Baltymų struktūra, klasės
Baltymai – sudėtingi aminorūgščių stambiamolekuliai junginiai, randami gyvuosiuose organizmuose.
Baltymai sudaryti iš anglies, vandenilio, deguonies ir azoto. Daugelyje jų dar yra sieros, kai kada fosforo, geležies ir kitų elementų. Baltymų santikinė molekulinė masė yra labai didelė, pvz., insulino – 12000, kiaušinio baltymo – 36000. Hidrolizuojant baltymus, dažniausiai gaunama 20 įvairių aminorūgščių mišinys. Jei baltymas būtų sudarytas tik iš 20 skirtingų aminorūgščių, tai galėtų būti daugiau kaip 2,4 * 10 įvairių jų susijungimo kombinacijų. Todėl baltymų molekulės yra tokios įvairios ir sudėtingos. Baltymų molekulėse aminorūgščių likučiai yra susijungę tikslia seka. Linijinės polipeptido grandinės aminorūgščių grandžių eilė vadinama baltymo molekulės pirmine struktūra. Baltymo molekulės erdvinė konfiguracija, primenanti spiralę, susidaro daugelio vandenilinių ryšių tarp grupių -CO- ir -NH- dėka. Tokia baltymo struktūra vadinama antrine. Susisukusi į spiralę polipeptidinė grandinė erdvėje įgyja tretinę baltymo struktūrą. Ji įtvirtinama įvairių polipeptidinės grandinės funkcinių grupių sąveika. Pvz.: tarp karboksigrupės ir hidroksilo grupės – esterinis tiltelis, tarp sieros atomų dažnai susidaro disulfidinis tiltelis, o tarp karboksigrupės ir amonio grupės gali atsirasti druskos tiltelis. Sutvirtina struktūrą ir atsiradę vandeniliniai ryšiai. Tretinė baltymo struktūra lemia jo specifinį biologinį aktyvumą. Kai kurios polipeptidinės makromolekulės gali jungtis tarpusavyje ir sudaryti didelius agregatus. Dariniai iš kelių baltymų molekulių vadinami ketvirtinėmis struktūromis (Pvz. hemoglobinas). Baltymų aibė – ilgos organizmų evoliucijos rezultatas.
BALTYMŲ Kl. PAVYZDŽIAI FUNKCIJOS IR (ARBA) LOKALIZACIJAstruktūriniai b. Kolagenas, Keratinas, Elastinas, Mukoproteinas jungiamojo audinio tarplastelinės medžiagos komponentas, esantis kauluose, sausgyslėse ir kremzlėse. Įeina į odos, plunksnų, nagų, plaukų sudėtį. Elastinėse skaidulose funkcionuoja kaip struktūrinis elementas. Yra seilėse, tai lipnus sekretas – gleivėsapsauginiai b. Fibrinogenas, Lizocimas svarbus kraujo krešėjimui, nes veikiamas trombino virsta netirpiu baltymu fibrinu. Ardo bakterijų sieneles, todėl į bakterijų viduje vanduo suplėšo membraną ir bakterija žūsta.
hormonai Insulinas, Gliukagonas, Stomatropinas, mažina gliukozės kiekį kraujyje. Didina gliukozės kiekį kraujyje. Skatina visų audinių ir kaulų augimą, stimuliuoja ilgųjų kaulų augima. Skatina antinksčių žievės steroidinių hormonų sekreciją.transportiniai b. Albuminas, Hemocianinas tirpus kraujo plazmos baltymas, gabenąs kraujyje steroidus ir riebiasias rūgštis. Gabena deguonį kai kurių bestuburių kraujyje.sandėliniai b. Feritinas, Mioglobinas geležies atomų atsargą ląstelėse saugantis baltymas. Raumenų skaidulos baltymas, kaupiąs deguonies atsargą.judėjimo b. Miozinas, Aktinas raumeninės skaidulos judantys siūlai. Raumeninės skaidulos nejudantys siūlai.atsarginiai b. Kiaušinio albuminas, Kazeinas kiaušinio baltyme, pieno baltymefermentai Tripsinas, Amilazė, Lipazė, DNR polimerazė, karboanhidrazė katalizuoja baltymų hidrolizę virškinamąjame trakte. Skaido krakmolą burnos ertmėje. Skaido riebalus virškinimo trakte. Dalyvauja dvigubėjant DNR ir baltymų biosintezėje. Kraujo fermentas.Fizikinės ir cheminės sąvybės
Fizikinės savybės.
