11 himpopel p u

Цікаво знати Гліцин реагує

зферум(ІІІ)

хлоридом

зутворенням

сполуки темночервоного кольору.

Д е я к і а м і н о к и с л о т и м а ю т ь с о л о д к и й або г і р к и й с м а к .

Х і м і ч н і в л а с т и в о с т і . З а в д я к и н а я в н о с т і в
м о л е к у л а х к и с л о т н и х ( - С О О Н ) і	о с н о в н и х
( - М Н 2 ) г р у п а м і н о к и с л о т и є а м ф о т е	р н и м и спо-

л у к а м и .
Реакції з лугаліи і кислотами.				Амінокис-
л о т и р е а г у ю т ь	із	л у г а м и і	к и с л о т а м и з утво-
р е н н я м солей .	У	п е р ш о м у	в и п а д к у	в з а є м о д і я

в і д б у в а є т ь с я з а у ч а с т ю к а р б о к с и л ь н о ї г р у п и м о л е к у л и к и с л о т и

Н 2 ! \ т - С Н 2 - С О О Н		+ Ш О Н			Н 2 1М - СН 2 - СООКа + Н 2 0 ,
						натрій аміноацетат
а в д р у г о м у — а м і н о г р у п и :
Н2]Ч-СН2-СООН + неї -» [Н3І\Г-СН2-СООН]С1.
							гліциній хлорид
Інші реакції.			Подібно			до к а р б о н о в и х				к и с л о т
а м і н о к и с л о т и р е а г у ю т ь і з а к т и в н и м и м е т а л а -
м и , д е я к и м и с о л я м и ( н а п р и к л а д , к а р б о н а т а -
ми), с п и р т а м и ,				а м о н і а к о м .
• Н а п и ш і т ь			р і в н я н н я			р е а к ц і й амінооцтової
к и с л о т и з н а т р і й к а р б о н а т о м і а м о н і а к о м .
ос - Амінокислоти					в з а є м о д і ю т ь			у	р о з ч и н і з
к у п р у м ( І І )		г і д р о к с и д о м . П р и ц ь о м у								утворю -
ю т ь с я с п о л у к и				с и н ь о г о к о л ь о р у ( м а л .						108):
2 Н 2 М - С Н 2 - С О О Н + Сп(ОН)2				-> ( Н 2 М - С Н 2 - С О О ) 2 С и + 2 Н 2 0 .
амінооцтова кислота				купрум(ІІ) аміноацетат
Ця реакція		є	якісною			на а-амінокислот и.
Реакції		між		амінокислотами.					За	певних
у м о в м о л е к у л и а - а м і н о к и с л о т в з а є м о д і ю т ь
одна з	одною .			П р о д у к т а м и			т а к и х		р е а к ц і й є
пептиди.	С х е м а			у т в о р е н н я			дипептиду			із двох
м о л е к у л а - а м і н о к и с л о т и :
НяІчГ-СН-С-ІЮН + Н + К - С Н - С - О Н
		1		II		1 І	І	II
	СНз О					Н	СНз О
	2		І	II	І	І	II
			СНз О		Н	СНз О

М о ж л и в е й п р о т и л е ж н е п е р е т в о р е н н я — гідроліз д и п е п т и д у . Т а к а р е а к ц і я відбувається під

.248

Мал. 108. Розчин купрум(ІІ) аміноацетату

ч ас	н а г р і в а н н я	и	за наявності	сильної
к и с л о т и .
У	м о л е к у л і д и п е п т и д у , як і амінокис -
л о т и , є аміно -		і	к а р б о к с и л ь н а	г р у п и .

К о ж н а із ц и х г р у п м о ж е р е а г у в а т и з відповідною групою ще однієї м о л е к у л и а м і н о к и с л о т и з у т в о р е н н я м т р и п е п т и д у . Із багатьох м о л е к у л а м і н о к и с л о т утво- р ю ю т ь с я поліпептиди .

