Протеин

Протеинът е съществен градивен елемент на нашето тяло. Всяка клетка на тялото се състои от нея, тя е част от всички тъкани и органи. В допълнение, специален вид протеин играе ролята на ензими и хормони в жив организъм..

Освен че е градивен елемент, протеинът може да осигури и енергия. И в случай на излишък от протеин, черният дроб "благоразумно" превръща протеин в мазнини, които се съхраняват в резерв в организма (как да се отървете от такава мазнина?).

Човешкото тяло съдържа 22 аминокиселини: тялото може да синтезира самостоятелно 13 аминокиселини от наличния строителен материал, а 9 от тях може да получи само с храна.

В процеса на асимилация от организма протеините се разграждат до аминокиселини, които от своя страна се доставят в различни части на тялото, за да изпълняват основните си функции. Протеините (под формата на аминокиселини) са част от кръвта, са компоненти на хормоналната система, щитовидната жлеза, влияят върху растежа и развитието на организма, регулират водния и киселинно-алкалния баланс на организма.

Храни, богати на протеини:

Посочено приблизително количество в 100 g продукт

+ Други 40 храни, богати на протеини (посочен е броят грамове на 100 g от продукта):
Турция21.6вид камбала18.9Сирене17.9Варена наденица12.1
Пилешко краче21.3телешко месо19.7херинга17.7просо12.0
Заешко месо21.2говеждо месо18.9Телешки черен дроб17.4Овесена каша11.9
Розова сьомга21Свински черен дроб18.8Свински бъбреци16.4Мазно свинско11.4
скарида20.9Агнешки черен дроб18.7лешник16.1Пшеничен хляб7,7
Пилета20.8Мацки18.7морска треска15.9Печива с масло7.6
сьомга20.8бадем18.6Сърце15Оризова порри7
Слънчогледово семе20,7калмар18орех13.8ръжен хляб4.7
Саури малък20.4скумрия18Докторски кнедли13,7Кефир с ниско съдържание на мазнини3
овнешко месо20Извара с ниско съдържание на мазнини18Елда зелена12.6Мляко2.8

Ежедневна нужда от протеини

Препоръчителното изискване за протеин за възрастен е 0,8 g на 1 kg телесно тегло. Този индикатор може да се намери в таблиците за изчисляване на идеалното телесно тегло. Реалното тегло на човек не се взема предвид в този случай, поради факта, че аминокиселините са предназначени за клетъчната маса на тялото, а не за телесните мазнини..

Според правилата на диететика, протеиновата храна трябва да представлява около 15% от общия прием на калории в дневната диета. Въпреки че този показател може да варира в зависимост от вида дейност на човека, както и от здравословното му състояние.

Изискванията към протеина се увеличават:

  • По време на заболяване, особено след операция, както и по време на периода на възстановяване.
  • По време на работа, изискваща силно физическо натоварване.
  • В студения сезон, когато тялото харчи повече енергия за отопление.
  • По време на интензивен растеж и развитие на тялото.
  • По време на спортни състезания, както и подготовка за тях.

Изискванията за протеин са намалени:

  • През топлия сезон. Това се дължи на химичните процеси в организма, които протичат при излагане на топлина.
  • С възрастта. В напреднала възраст обновяването на организма е по-бавно, затова се изисква по-малко протеини.
  • За заболявания, свързани с усвояването на протеини. Едно от тези заболявания е подаграта..

Асимилация на протеини

Когато човек консумира въглехидрати, процесът на храносмилането им започва, докато са в устата. При протеините е различно. Храносмилането им започва само в стомаха, с помощта на солна киселина. Тъй като протеиновите молекули са много големи, протеините са трудно усвоими. За да се подобри асимилацията на протеини, е необходимо да се ядат храни, съдържащи протеин в най-смилаемата и най-леката форма. Те включват протеина от яйца, както и протеина, съдържащ се в ферментиралите млечни продукти като кефир, ферментирало печено мляко, сирене фета и др..

Според теорията за разделената храна, протеиновите храни вървят добре с разнообразни зеленчуци и листни зеленчуци. Съвременните диетолози твърдят, че протеинът се усвоява по-добре в присъствието на мазнини и въглехидрати, които са основните източници на енергия за организма..

Тъй като протеиновата храна в организма се задържа много по-дълго от въглехидратна храна, усещането за ситост след консумация на протеини продължава много по-дълго.

Полезни свойства на протеина и неговия ефект върху организма

Протеините имат различни функции в организма, в зависимост от тяхната специализация. Транспортните протеини например участват в доставката на витамини, мазнини и минерали до всички клетки в тялото. Протеиновите катализатори ускоряват различни химични процеси в организма. Има и протеини, които се борят с различни инфекции, като са антитела срещу различни заболявания. В допълнение, протеините са източници на важни аминокиселини, които са необходими като строителни материали за нови клетки и за укрепване на съществуващите..

Взаимодействие с основни елементи

Всичко в природата е взаимосвързано и всичко също взаимодейства в нашето тяло. Протеините, като част от общата екосистема, взаимодействат с други елементи на нашето тяло - витамини, мазнини и въглехидрати. Освен това, в допълнение към простото взаимодействие, протеините участват и в трансформацията на едно вещество в друго..

Що се отнася до витамините, за всеки грам консумиран протеин трябва да консумирате 1 mg витамин С. При липса на витамин С ще се усвоява само това количество протеин, за което има достатъчно витамин в организма.

Опасни свойства на протеини и предупреждения

Признаци за липса на протеин в организма

  • Слабост, липса на енергия. Загуба на производителност.
  • Намалено либидо. Медицинските изследвания могат да разкрият липса на определени полови хормони.
  • Ниска устойчивост на различни инфекции.
  • Дисфункции на черния дроб, нервната и кръвоносната системи, функционирането на червата, панкреаса, обменните процеси.
  • Развива се мускулна атрофия, растежът и развитието на тялото се забавят при децата.

Признаци за излишък от протеин в организма

  • Чупливостта на скелетната система в резултат на подкиселяване на тялото, което води до извличане на калций от костите.
  • Нарушаване на водния баланс в организма, което също може да доведе до оток и лошо храносмилане на витамини.
  • Развитието на подагра, която в стари времена се е наричала „болестта на богатите хора“, също е пряко следствие от излишния протеин в организма..
  • Наднорменото тегло също може да бъде резултат от прекомерен прием на протеини. Това се дължи на активността на черния дроб, който превръща излишния протеин за организма в мастна тъкан.
  • Ракът на дебелото черво според някои научни източници може да бъде следствие от повишено съдържание на пурини в храната.

Фактори, влияещи на съдържанието на протеини в организма

Състав и количество храна. Тъй като тялото не може да синтезира самостоятелно незаменими аминокиселини.

Възраст. Известно е, че в детска възраст количеството протеин, необходимо за растежа и развитието на организма, е повече от 2 пъти по-високо от протеиновата нужда на човек на средна възраст! В напреднала възраст всички метаболитни процеси протичат много по-бавно и следователно нуждата на организма от протеини значително намалява.

Физически труд и професионален спорт. За да поддържат тонуса и производителността, спортистите и хората, ангажирани с интензивен физически труд, се нуждаят от двукратно увеличение на приема на протеини, тъй като всички метаболитни процеси са много интензивни в тялото им..

