamiinid, lahustub lahjendatud leelistes ja hapetes - gluteliinid);

Ø teostatud funktsioon (näiteks säilitusvalgud, skelett jne).

Omadused.

Valgud on amfoteersed elektrolüüdid. Söötme teatud pH väärtusel (seda nimetatakse isoelektriliseks punktiks) on positiivsete ja negatiivsete laengute arv valgumolekulis sama. See on valgu üks peamisi omadusi. Valgud on sel hetkel elektriliselt neutraalsed ja nende lahustuvus vees on madalaim. Valkude võimet vähendada lahustuvust, kui nende molekulid muutuvad elektriliselt neutraalseks, kasutatakse nende eraldamiseks lahustest, näiteks valguproduktide saamise tehnoloogias.

Niisutus.

Hüdratsiooniprotsess tähendab vee sidumist valkudega, samal ajal kui neil on hüdrofiilsed omadused: nad paisuvad, nende mass ja maht suurenevad. Valgu tursega kaasneb selle osaline lahustumine. Üksikute valkude hüdrofiilsus sõltub nende struktuurist. Kompositsioonis esinevad ja valgu makromolekuli pinnal asuvad hüdrofiilsed amiid-, amiin- ja karboksüülrühmad tõmbavad ligi veemolekule, orienteerides need rangelt molekuli pinnal. Valguglobuleid ümbritsev hüdratatsioonikiht takistab agregatsiooni ja settimist ning aitab seega kaasa valgulahuste stabiilsusele. Isoelektrilises punktis on valkudel kõige väiksem võime vett siduda, valgumolekule ümbritsev hüdratatsioonikiht hävib, mistõttu need ühinevad, moodustades suuri agregaate. Valgumolekulide agregatsioon toimub ka siis, kui need dehüdreeritakse mõne orgaanilise lahustiga, näiteks etüülalkoholiga. See viib valkude sadenemiseni. Kui söötme pH muutub, valgu makromolekul laetakse ja selle hüdratatsioonivõime muutub.

Piiratud turse korral moodustuvad kontsentreeritud valgulahused keerulised süsteemid, kutsus tarretis . Tarretised ei ole vedelad, elastsed, neil on plastilisus, teatud mehaaniline tugevus ja nad suudavad säilitada oma kuju. Kerakujulisi valke saab täielikult hüdraatida, lahustades need vees (näiteks piimavalgud), moodustades madala kontsentratsiooniga lahuseid. Valkude hüdrofiilsed omadused, s.o. nende võime paisuda, moodustada tarretist, stabiliseerida suspensioone, emulsioone ja vahtu, suur tähtsus bioloogias ja toiduainetööstuses. Väga liikuv tarretis, mis on ehitatud peamiselt valgu molekulidest, on tsütoplasma - raku poolvedel sisu. Väga hüdreeritud tarretis – nisutainast eraldatud toorgluteen, sisaldab kuni 65% vett. Gluteenvalkude erinev hüdrofiilsus on üks tunnuseid, mis iseloomustavad nisutera ja sellest saadava jahu kvaliteeti. Teravilja ja jahuvalkude hüdrofiilsus mängib olulist rolli teravilja säilitamisel ja töötlemisel, küpsetamisel. Pagaritööstuses saadav tainas on vees paisunud valk, tärkliseterasid sisaldav kontsentreeritud tarretis.

Valkude denatureerimine.

Mõju all oleva denatureerimise ajal välised tegurid(temperatuur, mehaaniline mõju, keemiliste mõjurite toime ja mitmed muud tegurid) toimub muutus valgu makromolekuli sekundaarses, tertsiaarses ja kvaternaarses struktuuris, s.o. selle ruumiline struktuur. Esmane struktuur ja seega keemiline koostis valgud ei muutu. muutuvad füüsikalised omadused: vähenenud lahustuvus, hüdratatsioonivõime, bioloogilise aktiivsuse kaotus. Valgu makromolekuli kuju muutub, toimub agregatsioon. Samal ajal suureneb mõnede keemiliste rühmade aktiivsus, soodustatakse proteolüütiliste ensüümide toimet valkudele ja sellest tulenevalt on see kergemini hüdrolüüsitav.