Назва пептиду складається із тривіальних назв відповідних а-амінокислот. При цьому в назвах амінокислот, які прореагували по карбоксильних групах, замінюють суфікси на -іл (-ил). Приклади назв пептидів: аланіл-аланін (дипептид), гліцил-аланіл-

	валін	(трипептид).
У	м о л е к у л а х поліпептидів містяться одна-
кові	групи	атомів, я к і	н а з и в а ю т ь пептидними
групами:
		- С - Л -
		II	і
		О н

		Усі	ч о т и р и атоми			гіептидної			групи перебува-
		ють в одній п л о щ и н і (мал .						109).
		Добування. А м і н о к и с л о т и							добувають		кіль -
		к о м а		способами. Один			із н и х		— гідроліз		білків.
		Під	час тривалого			н а г р і в а н н я білків із кисло -
		т а м и		або л у г а м и		у т в о р ю ю т ь с я суміші аміно-
				к и с л о т	і д е я к і і н ш і			речовини . Виділи -
		^		ти з такої		с у м і ш і к о ж н у а м і н о к и с л о т у
		Н		д у ж е	в а ж к о .		Мікробіологічний				спосіб
	О			добування		а м і н о к и с л о т ґ р у н т у є т ь с я на
С				р о з щ е п л е н н і білків				п е в н и м и		мікроор -
	с	С		г а н і з м а м и . Існують				т а к о ж синтетичні
©
н		І		методи добування ц и х сполук .
я				Застосування. Амінокислоти ш и р о к о
				в и к о р и с т о в у ю т ь у м е д и ц и н і як л і к а р -
Мал. 109.				с ь к і п р е п а р а т и п р и з а х в о р ю в а н н я х
				крові,	печінки,		підшлункової			залози,
Пептидна група у
фрагменті молекули				п о р у ш е н н я х обміну				речовин і		нервової
пептиду				системи. Вони з н е ш к о д ж у ю т ь т о к с и ч н і

.249

речовини в організмі. Деякі амінокислоти є сировиною у виробництві синтетичних волокон, пластмас, і н ш і слугують харчовими добавками у тваринництві.

В И С Н О В К И

Амінокислоти — похідні вуглеводнів, у молекулах яких містяться аміно- і карбоксильні групи. У молекулах а-амінокислот аміногру-

па сполучена з атомом Карбону, найближчим до карбоксильної групи. Фрагменти молекул двадцяти а-амінокислот є складовими молекул білків.

Амінокислоти — амфотерні сполуки. Вони реагують із лугами і сильними кислотами.

Молекули амінокислот можуть взаємодіяти між собою. ІІри цьому утворюються пептиди — сполуки, молекули яких складаються із фрагментів молекул амінокислот, сполучених пептидними групами атомів —СО—N11—.

Амінокислоти використовують у медицині, виробництві полімерних матеріалів, додають у корми сільськогосподарських тварин.

300.Які сполуки називають амінокислотами?

301.Складіть структурну формулу біполярного йона 2-амінопропано- вої кислоти.

302.Знайдіть відповідність.

Формула молекули			Назва амінокислоти
1) С Н 3	- С Н - С Н - С 0 0 Н ;		а) З-аміно-З-метилбутанова;
	і	і	б) З-аміно-2-метилбутанова;
	N42 СН3
			в) 2-аміно-4-метилпентанова.
	СН3
2) МН 2 - С - СН 2 - С00Н;
	СН3
3 ) С Н 3 - С Н - С Н 2 - С Н - С 0 0 Н ;
	СН,	ІЧН,

.250

303. Зобразіть структурні формули молекул таких кислот: а) 2-амінопентанової; б) 3-аміно-2,3-диметилбуганової;

в) 4-аміно-З-метилбутанової.

304. Складіть рівняння реакцій аланіну з магнієм, натрій гідроксидом, амоніаком, бромідною кислотою, гліцином. Які з цих реакцій свідчать про амфотерність амінокислоти?