Протеинова храна за здраве

Както казахме, има 2 големи групи протеини: протеини, които са източници на несъществени и незаменими аминокиселини. Има само 9 незаменими аминокиселини: треонин, метионин, триптофан, лизин, левцин, изолевцин, фенилаланин, валин. Именно от тези аминокиселини особено се нуждае нашето тяло, тъй като те се усвояват само от храната.

В съвременната диететика съществува такова понятие като пълен и непълен протеин. Протеинова храна, съдържаща всички незаменими аминокиселини, се нарича пълен протеин, непълен протеин е храна, съдържаща само някои от основните аминокиселини.

Храните, които съдържат пълноценен висококачествен протеин, включват месо, млечни продукти, морски дарове и соя. Палмата в списъка с такива продукти принадлежи на яйца, които според медицинските критерии се считат за златен стандарт за пълноценен протеин..

Дефектният протеин най-често се намира в ядки, различни семена, зърнени храни, зеленчуци, бобови растения и някои плодове.

Чрез комбиниране на храни, съдържащи дефектиран протеин с пълноценен протеин в едно хранене, можете да увеличите максимално усвояването на дефектния протеин. За да направите това, достатъчно е да включите в диетата си само малко количество животински продукти, а ползите за организма ще бъдат значителни..

Протеин и вегетарианство

Някои хора, поради своите морални и етични убеждения, напълно изключиха месните продукти от диетата си. Най-известните от тях са Ричард Гиър, звездата от "Синята лагуна" Брук Шийлдс, великолепната Памела Андерсън, както и ненадминатият руски комик Михаил Задорнов.

За да не се почувства лишен тялото обаче е необходима пълна подмяна на риба и месо. За тези, които консумират мляко, извара, яйца, разбира се, е по-лесно. Тези, които са напълно изоставили животинските протеини, трябва да бъдат много креативни, така че тялото да не страда от липса на протеин. Това е особено вярно за бързорастящото детско тяло, което при липса на аминокиселини е в състояние да забави растежа и нормалното развитие..

Чрез определени изследвания, свързани с усвояването на растителен протеин от организма, стана известно, че определени комбинации от такъв протеин могат да осигурят на тялото пълен набор от незаменими аминокиселини. Това са комбинациите: гъби-зърнени храни; гъби-ядки; бобови растения - зърнени храни; бобови растения - ядки, както и различни видове бобови растения, комбинирани в едно хранене.

Но това е само теория и ще отнеме време, преди да бъде напълно потвърдено или опровергано..

Сред протеиновите продукти на растителна основа титлата "шампион" по съдържание на протеини отива при соята. 100 грама соя съдържа повече от 30% пълен протеин. Японска мисо супа, соево месо и соев сос далеч не са всички деликатеси, които се приготвят от този невероятен продукт. Гъбите, лещата, бобът и грахът съдържат в 100 грама от 28 до 25% дефектирал протеин.

Авокадото е сравнимо по съдържание на протеини с прясното краве мляко (съдържа около 14% протеин). В допълнение, плодът съдържа омега-6 полиненаситени мастни киселини и диетични фибри. Ядки, елда, брюкселско зеле и карфиол, както и спанак и аспержи закръглят далеч от пълния списък с храни, богати на растителни протеини..

Протеини в борбата за стройност и красота

За тези, които искат да останат винаги добре и красиво, диетолозите препоръчват да се придържат към определен хранителен модел преди и след тренировки:

  1. 1 За да изградите мускулна маса и да придобиете атлетична фигура, се препоръчва да ядете протеинови храни един час преди тренировка. Например половин чиния извара или друг ферментирал млечен продукт, пилешки гърди или пуйка с ориз, риба със салата, омлет с овесени ядки.
  2. 2 За получаване на спортна фигура е позволено да се яде вече 20 минути след тренировка. Освен това трябва да ядете протеинови и въглехидратни храни, но не и мазнини..
  3. 3 Ако целта на тренировките е да придобиете хармония и изящество, без да изграждате мускулна маса, тогава протеиновата храна трябва да се консумира не по-рано от 2 часа след края на сесията. Не яжте протеини в продължение на 5 часа преди да тренирате. Последно хранене (въглехидрати) 2 часа преди урока.
  4. 4 А сега за поддържане на правилния метаболизъм в тялото. Според диетолозите, протеинът се препоръчва да се консумира следобед. Те запазват усещането за пълнота за дълго време и това е отлична превенция на обилните нощни ястия..
  5. 5 Красивата кожа, буйната и блестяща коса, здравите нокти са резултат от достатъчно количество незаменими аминокиселини в диетата, действащи заедно с витамини и микроелементи.

В тази илюстрация сме събрали най-важните точки за катериците и ще ви бъдем благодарни, ако споделите снимката в социална мрежа или блог, с линк към тази страница:

Какво представлява протеиновите въглехидрати мазнини - определение с прости думи

Какво представляват протеините ?

Протеинът е нашият строителен материал, поради който тъканите и клетките в тялото се обновяват. Съдържа 20 вида аминокиселини, 9 от които са незаменими (те не се синтезират в самия организъм), а останалите 11 са заменими.
Есенциалните аминокиселини задължително трябва да идват при нас с храна отвън. Те се намират в големи количества в животински продукти (месо, яйца, риба, сирене, извара) и почти напълно липсват или се съдържат в минимални дози в растителните протеини.

Най-добрата протеинова храна е животинската храна, тъй като съдържа повече хранителни вещества и аминокиселини. Но не бива да се пренебрегват и растителните протеини..

Съотношението им трябва да изглежда така:
70-80% протеини са от животински произход
20-30% протеини са от растителен произход.

Според степента на усвояемост протеините могат да бъдат разделени на 2 категории.

  • Бърз. Разграждат се много бързо (риба, яйца, пиле, морски дарове).
  • Бавен. Съответно разграждането им става много бавно (извара и растителни протеини).

Бързи протеини, за предпочитане приемани, когато трябва бързо да попълним запасите. Това обикновено е, когато за първи път се събудихме, времето преди и след тренировката..

Бавните протеини, от друга страна, задоволяват глада за по-дълго време и ни обогатяват с аминокиселини за по-дълго време, като по този начин предпазват мускулите ни от разрушаване. Те се консумират най-добре преди лягане. През нощта те имат време да усвоят напълно и асимилират.
Не се препоръчва да ядете бавно, растителни протеини (бобови растения, семена, ядки) преди лягане, нека това е извара или казеинов протеин.

За хора, водещи нормален, неактивен начин на живот, нормата на протеина е 1-1,5 грама на килограм телесно тегло.
За трениращите това ще бъде около 2 грама на 1 килограм телесно тегло..
Целият този протеин трябва да бъде разпределен във всички основни хранения, тъй като тялото е трудно да усвои повече от 30-50 грама протеин наведнъж..

Какво представляват мазнините ?

Мазнините са органични вещества, които заедно с въглехидратите и протеините формират основата на човешкото хранене. Най-висококалоричният хранителен компонент 1gr = 9 калории.

Мазнините са разделени на 3 вида

  • Холестерол (холестерол).
  • триглицеридите.
  • Фосфолипидите.

Холестеролът е естествен липофилен алкохол, тоест органично съединение, което присъства в клетките на живите организми. Той е източникът на нашите полови хормони. След като се отказахме от холестерола, нашата репродуктивна система няма да може да функционира нормално. Може да е добро и лошо.
Холестеролът се намира в животински продукти като месо, птици, риба, морски дарове и млечни продукти.