Toidutehnoloogias on eriti praktilise tähtsusega valkude termiline denatureerimine, mille aste sõltub temperatuurist, kuumutamise kestusest ja niiskusest. Seda tuleb meeles pidada toidutoorme, pooltoodete ja mõnikord kuumtöötlemise režiimide väljatöötamisel valmistooted. eriline roll termilise denaturatsiooni protsessid mängivad taimsete materjalide blanšeerimisel, teravilja kuivatamisel, leiva küpsetamisel, saamisel pasta. Valkude denaturatsiooni võib põhjustada mehaaniline toime(rõhk, hõõrumine, raputamine, ultraheli). Lõpuks viib keemiliste reagentide (happed, leelised, alkohol, atsetoon) toime valkude denaturatsiooni.Kõiki neid meetodeid kasutatakse laialdaselt toidu- ja biotehnoloogias.

Vahutamine

Vahustamisprotsessi all mõistetakse valkude võimet moodustada väga kontsentreeritud vedelgaasisüsteeme, mida nimetatakse vahtudeks. Vahu stabiilsus, milles valk on puhumisaine, ei sõltu mitte ainult selle olemusest ja kontsentratsioonist, vaid ka temperatuurist. Valke kui vahuaineid kasutatakse laialdaselt kondiitritööstuses (vahukomm, vahukomm, suflee). Vahu struktuur on leivaline ja see mõjutab selle maitseomadusi.

Mitmete tegurite mõjul olevad valgumolekulid võivad hävida või suhelda teiste ainetega, moodustades uusi tooteid. Toiduainetööstuse jaoks võib eristada kahte väga olulist protsessi: 1) valkude hüdrolüüs ensüümide toimel ja 2) valkude või aminohapete aminorühmade koostoime redutseerivate suhkrute karbonüülrühmadega. Proteaaside – ensüümide, mis katalüüsivad valkude hüdrolüütilist lõhustumist – mõjul lagunevad viimased rohkem. lihtsad tooted(polü- ja dipeptiidid) ja lõpuks aminohapeteks. Valgu hüdrolüüsi kiirus sõltub selle koostisest, molekulaarstruktuurist, ensüümi aktiivsusest ja tingimustest.

Valkude hüdrolüüs

Hüdrolüüsireaktsioon aminohapete moodustumisega üldine vaade võib kirjutada nii:

Põlemine

Valgud põlevad, moodustades lämmastiku süsinikdioksiid ja vesi, aga ka mõned muud ained. Põlemisega kaasneb põlenud sulgedele iseloomulik lõhn.

Värvireaktsioonid

Kasutatakse järgmisi reaktsioone:

· ksantoproteiin, milles toimub valgu molekulis olevate aromaatsete heteroaromaatsete tsüklite interaktsioon kontsentreeritud lämmastikhappega, millega kaasneb kollase värvuse ilmumine;

· biureet, kus valkude nõrgalt leeliselised lahused interakteeruvad vasksulfaadi (II) lahusega, moodustades vase ioonide ja polüpeptiidide vahel kompleksühendeid. Reaktsiooniga kaasneb violetse-sinise värvuse ilmumine.

Toiteväärtus valgud.

Valk on inimtoidu kõige olulisem komponent. peamised allikad toiduvalk: liha, piim, kala, teraviljatooted, leib, köögiviljad.

Inimese valguvajadus sõltub tema vanusest, soost. iseloomu töötegevus. Terve täiskasvanud inimese kehas peab olema tasakaal sissetulevate valkude koguse ja väljutatavate laguproduktide vahel. Valkude metabolismi hindamiseks on kasutusele võetud lämmastiku tasakaalu mõiste. AT täiskasvanueas juures terve inimene tekib lämmastiku tasakaal, st. toiduvalkudest saadava lämmastiku hulk on võrdne väljutatava lämmastiku kogusega. Noores kasvavas organismis toimub valgumassi kuhjumine, tekib hulk organismile vajalikke ühendeid, mistõttu lämmastiku bilanss saab olema positiivne - toiduga omastatava lämmastiku hulk ületab organismist väljutatava koguse. Eakatel, aga ka teatud haiguste korral on valgu puudus toidus, mitte mitteasendatavad aminohapped, vitamiinid, mineraalid esineb negatiivne lämmastikubilanss – organismist väljutatava lämmastiku hulk ületab selle organismi sattumise. Pikaajaline negatiivne lämmastikubilanss viib organismi surmani. Valkude ainevahetust mõjutavad bioloogiline väärtus ja toiduga omastatava valgu kogus.