305. Зобразіть структурні формули молекул сполук, які утворюються під час гідролізу таких пептидів:

а) Н 2 І Ч - С Н 2 - иС - і			і\ І - С Н 2 - С О О Н ;
		О	Н
б) Н 2	М - С Н 2	- С - Г ^ - С Н - С - М - С Н 2 - С О О Н .
		II	і	і	и і
		О	Н	СН3	О н

306. Яка масова частка Карбону в у-амінокапроновій кислоті, що містить у молекулі шість атомів Карбону?

307. Змішали однакові кількості речовини гліцину й аланіну. Обчисліть масові частки амінокислот у суміші.

308. На 8,5 г солі, утвореної 3-амінопропановою і бромідною кислотами, подіяли надлишком розчину калій гідроксиду. Обчисліть масу добутої калійної солі амінокислоти.

Білки

Матеріал параграфа допоможе вам:

пригадати склад і функції білків в організмах; зрозуміти просторову будову молекули білка; розширити свої знання про властивості білків.

У п р и р о д і і с н у ю т ь р е ч о в и н и , я к і м а ю т ь в е л и ч е з н е з н а ч е н н я д л я ж и в и х організмів .

Це — білки.

Білки — поліпептиди, які складаються із фрагментів молекул а-амінокислот і виконують специфічні функції в живих організмах.

.251

Б і л к и	є	«будівельним» матеріалом д л я клі -
т и н . К р	і м	того, вони р е г у л ю ю т ь обмін речо-

вин, забезпечують рухову діяльність організму, з а х и щ а ю т ь його від ч у ж о р і д н и х тіл, каталізу -

ють хімічні реакції в	к л і т и н а х , переносять
п о ж и в н і р е ч о в и н и до	органів і т к а н и н . Біл -

ки — д ж е р е л о енергії д л я організму . П р и роз- щ е п л е н н і 1 г б і л к а в и д і л я є т ь с я 1 7 , 7 к Д ж теплоти .

В о р г а н і з м а х т в а р и н і л ю д и н и м і с т и т ь с я

більше білків,	н і ж у р о с л и н а х . Вони є складо -
в и м и м ' я з о в о ї ,	сполучної, покривної т к а н и н ,

ш к і р и , волосся, нігтів. Б і л к и н а д х о д я т ь до організмів т в а р и н і л ю д и н и з ї ж е ю . Вони роз- щ е п л ю ю т ь с я ф е р м е н т а м и на а м і н о к и с л о т и , з

я к и х с и н т е з у ю т ь с я

і н ш і б і л к и ,

властиві пев-

ному організму . У р о с л и н а х б і л к и утворюють -

ся в результаті фотосинтезу з

н е о р г а н і ч н и х

речовин ( я к і вуглеводи):

вуглекислий газ + вода + деякі розчинені солі

білки + кисень.

У б і л к а х

м і с т я т ь с я

п ' я т ь

основних елемен-

тів:

К а р б о н

(його

масова

ч а с т к а

с т а н о в и т ь

50

55 % ) ,

Оксиген ( 2 1 , 5 — 2 3 , 5 % ) ,

Нітроген

(15— 17

% ) ,

Гідроген

( 6 , 5 — 7 , 3

%)

і

С у л ь ф у р

( 0 , 3 — 2 , 5

% ) .

К р і м

н и х , у

д е я к и х

білках

є

н е в е л и к а

к і л ь к і с т ь

Фосфору, Йоду,

Ф е р у м у ,

і н ш и х елементів .

З н а ч е н н я м о л е к у л я р н и х

мас

білків

досить

в е л и к і —

від

д е с я т к і в

т и с я ч до

к і л ь к о х міль-

йонів.

К л а с и ф і к а ц і я . Р о з р і з н я ю т ь прості і с к л а д н і

б і л к и .

До

п р о с т и х

б і л к і в ,

або

протеїнів\

з а р а х о в у ю т ь ті,

м о л е к у л и я к и х с к л а д а ю т ь с я

л и ш е і з з а л и ш к і в м о л е к у л а м і н о к и с л о т .