Триглицеридите са смес от мастни киселини и глицерол, които са основните мастни компоненти на кръвта. Триглицеридите се използват главно от организма като енергия за терморегулация.

Фосфолипидите са почти един и същ триглицерид, но те не играят значителна роля в осигуряването ни на енергия. Основната им роля е структурна. Фосфолипидите са материалът за нашите мембрани, който се втурва към мястото, на което е станало увреждането, след което клетката се възстановява, както след възстановяването. Дефицитът им прекъсва работата по възстановяване, което води до различни нарушения на нивото на клетъчните мембрани..

Съдържа фосфолипиди в пилешки яйца, нерафинирани растителни масла, малко по-малко в пилешко, говеждо месо, черен дроб, сирене и риба.

Защо имаме нужда от мазнини?

  • За да избегнете проблеми с либидото, цикъла, отслабения имунитет.
  • Помогнете на нашата терморегулация.
  • Осигурете на нашите клетки еластичност и сила.
  • Плюс това, мазнините поддържат красотата на нашата коса, нокти и кожа.

Въглехидрати за отслабване

Въглехидратите са основният източник на енергия и изключването им води до апатия, загуба на сила и виене на свят, плюс това се лишавате от фибри и диетични фибри, което може да повлияе негативно на работата на червата.
Но това не означава, че сега трябва да ги ядете неконтролируемо, имате нужда от мярка във всичко! Дайте предпочитание на сложни въглехидрати като елда, валцован овес, кафяв ориз, паста от твърда пшеница, несладки плодове, горски плодове и др. Тези храни са сложни въглехидрати и имат нисък гликемичен индекс..

Избягвайте храни като захар, печива, торти, всякакви печива в магазина, незабавни зърнени храни, бял ориз, картофи и сладки плодове. Тези храни са бързи въглехидрати и имат висок гликемичен индекс..

Препоръчва се да се консумират въглехидрати сутрин и през деня, точно когато имаме нужда от енергия от тях. Вечер е по-добре да предпочитате протеини със зеленчуци (а не нишестени!)

При отслабване е достатъчно да изядете 2 грама въглехидрати на 1 кг телесно тегло. Но по този въпрос всичко е много индивидуално, някой има нужда от повече, а някой по-малко. Leave Оставете „без въглехидрати“ само на професионални спортисти. Любителите на фитнеса и просто отслабването, всичко това е безполезно.

Протеини. Свойства на протеина.

Протеините са естествени полипептиди с огромно молекулно тегло. Те са част от всички живи организми и изпълняват различни биологични функции..

Протеинова структура.

Протеините имат 4 нива на структура:

  • първичната структура на протеин е линейна последователност на аминокиселини в полипептидна верига, сгъната в пространството:
  • вторичната структура на протеина е конформацията на полипептидната верига, тъй като усукване в пространството поради водородни връзки между NH и CO групи. Има два начина на подреждане: α-спирала и β-структура.

На един завой се полагат 4 аминокиселинни остатъка, които са разположени извън спиралата.

Полипептидната верига е опъната, нейните секции са успоредни една на друга и се държат от водородни връзки.

  • Третичната структура на протеин е триизмерно представяне на навита α-спирала или β-структура в пространството:

Тази структура се формира поради дисулфидни мостове -S-S- между цистеиновите остатъци. Обратно заредените йони участват във формирането на такава структура.

  • четвъртичната структура на протеин се образува при взаимодействия между различни полипептидни вериги:

Синтез на протеини.

Синтезът се основава на твърдофазния метод, при който първата аминокиселина е фиксирана върху полимерен носител и към нея последователно се пришиват нови аминокиселини. След като полимерът се отделя от полипептидната верига.

Физични свойства на протеина.

Физическите свойства на един протеин се определят от неговата структура, поради което протеините се разделят на глобуларни (водоразтворими) и фибриларни (неразтворими във вода).

Химични свойства на протеините.

1. Денатурация на протеини (унищожаване на вторичната и третичната структура при запазване на първичната). Пример за денатурация е изварата на яйчния белтък при варене на яйца.

2. Хидролиза на протеини - необратимо разрушаване на първичната структура в кисел или алкален разтвор с образуването на аминокиселини. Така можете да установите количествения състав на протеините.

3. Качествени реакции:

Биуретовата реакция е взаимодействието на пептидна връзка и медни (II) соли в алкален разтвор. В края на реакцията разтворът става лилав.

Ксантопротеинова реакция - при реакция с азотна киселина се наблюдава жълто оцветяване.

Биологичното значение на протеина.

1. Протеини - строителен материал, от който се изграждат мускули, кости, тъкани.

2. Протеините са рецептори. Предавайте и получавайте сигнали от съседни клетки от околната среда.

3. Протеините играят важна роля в имунната система на организма.

4. Протеините изпълняват транспортни функции и пренасят молекули или йони до мястото на синтеза или натрупването. (Хемоглобинът носи кислород до тъканите.)

5. Протеини - катализатори - ензими. Това са много мощни селективни катализатори, които ускоряват реакциите милиони пъти..

Съществуват редица аминокиселини, които не могат да бъдат синтезирани в организма - от съществено значение, те се получават само с храната: тизин, фенилаланин, метинин, валин, левцин, триптофан, изолевцин, треонин.

протеини

ПРОТЕИНИ

висок мол. NAT. полимери, изградени от аминокиселинни остатъци, свързани с амидна (пептидна) връзка —CO-NH-. Всяка Б. се характеризира със специфичност. последователност на аминокиселини и отделни пространства, структура (конформация). Б. представлява най-малко 50% от сухата маса на орга. вр. животинска клетка. Функционирането на Б. е в основата на най-важните жизнени процеси на организма. Метаболизмът (храносмилането, дишането и др.), Свиването на мускулите, нервната проводимост и клетъчният живот като цяло са неразривно свързани с активността на ензимите - силно специфични. биохимични катализатори реакции, които са протеини. Основата на костните и съединителните тъкани, вълната и възбудените образувания е структурна биология (виж например колаген). Те също образуват гръбнака на клетъчните органели (митохондрии, мембрани и др.). Разминаването на хромозомите по време на клетъчното делене, движението на жлези и работата на мускулите на животните и хората се осъществява чрез един механизъм през Б. на контрактилната система (виж например актин, миозин). Важна група е съставена от регулаторни протеини, които контролират биосинтеза на В. и нуклеиновите киселини. Регулаторните бактерии включват също пептидно-протеинови хормони, които се секретират от ендокринните жлези. Информация за състоянието вътр. Сряда, разграждане. регулаторните сигнали (включително хормоналните) се възприемат от клетката с помощта на специални. рецепторни протеини, разположени на външната повърхност на плазма. мембрани. Тези Б. играят важна роля в предаването на нервно вълнение и в ориентираното движение на клетката (хемотаксис). При активен транспорт на йони, липиди, захари и аминокиселини през биол. мембраните участват в транспорт В., или протеини-носители. Последният включва също хемоглобин и миоглобин, които носят кислород. Преобразуването и оползотворяването на енергията, доставяна на тялото с храна, както и енергията на слънчевата радиация, се осъществява с участието на Б. биоенергетика. системи (например родопсин, цитохроми). Храната и съхранението на протеини са от голямо значение (вижте например казеин, проламини), които играят важна роля в развитието и функционирането на организмите. Защитните системи на висшите организми са образувани от защитни Б., които включват имуноглобулини (отговорни за имунитета), Б. комплемент (отговорен за лизиса на чужди клетки и активиране на имунологичните функции), Б. системи за коагулация на кръвта (виж например тромбин, фибрин ) и антивирусен В. интерферон.