Yra vandenyje tirpių ir netirpių baltymų. Kai kurie baltymai vandenyje sudaro koloidinius tirpalus.
Cheminės savybės.
I. Baltymai, veikiami daugeliu cheminių reagentų, iškrinta nuosėdomis.Vienu atveju nuosėdos vandens pertekliuje vėl ištirpsta, kitu – negrįžtamai koaguliuoja – vyksta denatūracija. Denatūruojant baltymams, pasikeičia jų tretinė ir antrinė struktūra. Pavyzdžiui, kiaušinio baltymą trumpai paveikus etanolio atskiestu tirpalu, gautas nuosėdas vėliau galima ištirpinti vandenyje. Tą patį baltymą paveikus neskiestu alkoholiu, įvyksta denatūracija.Baltymai su lengvųjų metalų ir amonio druskomis (NaCl, MgSO , ZnSO , (NH ) SO ir kitomis) sudaro nuosėdas, kurias vėliau galima vėl ištirpinti. Sunkiųjų metalų druskos ( Fe, Pb, Hg ir kitų), priešingai, – baltymus denatūruoja. Tas pats vyksta, veikiant juos koncentruota azoto rūgštimi. ar kaitinant.
II. Spalvinės baltymų reakcijos:
1) į atskiestą baltymo tirpalą pripylus truputį natrio hidroksido tirpalo ir įlašinus vario (II) sulfato tirpalo, atsiranda raudonai violetinė spalva. Tokia pat reakcija vyksta ir su kitais junginiais, turinčiais peptidines grupes;
2) veikiami koncentruota azoto rūgštimi, baltymai nusidažo geltona spalva. Tai rodo, kad jų sudėtyje yra aromatinių junginių;
3) į baltymo tirpalą pripylus švino (II) acetano, o po to natrio hidroksido ir pakaitinus, iškrinta juodos švino (II) sulfido nuosėdos.
III. Baltymų hidrolizė. Kaitinami su šarmais ar su rūgštimis, baltymai hidrolizuojasi.
Poveikis gyviems organizmamas ir aplinkai
Nuo baltymų priklauso visi gyvybiniai procesai. Gyvūnų ir žmogaus organizme baltymai hidrolizuojami veikiant fermentams (pepsinui, tripsinui, erepsinui ir kitiems). Susidaro aminorūgštys, kurios per žarnyno gaurelius patenka į kraują ir naudojamos organizmo specifinių baltymų sintezei. Aminorūgštys skirstomos į „nepakeičiamąsias“ – kurios nesintetinamos organizme ir turi būti gaunamos su maistu, ir „pakeičiamąsias“ – kurios gali būti sintetinamos, esant kitų su maistu gautų aminorūgščių pertekliui. Nepakeičiamos aminorūgštys yra leucinas, izoleucinas, lizinas, metioninas, fenilalaninas, treoninas, triptofanas, valinas. Vaikams nepakeičiamoji aminorūgštis yra ir histidinas. Organizme baltymai ne tik sintetinami, bet ir visiškai suyra, iš pradžių į aminorūgštis, po to į anglies dioksidą, amoniaką, karbamidą ir vandenį. Baltymai įeina į žmogaus ląstelių ir audinių sudėtį. Jų pagalba gaminami hormonai ir kitos svarbios medžiagos, įeinančios į kraujo sudėtį. Kai su maistu nuolat gaunama baltymų, organizmo ląstelės atitinkamai aprūpinamos aminorūgštimis. Ląstelėse iš šių cheminių junginių susidaro nauji baltymai. Jie reikalingi įvairiems organizmo audiniams – kaulams, raumenims, jungiamiesiems audiniams, tuščiavidurių organų sienelėms, odai, plaukams ir nagams – augti, susidaryti ir atsistatyti. Kiekvienoje ląstelėje susidaro specifinis baltymas, kurio aminorūgščių seka yra genetiškai užkoduota ląstelės branduolyje. Kai kurie iš šių baltymų yra fermentai, sukeliantys chemines reakcijas, kurių metu išskiriama energija, reikalinga raumenims susitraukti ir kitokiai ląstelės veiklai. Žmonės, kurie gerai maitinasi, aminorūgščių gauna iš maiste esančių baltymų. Kadangi jos nenaudojamos energijai gamintis, tai kaupiasi raumenyse. Angliavandeniai ir riebalai – daug efektyvesnis kuras. Kai badaujama, riebalų ir glikogeno atsargos išsemiamos, ir aminorūgštys, užuot dalyvavusios audinių veiklos procese, ima teikti energiją.