С к л а д н і

б і л к и ,

або

протеїди2,

м і с т я т ь

ще

й

з а л и ш к и

м о л е к у л вуглеводів,

ортофосфатної

к и с л о т и , н у к л е ї н о в и х к и с л о т та ін.

Б у д о в а м о л е к у л .

З н а ч н и й внесок

у

дослі-

д ж е н н я б і л к і в з р о б и в н і м е ц ь к и й у ч е н и й

1Термін походить від грецького слова ргоїое — перший.

2Термін походить від грецьких слів ргоі-ов — перший і еісІОБ — вид.

.252

	« Є *I		©	І
©			*> £ ©
©		I	е

Мал. 110.

Кулестержнева модель фрагмента первинної структури білка

(чорні кульки — атоми Карбону, жовті — Гідрогену, блакитні — Нітрогену, червоні — Оксигену, зелені — імітують вуглеводневі та інші залишки)

Е . Ф і ш е р . Він довів,						що їх			м о л е к у л и склада -
ю т ь с я із ф р а г м е н т і в м о л е к у л а - а м і н о к и с л о т ,
с п о л у ч е н и х п е п т и д н и м и г р у п а м и .
	Б і л к и	за	своєю		будовою				не м а ю т ь		аналогів
серед відомих вам о р г а н і ч н и х с п о л у к . Існують
ч о т и р и		рівні		організації			б і л к о в и х			м о л е к у л .
	Первинна		структура				білка —			це	поліпеп-
т и д н и й л а н ц ю г із ч і т к о ю послідовністю аміно-
к и с л о т н и х з а л и ш к і в						(мал .			110):
н ^ сн-с-жсн-с-м-сн-с-									- N - 0 1 1		СООН.
I	II	І	І	II	І	І	о	II	н	I I
Д, о н д2				о н д3						кп

• водневий зв'язок

Мал. 111. Вторинна структура білка

У наведеній			ф о р м у л і л і т е р а м и Д із		р і з н и м и
і н д е к с а м и		позначено		вуглеводневі	та	і н ш і
з а л и ш к и .
Вторинна структура білка — це певна
п р о с т о р о в а			ф о р м а ( з д е б і л ь ш о г о		—	спі -
раль),	я к о ї	набуває п о л і п е п т и д н и й			л а н ц ю г
(мал .	111). М і ж атомом О к с и г е н у СО-групи
одного в и т к а спіралі				й атомом Гідрогену
N Н - г р у п и сусіднього				в и т к а в и н и к а є водне-
вий з в ' я з о к .			К о ж н а	п е п т и д н а г р у п а		бере

у ч а с т ь в у т в о р е н н і д в о х з в ' я з к і в ц ь о г о

типу .	З а л и ш к и Д р о з м і щ у ю т ь с я			із зовніш -
нього	боку спіралі .
Третинна		структура	білка	формуєть-
с я в н а с л і д о к		з г о р т а н н я	або з а к р у ч у в а н н я

с п і р а л і п о л і п е п т и д н о г о л а н ц ю г а в к л у б о к ( г л о б у л у ) . І с н у в а н н я т а к о ї п р о с т о р о в о ї ф о р м и з у м о в л е н е в и н и к н е н н я м додатко - в и х х і м і ч н и х з в ' я з к і в м і ж ф р а г м е н т а м и м о л е к у л б і л к і в . У р е з у л ь т а т і з б л и ж е н н я

.253

д в о х а т о м і в С у л ь ф у р у у т в о р ю є т ь с я д и с у л ь - ф і д н и й « м і с т о к » ( 8 - 8 ) ( м а л . 112), а к а р б о к - с и л ь н о ї г р у п и і а м і н о г р у п и — с о л ь о в и й

( - С О О ... + № Н 3 - ) .