Според техния състав Б. се дели на прост, състоящ се само от аминокиселинни остатъци, и сложен. Сложните йони могат да включват метални йони (металопротеини) или пигменти (хромопротеини), образуват силни комплекси с липиди (липопротеини), нуклеинови киселини (нуклеопротеини), а също ковалентно свързват фосфорна киселина (фосфопротеини), въглехидрат (гликопротеини) или някаква нуклеинова киселина ( вируси). В съответствие с формата на молекулите Б. се подразделя на глобуларна и фибриларна. Молекулите на първата са сгънати в компактни сферични глобули. или елипсоидални, молекулите на последния образуват дълги влакна (фибрили) и са силно асиметрични. Повечето кълбовидни В., за разлика от фибриларните, са водоразтворими. Специална група е съставена от мембранен (амфипатичен) Б., характеризиращ се с неравномерно разпределение на хидрофилни и хидрофобни (липофилни) места в молекулата: потопен в биол. мембранната част на глобулата се състои главно. от липофилни аминокиселинни остатъци и стърчащи от мембраната от хидрофилни.

Историческа справка. Първата работа по изолирането и изследването на протеиновите препарати е извършена още през 18 век, но през този период изследванията на Б. са описателни. В началото. 19 век са направени първите анализи на елементарния състав на Б. (J.L. Gay-Lussac, L. J. Tenard, 1810), които поставят основата за систематичност. аналит. изследвания, в резултат на които беше установено, че всички протеинови вещества са близки не само външно. признаци и свойства, но и по отношение на елементарен състав. Важно следствие от тези произведения е създаването на първата теория за структурата на протеиновите вещества (G. Ya. Mulder, 1836), според която всички биологични вещества съдържат обща хипотетика. радикален - "протеин", имащ емпиричен характер. формула С40Н62ндесетО12 и свързани в разлагане. пропорции със сярни и фосфорни атоми. Първоначално получи общо приемане, тази теория привлече интерес у аналита. Изследванията на Б., подобряването на подготвителните методи на протеиновата химия. През този период са разработени най-простите методи за изолиране на В. чрез екстракция с разтвори на неутрални соли и утаяване, получен е първият кристален. Б. (хемоглобин, някои расте. Б.), за анализ на В. започна да се използва киселинна и алкална хидролиза.

Създаването на теорията за протеина съвпадна с формирането на идеи за функцията на Б. в организма. През 1835 г. J.Ya. Бурцедий изложи идеята за най-важната функция на биокаталитичната биология. Първите протеолитици скоро бяха открити. ензими - пепсин (T. Shmn._1836) и трипсин (L. Korvizar, 1856). Откриването на протеази стимулира интереса на биохимиците към физиологията на храносмилането и съответно към продуктите на храносмилането на B. To ser. 19 век беше показано, че под действието на протеолитичен. ферменти от В. се разпадат на фрагменти, подобни по свойства, които се наричат. пептони (К. Леман, 1850).

Важно събитие в изучаването на биологията е изолирането на аминокиселината глицин от протеиновия хидролизат (A. Brakonno, 1820). До края. 19 век повечето от аминокиселините, които съставляват В., са изследвани, а аланинът е синтезиран (A. Shtrecker, 1850). През 1894 г. А. Косел изрази идеята, че основателят. Структурните елементи на Б. са аминокиселини.

В началото. 20-ти век средства. принос за изследването на Б. направи Е. Фишър, който пръв прилага методите на орг. химия. Чрез противосинтеза Е. Фишер доказа, че Б. са изградени от аминокиселинни остатъци, свързани с амидна (пептидна) връзка. Той също така извърши първите анализи на аминокиселини на В., даде правилното обяснение за протеолизата.

През 20-40-те. са разработени от физични и химични. методи за анализ B. Методите на утаяване и дифузия се определят от пристана. маси на много Б., получени данни за сферични. формата на кълбовидни В. молекули (T. Svedberg, 1926), бяха направени първите рентгенови структурни анализи на аминокиселини и пептиди (J. D. Bernal, 1931), разработени са хроматографски изследвания. методи за анализ (А. Мартин, Р. Синг, 1944). Концепцията за функционалната роля на Б. значително се разширява: изолиран е първият протеинов хормон, инсулин (F. Bunting, C. G. Best, 1922), антителата са идентифицирани като фракция от глобулини (1939) и по този начин е открита нова функция на B. - защитна. Важен етап беше откриването на ензимната функция на мускулния миозин (V.A.Engel'gardt, М. Н. Любимова, 1939) и получаването на първия кристален. ензими (уреаза-JB Salsher, 1926; пепсин - JH Northrop, 1929; лизоцим - Е. П. Ейбрахам, Р. Робинсън, 1937).

В началото. 50-те години беше представена идеята за три нива на организация на протеинови молекули (KU Linderström-Lang, 1952) - първични, вторични и третични структури. Определят се първичните структури на инсулин (F. Senger, 1953) и рибонуклеаза (K. Anfinsen, S. Moore, K. Hoers, W. Stein, 1960). Въз основа на данните от рентгенов структурен анализ са конструирани триизмерни модели на миоглобин (J. Kendrew, 1958) и хемоглобин (M, Perutz, 1958) и по този начин е доказано съществуването на вторични и третични структури в Б., включително спирали предсказани от Л. Допинг и Р. Кори през 1949–51.

През 60-те. в областта на химията, биологията се развива интензивно синтетично. посока: инсулинът се синтезира (H. Tsang, 1963, P. Kadoyanis, 1964, J. Wang et al., 1965) и рибонуклеаза A (B. Merrifidd, 1969). Аналитът е допълнително разработен. методи: автоматиката стана широко използвана. анализатор на аминокиселини, създаден от S. Moore и W. Stein през 1958 г., значително модифициран хроматографски. методи, рентгеновият структурен анализ е доведен до висока степен на съвършенство, проектиран е автоматичен дизайн. устройство за определяне на последователността на аминокиселинните остатъци в Б. - секвенсор (P. Edman, G. Bagg, 1967). Чрез създаване на солидна методология. база стана възможно да се проведат обширни проучвания на аминокиселинната последователност В. В тези години беше определена структурата на няколко. стотици сравнително малък В. (до 300 аминокиселинни остатъци в една верига), получени от най-разлагане. източници от животински и растителен, бактериален, вирусен и друг произход. Сред тях е протеолитичен. ензими (трипсин, химотрипсин, субтилизин, карбоксипептидази), миоглобини, хемоглобини, цитохроми, лизозими, имуноглобулини, хистони, невротоксини, вирусни обвивки, протеино-пептидни хормони и др. ендокринология и други области на физиката и химиката. биология.

