Белки. Общее описание и подгруппы.

Белки входят в состав всех живых организмов, но особо важную роль они играют в животных организмах, которые со­стоят главным образом из тех или иных форм белков. Мышцы, покровные ткани, внутренние органы, хрящи, кровь — все это белковые вещества.

Растения синтезируют белки (и их составные части — альфа-аминокислоты) из CO₂ и Н₂О за счет фотосинтеза, усваивая остальные элементы белков (N,P,S,Fe,Mg) из растворимых солей, находящихся в почве. В последние годы доказано, что растения могут усваивать и непосредственно азот атмосферы. Животные организмы в основном получают готовые аминокис­лоты с пищей и на их базе строят белки своего организма. Ряд аминокислот (заменимые аминокислоты) может синтезировать­ся непосредственно животными организмами.

Белки представляют собой биополимеры альфа-аминокислот. Если при гидролизе белковые вещества распадаются в конеч­ном итоге до альфа-аминокислот, то мы имеем дело с так называ­емыми простыми белками, или протеинами. Но существуют и сложные белки, или протеиды, в состав которых входят остат­ки соединений, принадлежащих к иным классам органиче­ских и неорганических веществ (простетические группы).

Белки имеют большую молекулярную массу (10¹—10⁷), многие белки растворимы в воде, но образуют, как правило, коллоидные растворы, из которых выпадают при увеличении концентрации неорганических солей, добавлении солей тяже­лых металлов, органических растворителей или при нагрева­нии (денатурация).

Для выделения и очистки белков используются специфи­ческие методы химии белка: диализ (отделение неорганиче­ских солей и низкомолекулярных органических соединений от белков благодаря тому, что белки не проходят через полу­проницаемые мембраны из коллодия, целлофана и т. д.), элек­трофорез, хроматографирование на ионнообменных смолах и молекулярных ситах, лиофильная вакуумная сушка (испаре­ние замерзшей воды в высоком вакууме) и т. д.

Молекулярную массу белков определяют методами высокомолекулярной химии.

Наиболее характерными качественными реакциями на белки являются:

1) биуретовам реакция — появление фиолетового окрашивания при обработке солями меди в щелочной среде (ее дают все белки);

2) ксантопротеиновая реакция — появление при дейст­вии концентрированной азотной кислоты желтого окрашива­ния, переходящего при действии аммиака в оранжевое (ее да­ют не все белки);

3) реакция Миллона — кипячение раствора белка с раство­ром нитрата ртути в смеси азотной и азотистой кислот приводит к выпадению красно-коричневого осадка (реакция на тирозин);

4) нингидринная реакция — появление синего окрашивания при кипячении с водным раствором нингидрина (на все белки).

По ряду характерных свойств простые белки (протеины) можно разделить на несколько подгрупп.

Альбумины. Они растворимы в воде, свертываются при нагревании, нейтральны, сравнительно трудно осаждаются растворами солей. Примерами их могут служить альбумин белка куриного яйца, альбумин кровяной сыворотки, альбу­мин мышечной ткани, молочный альбумин. Последний содер­жится в молоке вместе с другим белком — казеином; пенка на кипяченом молоке в основном состоит из альбуминов.

Глобулины. Все глобулины нерастворимы в воде, но рас­творяются н очень слабых растворах солей. Более концентри­рованными растворами солей они вновь осаждаются; осажде­ние происходит при меньшей концентрации, чом та, которая необходима для осаждения альбуминов. Эти белки являются очень слабыми кислотами.

Примерами глобулинов могут служить фибриноген, глобу­лин кровяной сыворотки, глобулин мышечной ткали, глобулин белка куриного яйца. Таким образом, в белке куриного яйца, в крови, в мышечной ткани находятся и глобулины, и альбу­мины. Из глобулинов состоят и многие растительные белки.

Гистоны. Белки основного характера. Содержатся в нуклеопротеидах лейкоцитов и красных кровяных шариков.

Протамины. Не содержат серы, обладают сравнительно сильными основными свойствами, дают кристаллические со­ли; содержатся (в составе нуклеопротеидов) в сперматозоидах рыб, считаются простейшими из белковых веществ.