Четвертинна структура білка є систе-

м о ю с к л а д н о ї ф о р м и . У н і й з а в д я к и е л е к т р о - с т а т и ч н і й взаємодії о б ' є д н а н о к і л ь к а глобул . Ц е — є д и н и й к о м п л е к с , я к и й в и к о н у є п е в н у ф у н к ц і ю в ж и в о м у о р г а н і з м і . М і ж ф р а г м е н т а - м и г л о б у л в и н и к а ю т ь н о в і д и с у л ь ф і д н і й с о л ь о в і м і с т к и , а т а к о ж в о д н е в і з в ' я з к и . Ч е т в е р т и н н у с т р у к т у р у м а є гемоглобін; його м о л е к у л а с к л а д а є т ь с я і з ч о т и р ь о х г л о б у л ( м а л . 113).

Мал. 112.	Мал. 113.
Фрагмент третинної	Четвертинна структура
структури білка	білка (молекула гемоглобіну)

Ф і з и ч н і властивості . Б і л к и п р и н а г р і в а н н і

не	п л а в л я т ь с я , а	т е м н і ю	т ь і п о ч и н а ю т ь розкла -
д а т и с я з п о я в о ю		з а п а х у	паленого п і р ' я . Д е я к і

б і л к и	р о з ч и н я ю т ь с я у воді	з у т в о р е н н я м коло -
ї д н и х	розчинів .
П р и д о б а в л я н н і д о р о з ч и н у б і л к а к о н ц е н т -
р о в а н и х р о з ч и н і в к и с л о т ,		лугів, солей К у п р у -
м у ( І І ) , П л ю м б у м у ( І І ) ,		і н ш и х ( « в а ж к и х » )

м е т а л і ч н и х е л е м е н т і в , а т а к о ж о р г а н і ч н и х р о з ч и н н и к і в ( н а п р и к л а д , с п и р т у ) відбуваєть -

Мал. 114. Денатурація білка

с я о с а д ж е н н я б і л к а ( д е н а т у р а ц і я ' ) ( м а л . 114). А н а л о г і ч н и й е ф е к т спостері- г а ю т ь під час н а г р і в а н н я . Він с п р и ч и н е -

н и й	р у й н у в а н н я м ч е т в е р т и н н о ї , третин -
ної	та в т о р и н н о ї		с т р у к т у р	б і л к а . У
р е з у л ь т а т і		б і л о к	в т р а ч а є	з д а т н і с т ь
в и к о н у в а т и		свою	біологічну	ф у н к ц і ю .

О д н а к х а р ч о в і п р о д у к т и п і с л я денатура -

ції	б і л к і в л е	г ш е	з а с в о ю ю т ь с я	організ -
м о м	— я є ч н я	або	з в а р е н е я й ц е	п о р і в н я -

но із с и р и м , к и с л е м о л о к о п о р і в н я н о зі

св і ж и м .

Хімічні властивості. Б і л к и , як і аміно-

кислоти, є амфотерними сполуками зі

слабко в и р а ж е н и м и основними та кислот-

н и м и в л а с т и в о с т я м и .
За наявності			к и с л о т або			ферментів білки
з а з н а ю т ь	гідролізу.			К і н ц е в и м и			п р о д у к т а м и
цього перетворення є					а м і н о к и с л о т и ,			з а л и ш к и
м о л е к у л	я к и х	були		в	с к л а д і білка .			Гідроліз
відбувається в		к і л ь к а стадій:
білок - » поліпептиди			дипептиди - » амінокислоти.
Відомі	х а р а к т е р н і			реакції		за	участю білків .
Вони с у п р о в о д ж у ю т ь с я з м і н о ю кольору, тому
їх н а з и в а ю т ь			кольоровими.			До	ц и х	р е а к ц і й

з а р а х о в у ю т ь біуретову2 , ксантопротеїнову® та д е я к і і н ш і .

ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД № 19

Біуретова реакція

У пробірку н а л и й т е по 1 мл розчинів білка к у р я ч о г о я й ц я і

лугу, а	потім — к і л ь к а к р а п е л ь р о з ч и н у купрум(ІІ) сульфату .
П е р е м і	ш а й т е вміст пробірки . Щ о спостерігаєте?

1 Термін походить від грецького слова йепаіигаіиз — позбавлений природних властивостей.

2За назвою нітрогеновмісної сполуки — біурету, яка вступає в аналогічну реакцію.