Valkude bioloogilise väärtuse määrab tasakaal aminohapete koostis ja valkude rünnatavus seedetrakti ensüümide poolt.

Inimkehas lagundatakse valgud aminohapeteks, millest osa on mittevajalikud) on ehitusmaterjal uute aminohapete loomiseks on aga 8 aminohapet (vajalikud), mida täiskasvanud inimese kehas ei teki, need peavad tulema toidust. inimkeha varustamine vajalik kogus aminohapped on valkude põhifunktsioon toitumises. Toiduvalgus ei pea olema tasakaalus mitte ainult asendamatute aminohapete koostis, vaid teatud vahekord peab olema ka asendamatutel ja mitteasendatavatel aminohapetel, vastasel juhul läheb osa asendamatutest muuks otstarbeks.

Loomsed valgud on kõige lähemal "olulisele" valgule. Enamik taimseid valke sisaldab ebapiisavas koguses asendamatuid aminohappeid (üks või mitu).

Samal ajal peate meeles pidama. Et mõned aminohapped kuumtöötlemise ajal, pikaajaline ladustamine tooted võivad moodustada ühendeid, mida organism ei omasta, s.t. muutuda "kättesaamatuks". See vähendab valgu väärtust.

Valkude bioloogilist väärtust saab tõsta piirava aminohappe lisamisega või selle suurenenud sisaldusega komponendi lisamisega.

Loomad ja taimsed valgud imendub kehas erinevalt. Valkude assimilatsiooni astet kehas mõjutab saamistehnoloogia toiduained ja nende toiduvalmistamine. Enamikus toiduainete tootmises ei toimu tehnoloogia järgimisel aminohapete lagunemist. Toiduainete mõõdukal kuumutamisel suureneb valkude seeduvus veidi (valkude osaline denatureerimine hõlbustab proteaaside juurdepääsu peptiidsidemed). Intensiivse kuumtöötlemise korral seeduvus väheneb.

igapäevane vajadus täiskasvanud inimene valkudes erinevat tüüpi 1 - 1,5 g valku 1 kg kehamassi kohta (lapsed 4 - 1,5 g). Loomsete valkude osakaal peaks olema ligikaudu 55% toidu koguhulgast.

Toidu toiteväärtuse tõstmiseks on vaja seda osakaalu suurendada valgu komponent, selle aminohapete koostise tasakaal. Üks võimalus selle probleemi lahendamiseks on saada valku sisaldavatest toidutootmisjäätmetest, näiteks õliseemnetest pärast õli-, liha- ja piimatööstuse jäätmete eemaldamist valgutooteid ning kasutada neid parandamiseks. bioloogiline väärtus olemasolevaid tooteid või uute toitude loomine.

Nukleiinhapped

Nende ainete nimi pärineb ladinakeelsest sõnast nuleus - tuum ja näitab, et nukleiinhapped on lahutamatu osa raku tuumad. Nukleiinhapped on makromolekulaarsed ühendid, mille molekulmass on vahemikus 200 kuni mitu miljonit. Nukleiinhappeid leidub kõigis taime- ja loomarakkudes, viirustes, bakterites ja seentes.

Nukleiinhappeid on kahte tüüpi – desoksüribonukleiinhapped (DNA) ja ribonukleiinhapped (RNA). Nime erinevus on seletatav asjaoluga, et DNA molekul sisaldab monosahhariidi desoksüriboosi ja RNA sisaldab riboosi. Hetkel teada suur number DNA ja RNA sordid, mis erinevad üksteisest struktuuri ja tähtsuse poolest ainevahetuses. Need on eranditult olulised elemendid rakud, mis pakuvad elusorganismides geneetilise (päriliku) teabe talletamist ja edastamist. DNA paikneb peamiselt raku tuuma kromosoomides (99% kogu raku DNA-st), samuti mitokondrites ja kloroplastides. RNA on osa nukleoolidest, ribosoomidest, minokondritest, plastiididest ja tsütoplasmast. DNA molekul koosneb kahest polünukleotiidahelast, mis on üksteise suhtes spiraalselt keerdunud.