През 70-80-те години. Naib. беше постигнат напредък в изследването на биополимери - регулатори на матричната синтеза на биополимери (включително B. рибозоми), контрактилни, транспортни и защитни B., редица мембрана B. (включително В. биоенергетични системи), рецептор B. Много внимание бе обърнато на по-нататъшното усъвършенстване на методите за анализ Б. Значително повишена чувствителността на автоматичните. анализ на аминокиселинната последователност В. (B. Witman-Liebold, L. Hood). Нови методи за разделяне на В. и пептиди (течна хроматография с високо налягане, биоспецифична хроматография) намериха широко приложение. Във връзка с разработването на ефективни методи за анализ на нуклеотидната последователност на ДНК (А. Максам и У. Гилбърт, Ф. Сангер) стана възможно да се използва получената информация при такъв анализ и при определяне на първичната структура на В. В резултат на това структурата на редица В., налична в незначителен количества (интерферон, ацетилхолинов рецептор), както и В. голям пристан. маси (фактор на удължаване G, гликоген фосфорилаза, β-галактозидаза, колаген, β- и субединици на РНК полимераза, съдържащи съответно 701, 841, 1021, 1028, 1342 и 1407 аминокиселинни остатъци). Напредъкът в структурния анализ направи възможно да се стигне до дефиницията на пространства, организация и молекулярни механизми на функционирането на надмолекулни комплекси, включително рибозоми, хроматин (нуклеозоми), митохондрии, фаги и вируси. Същества, резултатите са получени през тези години от съветските учени: първичната структура на аспартат аминотрансфераза (1972), бактериододопсин (1978), родопсин при животните (1982), някои рибозомни В., фактор на удължаване G (1982), най-важният ензим-РНК полимераза (1976– 82), невротоксини и др..

Структурата на протеиновите молекули. На практика всички Б. са изградени от 20 аминокиселини, принадлежащи, с изключение на глицина, към L-серията. Аминокиселините са свързани помежду си чрез пептидни връзки, образувани от карбоксилни и амино групи от съседни аминокиселинни остатъци (виж формула I):

Протеиновата молекула може да се състои от една или няколко. вериги, съдържащи от 50 до няколко. стотици (понякога повече от хиляда) аминокиселинни остатъци. Молекулите, съдържащи по-малко от 50 остатъка, често се наричат ​​пептиди. Множеството от молекулите включват цистинови остатъци, дисулфидни връзки на които ковалентно свързват места на едно или няколко. окови.

В родното състояние макромолекулите на Б. имат специфичност. потвърждение. Конформационната характеристика на даден Б. се определя от последователността на аминокиселинните остатъци и се стабилизира чрез водородни връзки между пептида и страничните групи от аминокиселинни остатъци, както и хидрофобни и електростатични. взаимодействия. Взаимодействието има голямо влияние върху конформацията. Б. с компонентите на средата (вода, липиди и др.), В която функционират.

Има четири нива на организация на протеинови молекули. Последователността на аминокиселинните остатъци в полипептидната верига се нарича. първична структура. Всички Б. се различават по основната си структура; потенциалният им брой е практически неограничен. Терминът "вторична структура" се отнася до вида на сгъване на полипептидните вериги. Naib. най-често срещаните видове са дясната спирала и β-структура. Първият се характеризира с равнинността на пептидната група; водородните връзки между CO и NH групите на пептидната верига затварят циклите на 13 атома (фиг. 1). Има 3.6 аминокиселинни остатъци на завъртане на спиралата, стъпката на спиралата е -0.544 nm. Десните 3 са значително по-малко енергийно благоприятнидесет- и спирали, съдържащи съгл. 3 и 4.4 аминокиселинни остатъци на 1 оборот, както и 10 и 16 атома в пръстени, образувани от водородни връзки. 3десет-Спиралите са сравнително редки и образуват само много къси секции, които обикновено са разположени в краищата на спиралите. Теоретично предвидени дясна спирала, както и лява 3десет- и спирали в Б. не са открити.

В случая на β-структурата или структурата на сгънат лист полипептидните вериги са опънати, подредени успоредно една на друга и свързани с водородни връзки. Гръбнакът на веригата не лежи в една и съща равнина, но поради малки завои при въглеродните атоми образува леко вълнообразен слой. Страничните групи са разположени перпендикулярно на равнината на слоя. В Б. са открити два типа β-структура: с успоредни и антипаралелни верижни посоки (фиг. 2). Специален случай на β-структура е β-огъване, което осигурява въртене на пептидната верига под ъгъл от приблизително. 180 ° по сегмент, съдържащ 4 аминокиселинни остатъка; 1-ви и 4-ти остатък са свързани с водород. Относителното изобилие от спирални участъци и β-структури може да варира значително. Има Б. с преобладаване на спирали (приблизително 75% в миоглобин и хемоглобин), докато DOS. видът на структурата на много фибриларни Б., включително копринен фиброин и кератин за коса, е β-структура. В много Б. съдържанието на α и β-структурните области е незначително, но и в тези случаи полипептидните вериги са подредени в пространството по строго определен начин, характерен за всеки Б..

Третичната структура на Б. се разбира като местоположението на нейната полипептидна верига в пространството. Същества. образуването на третичната структура се влияе от размера, формата и полярността на аминокиселинните остатъци. В молекулите на кълбовидните бактерии повечето от хидрофобните остатъци са скрити вътре в глобулата, а полярните групи са разположени на нейната повърхност в хидратирано състояние. Ситуацията обаче не винаги е толкова проста. Свързване на протеин с други молекули, например. ензим с неговия субстрат или коензим почти винаги се провежда, като се използва малка хидрофобна зона върху повърхността на глобулата. Областта на контакт на мембрана Б. с липиди се формира предимно. хидрофобни остатъци. Третичната структура на много Б. е съставена от няколко. компактни глобули, наречени. домейни (фиг. 3). Домените обикновено са свързани помежду си чрез „тънки мостове“ - удължени полипептидни вериги. Пептидните връзки, разположени в тези вериги, се разцепват главно по време на обработката на В. протеолитичен. ензими, докато могат да се използват отделни домейни. достатъчно устойчив на протеолиза.

Фиг. 1. Спирални конформации на полипептидни вериги: a-310-спирала, b- спирала, c- спирала (пунктирани линии-водородни връзки).

Фиг. 2. Схематична. изображение на структури: отляво - антипаралелно, отдясно - паралелно сгънат лист.

Фиг. 3. Схематична. изображение на триизмерната структура на малат дехидрогеназа. Секциите на спиралите (от към) и β-структури (от към) са представени съответно. под формата на правоъгълници и прави линии със стрелки. Структурата се състои от два отделни кълбовидни региона (домейни). Частта от полипептидната верига, свързваща домейните един с друг, е показана с пунктирана линия.

Терминът "кватернерна структура" се отнася до макромолекули, които включват няколко. полипептидни вериги (субединици), които не са ковалентно свързани помежду си. Тази структура отразява начина, по който тези субединици са комбинирани и подредени в пространството. Отделни субединици са свързани помежду си чрез водородна, йонна, хидрофобна и други връзки. Промяна в рН и йонна сила на разтвор, повишаване на температурата или третиране с детергенти обикновено водят до дисоциация на макромолекулата в субединици. Този процес е обратим: когато факторите, причиняващи дисоциация, са елиминирани, може да възникне спонтанна реконструкция на първоначалната четвъртична структура. Явлението е от общ характер: много биоли функционират според принципа на самосглобяване. структури. Способността за самостоятелно сглобяване е присъща и на отделни фрагменти от B. - домейни. Наричат ​​се по-дълбоки промени в конформацията на Б. с нарушаване на третичната структура. денатуриране.