Per didelis baltymų suvartojimas kenkia organizmui, nes padidėja alergijų pavojus, pasunkėja kepenų, inkstų veikla, sąnariuose gali kauptis druskos. Baltymingi gyvulinės kilmės produktai, ypač mėsa ir pieno gaminiai, paprastai dar turi ir daug sočiųjų riebiųjų rūgščių. Su jais gaunama gausybė kalorijų, kraujyje daugėja cholesterino, taigi didėja pavojus susirgti širdies ligomis. Rekomenduojamas baltymų kiekis pirmiausia priklausi nuo jūsų amžiaus ir svorio. Vidutiniam suaugusiam žmogui per dieną reikia nuo 45 g (moterims) iki 53 g (vyrams) baltymų. Tokį kiekį galima gauti su 160-185 g liesa, ant grotelių kepta mėsa, 180-210 g kieto sūrio, 7-8 kiaušiniais ar 17-20 riekių rupios duonos. Suaugęs žmogus apie pusę reikiamo baltymų kiekio turėtų gauti su gyvūniniu maistu. Augaliniai baltymai virškinami sunkiau ir blogiau įsisavinami.Paplitimas gamtoje
Pagrindiniai pripažinti baltymų šaltiniai yra mėsa, pienas, kiaušiniai ir žuvis. Nemažai baltymų yra pupelėse, riešutuose, grūdiniuose maisto produktuose. Tačiau nepakeičiamųjų aminorūgščių daugiausia yra gyvūniniuose baltymuose. Gyvūniniai baltymai biologiškai vertingesni, nes juose, lyginant su augaliniais baltymais, yra daugiau tokių aminorūgščių kaip triptofanas, lizinas ir turinčių sieros. Pilnajame baltyme yra maždaug po tiek visų būtinų aminorūgščių, kiek reikia organizmui. Augaliniai baltymai yra nepilni, nes jiems trūksta vienos ar kelių būtinųjų amino rūgščių. Tačiau jei vienas kuris augalinis produktas kokios nors amino rūgšties neturi, ją dažniausiai galima rasti kitame. Kad su šiais produktais gautumėte visų reikalingų aminorgščių, valgant juos reikėtų derinti.
Panaudojimas
Mokslininkai nuolat tobulina baltymų struktūros nustatymo metodus. Insulinas yra baltymas, reguliuojantis cukraus kiekį kraujyje. Tai pirmasis baltymas, kurio struktūra buvo visiškai išaiškinta 1954 m. Per 10 tyrimo metų nustatyta, kad insulino molekulė susideda iš dviejų polipeptidinių grandinių . Vienoje yra 21, o kitoje – 30 aminorūgščių likučių. Šiuo metu insulinas gaunamas sintetiniu būdu. Vienos polipeptinės grandinės sintezei reikėjo 89 reakcijų, kitos – 138. tuo tarpu gyvuose organizmuose baltymų sintezė įvyksta beveik akimirksniu. Baltymų sintezė laboratorijose ir chemijos gamyklose labai sudėtinga.
Kadangi baltymai yra vienas svarbiausių maisto produktų, kuriami būdai, kaip gaminti dirbtinę mėsą bei žuvį. Vienas būdas – naudoti augalų baltymus, kitas – naudoti baltymus, išskirtus iš mikroorganizmų.Literatūra
• G. Ruzdytis, F.Feldmanas “Organinė chemija” 11klasei• www.mokslo.centras.lt• www.sveikata.su.lt• www.kultūrizmas.lt• www.shaping.lt• www.vilniausvsc.lt