DNA molekuli struktuur

Iga sellise ahela struktuurikomponendid (monomeerid) on nukleotiidid , mille arv nukleiinhappemolekulides varieerub – 80-st RNA molekulis kuni mitmekümne tuhandeni DNA-s. Mis tahes nukleotiidi koostis sisaldab ühte lämmastiku alustest - adeniini, guaniini, tsütosiini ja tümiini. Nukleiinhapetel, nagu ka valkudel, on primaarne, sekundaarne ja tertsiaarne struktuur.

DNA on geenide põhiline ehitusplokk, mis talletab organismi pärilikku teavet. RNA täidab erinevaid funktsioone, kuna see on olemas kolm sordid: ribosomaalsed, transpordi- ja informatiivsed.

Testi küsimused.

1. Miks aminohapped on heterofunktsionaalsed ühendid?

2. Millised ehituslikud omadused peaksid olema kiudude sünteesiks kasutatavatel aminohapetel ja valkude biosünteesis osalevatel aminohapetel elusorganismide rakkudes?

3. Mille poolest erinevad polükondensatsioonireaktsioonid polümerisatsioonireaktsioonidest? Millised on nende sarnasused?

4. Kirjeldage valkude ehitust. Mis rolli teha erinevat tüüpi keemilised sidemed valgu molekulide erinevate struktuuride moodustumisel?

5. Kuidas on omavahel seotud mõisted "peptiid", "polüpeptiid", "polüamiid", "valk"?

6. Kirjeldage valkude olulisemaid füüsikalisi ja keemilisi omadusi.

7. Milliste reaktsioonide abil saab valke ära tunda?

8. Millist rolli mängivad valgud organismide elus?

9. Mis on valkude toiteväärtus?

10. Kirjelda nukleiinhappeid.

Praktilised ülesanded

1. Kirjutage üles aminopropioonhappe reaktsioonid väävelhappe ja naatriumhüdroksiidiga, samuti metüülalkoholiga. Nimetage kõik ained süstemaatilise nomenklatuuri järgi.

2. Kuidas saadakse aminohappeid? Kirjutage üles reaktsioonivõrrandid aminopropioonhappe saamiseks propaanist.

3. Kirjutage reaktsioonivõrrandid, mille abil saab teha järgmisi üleminekuid: etaan → etüülalkohol → atseetaldehüüd → äädikhape→ kloroäädikhape → aminoäädikhape → polüpeptiid

3. teema. "Süsivesikud"

Plaan

1. Süsivesikud, nende klassifikatsioon ja tähendus.

2. Monosahhariidid. Heksoosid. Glükoos.

3. Polüsahhariidid. tärklis ja tselluloos.

4. Süsivesikute transformatsioonid tehnoloogilistes protsessides.

5. Süsivesikute toiteväärtus.

1. Süsivesikud – orgaaniline aine, mille molekulid koosnevad süsiniku-, vesiniku- ja hapnikuaatomitest ning vesinik ja hapnik on neis reeglina samas vahekorras kui veemolekulis (2/1).

Süsivesikute üldvalem on C n (H 2 O) m, s.o. need näivad koosnevat süsinikust ja veest, sellest ka klassi nimi, millel on ajaloolised juured. Hiljem leiti, et molekulides on süsivesikuid, mille näidatud suhet ei täheldata, näiteks desoksüriboos - C 5 H 10 O 4. Tuntud on ka orgaanilisi ühendeid, mille koostis vastab antud üldvalemile, kuid mis ei kuulu süsivesikute klassi. Nende hulka kuuluvad näiteks formaldehüüd CH 2 O ja äädikhape CH 3 COOH.