3Назва походить від грецьких слів хапіЬов — жовтий і ргбіоз — перший.

. 2 55

П і д час	взаємодії білків		із	р о з ч и н о м солі
Купруму(ІІ) в л у ж н о м у		середовищі			в и н и к а є
фіалкове	забарвлення .	Це	—	біуретовареакція,
я к а є я к і с н о ю на пептидні групи (мал .					115).

ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД № 20

Ксантопротеїнова реакція

У п р о б і р к у н а л и й т е 1 мл р о з ч и н у б і л к а к у р я ч о г о я й ц я і добавте 0 , 5 мл 20 % -го р о з ч и н у нітратної к и с л о т и . Я к и й к о л і р осаду, щ о у т в о р и в с я ?

Н а г р і й т е вміст п р о б і р к и . Ч и з м і н ю є т ь с я к о л і р осаду?

П і с л я о х о л о д ж е н н я добавте д о осаду т р о х и р о з ч и н у л у г у . Щ о

спостерігаєте?
Я к щ о	б і л к и або	ї х н і р о з ч и н и н а г р і в а т и з
к о н ц е н т р о в а н о ю н і т р а т н о ю к и с л о т о ю , т о
ф р а г м е н т и м о л е к у л а р о м а т и ч н и х а м і н о к и с -
л о т , н а я в н і в б і л к а х , в з а є м о д і ю т ь із ц і є ю
к и с л о т о ю з у т в о р е н н я м н і т р о с п о л у к ж о в -
того	кольору	(ксантопротеїнова	реакція,
м а л . 116) . Ц е с а м е в і д б у в а є т ь с я п р и			п о т р а п -

л я н н і к о н ц е н т р о в а н о ї н і т р а т н о ї к и с л о т и н а ш к і р у ( у т в о р ю є т ь с я ж о в т а п л я м а , я к а н е з м и в а є т ь с я водою) .

Мал. 115.	Мал. 116.
Біуретова реакція	Ксантопротеїнова
	реакція

. 2 56

П р а к т и ч н е з н а ч е н н я . Б і л к и є н е в і д ' є м н о ю с к л а д о в о ю нашого х а р ч у в а н н я і раціону тварин . Добова потреба дорослої л ю д и н и в б і л к а х

становить у середньому	1 0 0 - 1 1 0 г. У тварин -
ництві. й п т а х і в н и ц т в і	з метою з б і л ь ш е н н я

харчової цінності к о р м і в їх збагачують білка - м и , я к і в и р о б л я ю т ь за допомогою мікробіологічного синтезу .

І з давніх часів л ю д и в и к о р и с т о в у ю т ь				різно-
м а н і т н і р е ч о в и н и		і матеріали,	що м а ю т ь біл-
кову	основу — вовну, ш к і р у ,		ш о в к ,	хутра,
клеї,	ж е л а т и н та ін. Сучасні п р а л ь н і п о р о ш к и
м і с т я т ь ф е р м е н т и ,		я к і с п р и я ю т ь р о з к л а д у біл-
к о в и х	забруднень	н а т к а н и н а х .

Білки — поліпептиди, «побудовані» із залишків молекул а - амінокислот . Воші виконують важливі біологічні функції в живих організмах, здійснюють і регулюють обмін речовин, слугують «будівельним» матеріалом д л я клітин. З ї ж е ю та кормами білки надходять до організмів людини і тварин, де розщеплюються ферментами на амінокислоти, з я к и х утворюються білки, властиві даному організму.

Розрізняють первинну, вторинну, третинну й четвертинну структури білка.

При нагріванні розчину білка або добавлянні до нього кислот, лугів, деяких солей відбувається його денатурація, тобто руйнування просторової структури і втрата біологічних функцій. За певішх умов білки зазнають гідролізу.

9

в

309. Які сполуки називають білками? Охарактеризуйте їх роль у життєдіяльності організмів.

310. Білки як відомо, є поліпептидами. Чи всі поліпептиди можна зараховувати до білків? Відповідь аргументуйте.

.257