Имоти. Phys.-хим. Свойствата на Б. се определят от тяхното високо молекулно тегло. природа, компактно пакетиране на полипептидни вериги и взаимно подреждане на аминокиселинни остатъци. Като. маса варира от 5 хиляди до 1 милион, а константи за утаяване - от 1 до 20 (и по-високи). Средни удари обемът на протеиновите молекули е 0,70–0,75 cm 3 / g, а константите на дифузия са 10 6–10 8 cm 2 / s. Максималната абсорбция на В. в UV областта на спектъра, поради наличието на ароматни. аминокиселини, се намира близо до 280 от тях. Възбуждането на електроните от азотния атом на пептидната група причинява рязко увеличение на абсорбцията при 185-240 nm. В инфрачервения участък на спектъра В. поглъща за сметка на CO- и NH-rpypp при 1600 и 3100–3300 cm −1.

В разтвори Б. амфотерни. Изоелектрическо Б. точките могат да имат стойности от

Избор. Един от първите етапи на изолацията на Б. е получаването на съответните органели (рибозоми, митохондрии, ядра, цитоплазмени мембрани) чрез диференциално центрофугиране. Тогава Б. се превръща в разтворимо състояние чрез екстракция с буферни разтвори на соли и детергенти, а понякога и с неполярни разтворители. След това се използва фракционно утаяване на inorg. соли [обикновено (NH4)2ТАКА4], етанол, ацетон или чрез промяна на рН, йонна сила, температура. За да се предотврати денатурацията, работата се извършва с намаление. температура (приблизително 4 ° C); за да се изключи протеолизата, се използват протеазни инхибитори; някои бактерии се стабилизират например с полиоли. глицерин. По-нататъшното пречистване се извършва съгласно схеми, специално разработени за отделен Б. или група хомоложна В., най-честите методи за разделяне са гел-пермеаторна хроматография, йонен обмен и адсорбция. хроматография; ефективни методи - течна хроматография с висока разделителна способност и афинитетна хроматография.

Критерият за чистота на В. е хомогенност по време на електрофореза, хроматография и ултрацентрифугиране. Едноверижният В. трябва да бъде хомогенен при N- и C-крайния анализ (виж по-долу). Сместа от придружаващи ензими се определя с помощта на специфичен. смоли; имунохимът е силно чувствителен. методи (обикновено до 10-3 мкг / мл примесен антиген).

Методи за изследване на първичната структура. Познаване на първичната структура на Б. - основа за определяне на неговите вторични и третични структури, изясняване на местоположението на функциите. групи в активния център на Б. и изграждане на модел на неговото функциониране. Изследването на първичната структура на мутантните бактерии дава възможност да се характеризират разликите между щамове на микроорганизми, фаги и вируси на молекулно ниво и да се изяснят молекулните причини за генетиката. заболявания. Данните за първичната структура се използват при установяването и проверката на таксономиите. връзка между разлагане. видове живи организми, изграждането на филогенетични. дърво и анализ на хода на биол. еволюция.

За да се определи аминокиселинната последователност на В., на първо място, неговите полипептидни вериги са разделени (ако макромолекулата се състои от няколко вериги). След това се определя аминокиселинният състав на веригите, N- и С-крайните аминокиселинни остатъци и аминокиселинните последователности. Полипептидните вериги са подложени на специфични. разцепване протеолитично. ензими или химик. реагенти. Сместа от получените фрагменти се отделя и аминокиселинният състав и аминокиселинната последователност се определят за всеки от тях. Ако е необходимо, големи фрагменти се разцепват допълнително с K.-L. начин в по-малки. Редът на фрагментите се установява чрез разделяне на молекулата В. по други връзки и чрез анализ на „припокриващите се“ фрагменти, образувани в този случай..

Анализът на аминокиселинния състав включва пълна хидролиза на изследвания В. или пептид и количествено определяне на всички аминокиселини в хидролизата. За хидролиза обикновено се използва 5.7 N. воден разтвор на HCl, а при анализ на съдържанието на триптофан - 4 N. метансулфонова киселина, съдържаща 0,2% 3- (2-аминоетил) индол, или кипене с алкали. количество определянето на аминокиселини в хидролизата се извършва с помощта на анализатор на аминокиселини. В повечето такива устройства смес от аминокиселини се отделя на йонообменни колони; откриването се извършва спектрофотометрично чрез реакция с нинхидрин или флуориметрично, използвайки флуорескамин или о-фталов диалдехид. В последния случай могат да бъдат анализирани до 0,1-0,05 nmol аминокиселина.

Naib. Дансиловият метод се използва широко за определяне на N-крайни остатъци. Първият му етап е прибавянето на данзилхлорид (1-диметиламинонафтален-5-сулфохлорид) към непротонираната аминогрупа за образуване на дансил пептид (DNS пептид). След това последният се хидролизира с 5.7 N. Разтвор на HCl при 105 ° С, в резултат на което се освобождава N-крайната DNS-аминокиселина, която има интензивна флуоресценция в UV областта на спектъра; за идентифицирането му е достатъчно 0,1-0,5 nmol от вещество.

За определяне на С-крайните остатъци най-често се използва ензимна хидролиза с карбоксипептидази, която специфично разцепва пептидните връзки, образувани от С-крайните остатъци. Тъй като след разцепването на крайните остатъци, ензимът атакува след раждането. пептидни връзки, измерването на скоростта на разцепване на отделни аминокиселини дава възможност да се анализира и С-крайната аминокиселинна последователност.

Най-важният етап при определяне на първичната структура на бактериите е разцепването на макромолекулата в пептидни фрагменти. Сред ензимните методи за разцепване, Naib. хидролизата с трипсин се използва широко. Трипсинът притежава уникална субстратна специфичност: той хидролизира изключително връзките, образувани от карбоксилни групи основни. аминокиселини - лизин и аргинин. Въвеждането на заместители в страничните вериги на лизин или аргинин предотвратява хидролизата на модифицираните остатъци. аминокиселини и дава възможност да се хидролизира макромолекули избирателно само при остатъци от аргинин или лизин. Особено често се използва модификацията на лизиновите остатъци с продължение. хидролиза на В. върху остатъците от аргинин. Модифициращите агенти са анхидридите на дикарбоксилната киселина (янтарна, малеинова и цитраконова). От други протеолитични. ензимите са широко използвани протеаза от Staphylococcus aureus (хидролизира връзки, образувани от карбоксилни групи от остатъци от глутаминова киселина, а в някои случаи и от остатъци от аспарагинова киселина), както и от химотрипсин и термолизин. Последните ензими имат по-широка специфичност. Химотрипсинът катализира хидролизата на пептидни връзки, образувани от ароматни карбоксилни групи. аминокиселини - тирозин, фенилаланин и триптофан. Връзките на левцин, метионин и хистидин се хидролизират с по-ниска скорост. Термолизин. разцепва връзките, образувани от аминогрупата на остатъците с хидрофобна странична верига (изолевцин, левцин, валин, фенилаланин, тирозин, триптофан).

От химичните методи за разцепване на В., най-специфичното и най-често използвано е разцепването на цианоген бромид при метионинови остатъци (90-100% добив):

N-бромосукцинимид или по-селективният 2- (2-нитрофенилсулфенил) -3-метил-3-бромоиндол (BNPS-скатол) (10% добив) се използва за разделяне на В. в карбонилната група на триптофановия остатък:

Хидроксиламинът разцепва пептидните връзки между остатъците от аспарагин и глицин. С неговото взаимодействие. с цикличен. имид на анхидроаспартилглицин, образуван спонтанно от аспарагинилглицин, в алкална среда пептидната верига се разцепва, за да образува смес от α и β-аспартилхидроксамати:

В някои случаи методът за частична киселинна хидролиза се използва за разлагането на В. Naib. киселинно-чувствителни аспартил-пептидни връзки и по-специално аспартил-пропилова връзка.