Süsivesikud võib hüdrolüüsivõime järgi jagada kolme põhirühma: mono-, di- ja polüsahhariidid.

Monosahhariidid - süsivesikud, mis ei ole hüdrolüüsitud (ei lagune vee toimel). Sõltuvalt süsinikuaatomite arvust jagunevad monosahhariidid omakorda trioosid (mille molekulid sisaldavad kolme süsinikuaatomit), tetroosid, pentoosid, heksoosid jne.

Looduses esindavad monosahhariide peamiselt pentoosid ja heksoosid.

To pentoosid sisaldama näiteks riboos - C 5 H 10 O 5 ja desoksüriboos - C5H10O4.

To heksoosid millel on ühine molekulaarne valem C6H12O6 hõlmavad näiteks glükoos, fruktoos, galaktoos.

disahhariidid- süsivesikud, mis hüdrolüüsitakse kaheks monosahhariidi molekuliks. Üldvalem on C12H22O11. Üldine hüdrolüüsi võrrand:

C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6

heksoosi disahhariid

Disahhariidide hulka kuuluvad:

· sahharoos (tavaline toidusuhkur), mis hüdrolüüsimisel moodustab ühe glükoosi molekuli ja fruktoosi molekuli. See sisaldub suurel hulgal sisse suhkrupeet, suhkruroog, vaher, suhkrupalm, mais jne.

· maltoos (linnasesuhkur), mis hüdrolüüsitakse kaheks glükoosi molekuliks. Maltoosi saab saada tärklise hüdrolüüsil linnastes sisalduvate ensüümide toimel – idandatud, kuivatatud ja jahvatatud odraterad;

· laktoos (piimasuhkur), mis hüdrolüüsitakse, moodustades glükoosi ja galaktoosi molekuli. Seda leidub imetajate piimas (kuni 4-6%), magusus on madal ja seda kasutatakse pillide ja ravimitablettide täiteainena.

Erinevate mono- ja disahhariidide magus maitse on erinev. Niisiis, kõige magusam monosahhariid - fruktoos - on poolteist korda magusam kui glükoos, mida võetakse standardina. Sahharoos on 2 korda magusam kui glükoos ja 4-5 korda magusam kui laktoos, mis on peaaegu maitsetu.

Polüsahhariidid - tärklis, glükogeen, dekstriinid, tselluloos jne. - süsivesikud, mis hüdrolüüsitakse, moodustades paljusid monosahhariidimolekule, enamasti glükoosi. Polüsahhariidide üldvalem on (C 6 H 10 O 5) n.

Süsivesikute roll looduses ja nende tähtsus inimese elule on äärmiselt suur. Moodustuvad taimerakkudes fotosünteesi tulemusena, toimivad nad loomarakkude energiaallikana. Esiteks kehtib see glükoosi kohta.

Paljud süsivesikud (tärklis, glükogeen, sahharoos) täidavad säilitusfunktsiooni, toitainete reservi rolli.

RNA ja DNA happed, mis sisaldavad mõningaid süsivesikuid, täidavad päriliku teabe edastamise funktsiooni.

Tselluloos - taimerakkude ehitusmaterjal - mängib nende rakkude membraanide raamistiku rolli. Teine polüsahhariid - kitiin - täidab mõne looma rakkudes sarnast rolli - see moodustab lülijalgsete (vähilaadsete), putukate ja ämblikulaadsete välise skeleti.

Süsivesikud on meie toitumise ülim allikas, olenemata sellest, kas sööme tärkliserikkaid teravilju või söödame neid loomadele, kes muudavad tärklise valkudeks ja rasvadeks. Meie kõige hügieenilisemad riided on valmistatud tselluloosist või selle baasil valmistatud toodetest: puuvill ja lina, viskooskiud, atsetaatsiid. Puitmajad ja -mööbel on ehitatud samast puidumassist, millest puit koosneb. Foto- ja filmitootmise keskmes on ikka seesama tselluloos. Raamatud, ajalehed, kirjad, pangatähed – kõik need on tselluloosi- ja paberitööstuse tooted. See tähendab, et süsivesikud annavad meile kõik eluks vajaliku: toidu, riided, peavarju.