Проламины. Содержатся в зернах различных хлебных злаков. Замечательной их особенностью является раствори­мость в 80% -м спирте. Представителем этих белков может слу­жить глиадин, составляющий главную часть клейковины.

Клейковина пшеницы — это смесь различных белков, в ко­торой преобладает уже упомянутый выше глиадин. Другие бел­ки. входящие в состав клейковины, в спирте не растворяются.

Склероиротеины. Склеропротеины — это нераствори­мые белки, из которых состоят наружные покровы тел живот­ных, они содержатся также в скелете и в соединительной тка­ни. К ним относятся кератин, коллагены, эластин, фиброин.

Кератин является главной составной частью волос, рогов, копыт, ногтей, перьев и верхнего слоя кожи. Скорлупа кури­ного яйца состоит из извести и кератина. Если растворить из­весть скорлупы яйца в кислоте, то остается мягкая пленка, со­стоящая из кератина; из кератина состоит и та кожица, кото­рая следует за скорлупой яйца. Кератин богат серой.

Коллагены чрезвычайно распространены в животных орга­низмах. Из коллагенов состоит соединительная ткань; они со­держатся в хрящах. Кости позвоночных животных состоят из неорганических веществ (фосфата и карбоната кальция), жира и коллагенов.

Эластин входит в состав сухожилий и других эластичных соединительных тканей.

Нити сырого шелка состоят из белкового вещества — фиб­роина, покрытого серицином — белковым веществом, играю­щим роль шелкового клея. При кипячении с водой шелк осво­бождается от серицина, который при этом переходит в рас­твор.

К сложным белкам — протеидам относятся следующие.

Фосфопротеиды. В состав фосфопротеидов входит фос­форная кислота. Они, в противоположность протаминам, обла­дающим основными свойствами, имеют кислотный характер.

Главным представителем фосфопротеидов является камин молока. Он обладает настолько явно выраженным кислотным характером, что разлагает углекислые соли с выделением оксида углерода (IV). Казеин растворяется в слабых растворах щело­чей, образуя с ними соли. Так, в молоке казеин содержится в ви­де кальциевой соли. Соли казеина называются казеинатами.

Из других фосфопротеидов следует отметить вителлин, который входит в состав желтка куриного яйца.

Нуклеопротеиды. Содержатся они в клеточных ядрах. При осторожном гидролизе они расщепляются на белки и нук­леиновые кислоты.

Нуклеиновые кислоты являются весьма сложными веще­ствами, расщепляющимися при гидролизе на фосфорную кис­лоту, углеводы и азотсодержащие органические вещества групп пиримидина и пурина.

Хромопротеиды. Под этим названием известны проте­иды, которые представляют собой сочетание белков с окра­шенными веществами. Из хромопротеидов наиболее изучен гемоглобин — красящее вещество красных кровяных шариков. Значение гемоглобина в жизни человека и животных очень ве­лико. Он играет роль переносчика кислорода от легких к тка­ням. Кроме того, гемоглобин вместе с плазмой крови осу­ществляет регуляцию рН крови и перенос оксида углерода(1У) в организме. Характерной особенностью гемоглобина является его способность соединяться с оксидом углерода(П), после чего он теряет способность соединяться с кислородом. Этим объяс­няется ядовитое действие оксида углерода(Н).

Гликопротеиды. Некоторые белки этой группы встреча­ются в слизистых выделениях животных организмов и обус­ловливают свойство этих выделений вытягиваться в нити да­же при сравнительно большом разбавлении. Эти белки образу­ются в подчелюстной железе (подчелюстная железа — одна из слюнных желез), печени, железах желудка и кишечника. Дру­гие гликопротеиды содержатся в хрящах, яичном белке, стек­ловидном теле глаза и т. д.

Исследованные представители гликопротеидов являются сочетанием белков с олиго- или полисахаридами.

Липопротеиды. При гидролизе липопротеиды распада­ются на белок и растворимые н эфире жиры, лецитины и дру­гие фосфатиды. [4]