Когато избирате методи за разделяне на пептидите, вземете предвид физичните и химичните. свойства, брой и дължина на молекулите на съединенията, които трябва да бъдат разделени. За първичното фракциониране на смеси от къси пептиди, съдържащи до 15-20 аминокиселинни остатъци, в повечето случаи се използва йонообменна хроматография върху катионни обменници. По-нататъшното разделяне и пречистване се извършва с помощта на хроматография и електрофореза върху хартия или плочи с тънък слой целулоза или силикагел.

основен трудността във фракционирането на молекули на големи пептиди (повече от 20 аминокиселинни остатъци) е тяхно свойство да се слепват във водни разтвори помежду си с образуването на високо молекулно тегло. агрегати, които не могат да бъдат разделени. За да се предотврати агрегирането, в буферните разтвори се въвеждат карбамид (до 8 М), гуанидиниев хлорид (до 6 М) или детергенти (Na додецил сулфат); разделянето често се извършва с помощта на гел перметационна хроматография и йонообменна хроматография. Ефективен метод за разделяне е течна хроматография с висока разделителна способност върху среда с обратна фаза. За селективно изолиране на пептиди, носещи химически активни групи, m b. използван химиоспецифичен. (ковалентна) хроматография на базата на образуването на ковалентна връзка между пептид и носител. Например, за изолиране на съдържащи цистеин пептиди се използва реакция на обмен на тиол-дисулфид, с помощта на която пептидите се свързват през мост на дисулфид към носител, модифициран с 2,2'-дипиридил дисулфид. Съдържащи цистеин пептиди ковалентно свързани с носителя m. лесно се елуира с последния. лечение с β-меркаптоетанол.

основен метод за изследване на аминокиселинната последователност на пептиди и В. - химик. разграждане чрез фенил изотиоцианат. Този метод позволява последователно разцепване на остатъците от аминокиселини на N-крайните под формата на фенилтиохидантоини, които поглъщат светлина в UV областта с абсорбционен максимум 265-270 nm. За да ги идентифицираш, Найб. Често се използва тънкослойна хроматография, течна хроматография под високо налягане и мас-спектрометрия. Методът, който комбинира последователното разграждане на пептида според Едман (виж разграждането на Едман) с анализа на остатъците от N-крайни аминокиселини под формата на техните dansyl производни, също намери широко приложение. Предимството на метода е неговата висока чувствителност..

За директен анализ на първичната структура на Б. обикновено се използва секвенсър - устройство, което осъществява последователно автоматично управление с висока ефективност. разцепване на N-крайни аминокиселинни остатъци чрез разграждане на В. съгласно метода на Едман. Всички реакции се провеждат в цилиндрична форма. стъклена чаша, въртяща се с постоянна скорост в атмосфера на инертен газ (фиг. 4). Проба Б. се разпределя по стените на чашата под формата на тънък филм. Оптимизация на процеса и цялостно пречистване на използваните реагенти и разтворители направи възможно повишаването на общия добив на реакцията до 95% и повече. Най-добрите обекти за секвенсър са В. и пептиди, съдържащи от 60 до 200 аминокиселинни остатъци; за такива съединения обикновено е възможно да се определи последователността от 30–35 (в някои случаи 40–50) остатъци. За анализа на късите пептиди по-ефикасният подход се състои в тяхното ковалентно прикрепване към неразтворим носител. Този принцип е в основата на твърдофазния секвенсор, където реакцията. "съдът" е хроматографски. колона към носителя, на която пептидът, който се изследва, е ковалентно свързан. Реагентите и разтворителите се пропускат през колоната последователно. Полистиролът и порестото стъкло най-често се използват като носители. Като функция. група реагираща с пептид, обикновено използван алифатен. или ароматна. аминогрупа. Високата реактивност на С-крайния лактон на хомосерина се използва за свързване към пептидите-носители, образувани в резултат на разцепване на цианоген-бромид. Могат да се използват лизин-съдържащи пептиди. се свързват за сметка на аминогрупата чрез кондензация с р-фенилендиизотиоцианат. Останалите пептиди са прикрепени към С-крайната карбоксилна група чрез карбодиимидния метод. Третото поколение устройства са газови фазови секвенъри, в които пробата се отлага върху малък (приблизително 5 mm) диск от поресто стъклено влакно и всички реагенти се доставят в газова фаза. По този начин следа от количество вещество (

Фиг. 4. Схема на реакциите. секвенсионни камери.

Масспектрометрията се използва също за определяне на аминокиселинната последователност на пептидите. В този случай се използва способността на йонизаторите. молекули пептиди, за да се разпаднат върху т.нар. тип фрагментиране на аминокиселини, който се състои в скъсване на CO - NH или –CO връзки:

Идентифициране в масовия спектър на пикове, съответстващи на фрагменти А1. ИPили а1. иP, осигурява информация за структурата на пептида.

Naib. сложни проблеми възникват при изследването на първичната структура на мембраната Б., както и на Б., разпределени в незначителни количества или с голям пристан. маса (> 100 000). Някои от тези проблеми са решени чрез разработването на бързи и ефективни методи за анализ на нуклеотидната последователност на ДНК. Тъй като първичната структура на всеки Б. е кодирана в нуклеотидната последователност на съответния участък от ДНК, дефинирането на последната позволява използване на генетични. код за автоматично установяване на съответната последователност на аминокиселини. В същото време паралелното изследване на първичните структури на В. и ДНК се оказа особено ефективно. Този подход драстично ускорява изследванията и значително повишава надеждността на резултатите..

Методи за изучаване на пространствената структура. При изучаване на пространства. структура Б. има два основни подхода: изследване в разтвор и в кристален. състояние. основен метод, който дава директна информация за интервалите. подреждане на атоми в молекула Б., - рентгенов структурен анализ. Той е приложим само за добре кристализиращ Б. В този случай, заедно с кристала на естествения В., е необходимо да се получат производни, съдържащи тежки атоми, които биха били изоморфни на оригиналния Б., т.е. биха дали подобен кристален. структури. Тежък атом се въвежда във водородна молекула, когато кристалът е "накиснат" в подходящ разтвор или по време на кристализация. Понякога се използва химикал. модификация Б. например. n-хлоромеркуриев бензоат на SH-групи.

Интерпретацията на картите на електронната плътност на молекула значително се улеснява чрез познаване на последователността на аминокиселините. Въпреки това, не всеки Б. може да се получи в кристален. състояние. Необходимо условие за кристализация е запазването на естествената конформация, която често се реализира само при условия, близки до физиологичните. По-специално Б., които са част от нуклеопротеиновите комплекси (рибозоми, вируси), кристализират добре само като част от такива комплекси. Трудно е да се анализират такива гигантски образувания с помощта на конвенционални рентгенови лъчи. В тези случаи се използва рентгеново лъчение на синхротрон, чиято интензивност може да бъде с два порядъка по-голяма. В резултат на това времето на експеримента за регистриране на дифракции рязко се намалява. отражения, а също и количеството на изследваното вещество намалява. Редица мембрана Б. кристализира в условията на родна липидна среда с образуването на т.нар. "двуизмерни" кристали, които са редовно опаковани В. молекули в двуслойна липидна мембрана. При изучаване на двумерни кристали се използва електронна микроскопия и електронна дифракция.