Lisaks on ehituses kaasatud süsivesikud komplekssed valgud, ensüümid, hormoonid. Süsivesikud on samuti nii olulised vajalikke aineid nagu hepariin (ta mängib oluline roll- takistab vere hüübimist), agar-agar (seda saadakse merevetikad ning neid kasutatakse mikrobioloogia- ja kondiitritööstuses – mäletan kuulsat Linnupiimakooki).

Tuleb rõhutada, et ainuke energiaallikas Maal (peale tuumaenergia) on Päikese energia ja ainus viis seda koguda, et tagada kõigi elusorganismide elutegevus, on fotosünteesi protsess, mis muudab elustaimed rakke ja viib süsivesikute sünteesini veest ja süsinikdioksiidist. Just selle transformatsiooni käigus tekib hapnik, ilma milleta oleks elu meie planeedil võimatu.

Enne kui räägime valgu olulisematest füüsikalistest ja keemilistest omadustest, pead teadma, millest see koosneb, milline on selle struktuur. Valgud on oluline aminohapetel põhinev looduslik biopolümeer.

Mis on aminohapped

Need on orgaanilised ühendid, mis sisaldavad karboksüül- ja amiinirühmi. Tänu esimesele rühmale on neil süsinik, hapnik ja vesinik ning teises - lämmastik ja vesinik. Alfa-aminohappeid peetakse kõige olulisemateks, sest neid on vaja valkude moodustamiseks.

Seal on asendamatuid aminohappeid, mida nimetatakse proteinogeenseteks. Siin vastutavad nad valkude väljanägemise eest. Neid on ainult 20 ja nad võivad moodustada lugematuid valguühendeid. Ükski neist ei ole aga teisega täiesti identne. See on võimalik nendes aminohapetes sisalduvate elementide kombinatsioonide tõttu.

Nende süntees kehas ei toimu. Seetõttu jõuavad nad sinna koos toiduga. Kui inimene võtab need sisse mitte piisavalt, siis võib tegemist olla rikkumisega normaalne toimimine erinevaid süsteeme. Valgud moodustuvad polükondensatsioonireaktsiooni teel.

Valgud ja nende struktuur

Enne valkude füüsikaliste omaduste juurde asumist tasub anda selle orgaanilise ühendi täpsem määratlus. Valgud on ühed olulisemad bioorgaanilised ühendid, mis tekivad tänu aminohapetele ja osalevad paljudes organismis toimuvates protsessides.

Nende ühendite struktuur sõltub aminohappejääkide vaheldumise järjekorrast. Selle tulemuseks on järgmine:

• esmane (lineaarne);
• sekundaarne (spiraal);
• tertsiaarne (kerakujuline).

Nende klassifikatsioon

Valguühendite tohutu mitmekesisuse ning nende koostise ja erinevate struktuuride erineva keerukuse tõttu on mugavuse huvides nendel omadustel põhinevad klassifikatsioonid.

Vastavalt nende koostisele on need järgmised:

• lihtne;
• kompleksid, mis jagunevad omakorda:

1. valkude ja süsivesikute kombinatsioon;
2. valkude ja rasvade kombinatsioon;
3. Valgumolekulide ja nukleiinhapete seos.

Lahustuvuse järgi:

• vees lahustuv;
• rasvlahustuvad.

Valguühendite väike omadus

Enne valkude füüsikaliste ja keemiliste omaduste käsitlemist on kasulik neid veidi iseloomustada. Loomulikult on nende omadused elusorganismi normaalseks toimimiseks olulised. Algses olekus on need tahked ained, mis lahustuvad mitmesugused vedelikud või mitte.

Rääkides lühidalt füüsilisest valkude omadused, need määravad ära paljud kõige olulisemad bioloogilised protsessid organismis. Näiteks nagu ainete transport, ehitusfunktsioon jne. Valkude füüsikalised omadused sõltuvad sellest, kas need on lahustuvad või mitte. See puudutab neid funktsioone ja sellest kirjutatakse edaspidi.

Valkude füüsikalised omadused

Nende agregatsiooni ja lahustuvuse kohta on juba eespool kirjutatud. Liigume edasi järgmiste omaduste juurde:

1. Neil on suur molekulmass, mis sõltub teatud keskkonnatingimustest.
2. Nende lahustuvus on laias vahemikus, mille tulemusena saab võimalikuks elektroforees - meetod, mille abil valke eraldatakse segudest.

Valguühendite keemilised omadused

Lugejad teavad nüüd, millised füüsikalised omadused on valkudel. Nüüd peame rääkima mitte vähem olulisest, keemilisest. Need on loetletud allpool:

1. Denatureerimine. valgu voltimine mõju all kõrged temperatuurid, tugevad happed või leelised. Denatureerimisel säilib ainult primaarstruktuur ja kõik bioloogilised omadused valgud kaovad.
2. Hüdrolüüs. Selle tulemusena moodustub lihtsad valgud ja aminohapped, sest toimub primaarstruktuuri hävimine. See on seedimisprotsessi alus.
3. Kvalitatiivsed reaktsioonid valgu määramiseks. Neid on ainult kaks ja kolmas on vajalik väävli tuvastamiseks nendes ühendites.
4. biureedi reaktsioon. Valgud puutuvad kokku vaskhüdroksiidi sademega. Tulemuseks on lilla värv.
5. ksantoproteiini reaktsioon. Löök viiakse läbi kontsentreeritud lämmastikhappe abil. Selle reaktsiooni tulemusena saadakse valge sade, mis kuumutamisel muutub kollaseks. Ja kui lisate ammoniaagi vesilahust, ilmub oranž värv.
6. Väävli määramine valkudes. Valkude põletamisel hakkab tunda andma "põlenud sarve" lõhna. Seda nähtust seletatakse asjaoluga, et need sisaldavad väävlit.

Nii et need olid kõik valkude füüsikalised ja keemilised omadused. Kuid loomulikult mitte ainult nende pärast peetakse neid olulised komponendid elusorganism. Need määravad kindlaks kõige olulisemad bioloogilised funktsioonid.

Valkude bioloogilised omadused

Oleme keemias käsitlenud valkude füüsikalisi omadusi. Kuid kindlasti peaksite rääkima ka sellest, millist mõju need kehale avaldavad ja miks ilma nendeta see täielikult ei toimi. Valkude funktsioonid on loetletud allpool:

1. ensümaatiline. Enamik keha reaktsioone toimub valgu päritolu ensüümide osalusel;
2. transport. Need elemendid pakuvad muud olulised molekulid kudedesse ja elunditesse. Üks olulisemaid transportvalke on hemoglobiin;
3. struktuurne. Valgud on peamiseks ehitusmaterjaliks paljudele kudedele (lihased, katted, toetavad);
4. kaitsev. Antikehad ja antitoksiinid on erilised valguühendid, mis moodustavad immuunsuse aluse;
5. signaal. Meeleelundite talitluse eest vastutavatel retseptoritel on ka valke struktuuris;
6. ladustamine. Seda funktsiooni täidavad spetsiaalsed valgud, mis võivad olla ehitusmaterjaliks ja olla lisaenergia allikad uute organismide arenemisel.

Valke saab muuta rasvadeks ja süsivesikuteks. Kuid need ei saa muutuda valkudeks. Seetõttu on nende ühendite puudus elusorganismile eriti ohtlik. Valkude assimilatsioonil vabanev energia on väike ja selles osas madalam kui rasvadel ja süsivesikutel. Need on aga organismis asendamatute aminohapete allikaks.

Kuidas aru saada, et kehas ei ole piisavalt valku? Inimese tervis halveneb, tekib kiire kurnatus ja väsimus. Suurepärased valguallikad on erinevad nisusordid, liha ja kalatooted, piimatooted, munad ja teatud tüüpi kaunviljad.

Oluline on teada mitte ainult valkude füüsikalisi omadusi, vaid ka keemilisi omadusi, samuti seda, milline on nende tähtsus organismi jaoks bioloogilisest seisukohast. Valguühendid on ainulaadsed selle poolest, et need on inimorganismi normaalseks talitluseks vajalike asendamatute aminohapete allikad.