В пл. В някои случаи се получават добри резултати с помощта на неутронна дифракция. Неутроните с ниска енергия, за разлика от рентгеновите лъчи, не унищожават кристалите на В., в резултат на което може да се получи пълен набор от дифракции. данни от един кристал. С помощта на този метод е възможно да се локализират отделни водородни атоми в структурата на В., както и подреждането на молекулите за кристализация. вода.

В общия случай конформацията на В. в кристала може да се различава (обикновено много леко) от конформацията в разтвор. Следователно, наред с изследването на кристалите, се провежда и изследване на Б. и по своята същност. околен свят. Има набор от методи за изследване на пространства. Б. структура в разтвор. Naib. често използвани - оптични. методи (UV, IR и Раманова спектроскопия, кръгов дихроизъм, флуоресценция), ЯМР и EPR. Никой от тези методи поотделно, като правило, не е възможно да се определи конформацията на В., докато тяхната комбинация в редица случаи дава информация, която е съпоставима по стойност с рентгенов структурен анализ..

Фиг. 5. Местоположение на бактериалходопсиновата молекула в лилавата "мембрана. Части от полипептидната верига, достъпни за йодиране чрез лактопероксидаза-L, протеолиза чрез папаин-Р, химотрипсин-СН и карбоксипептидаза А - CpA. А-антигенни детерминанти.

оптичен методите позволяват да се наблюдават промените в конформацията на Б. в процеса на функциониране или когато условията на околната среда се променят. Комбинацията от тези методи предоставя информация за приписването. съдържанието на вторични структурни елементи в Б., местоположението на триптофановите остатъци спрямо повърхността на протеиновата глобула и конфигурацията на C - S - S - C връзките в дисулфидни мостове.

Директна информация за интервали. структурата на В. в разтвор се получава по метода ЯМР. модерен ЯМР спектроскопичните техники позволяват да се извърши почти пълно присвояване на сигнали в спектрите на пептиди и малки ядра (с молекулно тегло до 10 000) на определени ядра в молекула. Използвайки хомонуклеарни (1 H - 1 H) и хетероядрени (* H - 13 C) константи за свързване на спин-спин. дава възможност за определяне на торсионните ъгли и DOS. полипептидната верига и торсионният ъгъл x 'на страничните вериги от аминокиселинни остатъци. Използвайки ядрения ефект на Overhauser, срязващи и разширяващи се реагенти (йони на парамагнитни метали, спин етикети) измерват разстоянието между отделните ядра на молекулата. Т. обр. за пептиди и малки Б. е възможно да се дефинират пространства. структура с резолюция до 0,3–0,4 nm. Безспорно предимство на ЯМР спектроскопията е възможността за получаване на информация за динамиката на пространствата. структура на молекула В.

Модификация на Б. с реагенти, пренасящи безплатно. радикален (спин етикет) или флуоресцентно групиране, ви позволява да прецените химичното вещество. заобиколен от групата, която се променя, и ако има две такива марки в Б., измерете разстоянието между тях.

Теоретично е възможно да се предвиди в общи термини от интервали. Б. структура, базирана на нейната аминокиселинна последователност. Изчисленията от този вид се извършват с помощта на компютър въз основа на закономерностите, получени от статистически данни. обработка на данни за Б. с установени интервали. структура. В редица случаи изчислителните методи дават задоволителни резултати, които помагат да се интерпретират данните, получени по други методи..

При изследване на пространства. В. структурите често използват ограничена протеолиза, проведена при леки неденатуриращи условия, при които само пептидните връзки, разположени на повърхността на В глобула, се хидролизират. вътре в мембраната и на нейната повърхност (фиг. 5). Подобно по природа, но много по-подробна информация се получава при изучаване на взаимодействието. Б. и техните отделни фрагменти с антитела.

Синтез. Биосинтезата на Б. възниква в резултат на транслацията в субклетъчни частици - рибозоми, които са сложен рибонуклеопротеинов комплекс. Информацията за първичната структура на В. се "съхранява" в съответните гени - региони на ДНК - под формата на последователност от нуклеотиди. В процеса на транскрипция тази информация с помощта на ензим - ДНК-зависима РНК полимераза - се прехвърля в шаблонната рибонуклеинова киселина, която в комбинация с рибозомата служи като матрица за синтеза на В. Синтезираните полипептидни вериги, излизащи от рибозомата, спонтанно се сгъват, поемат конформацията, присъща на този Б., а също така се подлагат на модификация поради реакциите на разлагане. функционални групи от аминокиселинни остатъци и разцепване на пептидни връзки (виж модификация на протеина).

Chem. синтезът се използва широко за получаване на пептиди, включително биологично активни хормони и техните различни аналози, използвани за изследване на връзката между структурата и биола. функции, както и пептидите, носещи антигенни детерминанти, се разпадат. Б. и се използва за получаване на съответните ваксини. Първият химик. Синтезите на Б. през 60-те. (овчи инсулин и рибонуклеаза SX, проведени в разтвор, използвайки същите методи, които се използват при синтеза на пептиди, бяха свързани с изключително големи трудности. Във всеки случай бяха необходими стотици химични реакции и крайният добив на В. беше много нисък (по-малко от 0,1 %), в резултат на което получените препарати не могат да бъдат пречистени. По-късно бяха синтезирани някои химически чисти В., по-специално човешки инсулин (П. Сийбър и други) и невротоксин II от ядрото на централноазиатската кобра (В. Т. Иванов). Досега химическият синтез на В. е много сложен проблем и има повече теоретично, отколкото практическо значение. Методите на генното инженерство са по-обещаващи, което дава възможност да се установи промишлено производство на практически важни В. и пептиди.

Значението на протеините в храненето. Б. е необходим компонент на храната. Проблемът с храната Б. е много остър. Според данните на Международната организация за храна и селско стопанство към ООН, повече от половината от човечеството не получава необходимото количество Б. Недостигът на Б. в храната причинява сериозно заболяване - kwashiorkor.

В процеса на храносмилането Б. се подлага на хидролиза до аминокиселини, които се абсорбират в кръвта. Хранителната стойност на В. зависи от техния аминокиселинен състав, съдържанието на т.нар. незаменими за хората незаменими аминокиселини, които не се синтезират в организмите (триптофан, левцин, изолевцин, валин, треонин, лизин, метионин и фенилаланин). Той расте хранително. Б. са по-малко ценни. отколкото животни; те са по-бедни на лизин, метионин и триптофан и се усвояват по-трудно. Един от начините за решаване на проблема е да добавите към расте. хранителни синтетични. аминокиселини. Заедно с това се разработват нови сортове растения, които съдържат гени, отговорни за синтеза на липсващи аминокиселини. Използването на генетични методи за това е обещаващо. инженерство. Широкото въвеждане на бала е изключително важно. микробиологичен синтез, например. отглеждане на мая върху хидролизиран етилов алкохол, природа. газ или нефт. Получените протеиново-витаминни концентрати (BVC) се използват като добавки към селскостопански фуражи. животни. Изследванията на съветските микробиолози и технолози (Г. К. Скрябин и други) послужиха като основа за производството на БВК в СССР в голям мащаб.

Рецепта: Домашни цаца - „направени от малък румен, много вкусен“

Химичен състав на яйцата