11.Общая характеристика класса растительных белков. Белки растений, их состав, структура и функции.
Белки — высокомолекулярные азотистые органические вещества, построенные из аминокислот и играющие фундаментальную роль в структуре и жизнедеятельности организмов. Белки – основная и необходимая составная часть всех организмов. Именно Белки осуществляют обмен веществ и энергетические превращения, неразрывно связанные с активными биологическими функциями. Сухое вещество большинства органов и тканей человека и животных , а также большая часть микроорганизмов состоят главным образом из белков (40-50%), причем растительному миру свойственно отклонение от этой средней величины в сторону понижения, а животному – повышения. Микроорганизмы обычно богаче белком (некоторые же вирусы являются почти чистыми белками). Таким образом, в среднем можно принять, что 10% биомассы на Земле представлено белком, то есть его количество измеряется величиной порядка 10 12 — 10 13 тонн. Белковые вещества лежат в основе важнейших процессов жизнедеятельности.
При изучении состава белков было установлено, что все они построены по единому принципу и имеют четыре уровня организации: первичную, вторичную, третичную, а отдельные из них и четвертичную структуры.
Представляет собой линейную цепь аминокислот (полипептид), расположенных в определенной последовательности с четким генетически обусловленным порядком чередования и соединенных между собой пептидными связями.
Вторичной структурой называют конформацию, которую образует полипептидная цепь, соединенная водородными связями. Для высокомолекулярных белков характерна структура спирали.
Третичная структура формируется в результате нековалентных взаимодействий (электростатические, ионные, силы Ван-дер-Ваальса и др.) боковых радикалов, обрамляющих a-спирали и b-складки, и непериодических фрагментов полипептидной цепи. Среди связей, удерживающих третичную структуру, следует отметить:
а) дисульфидный мостик (–S–S–) между двумя остатками цистеина;
б) сложноэфирный мостик (между карбоксильной группой и гидроксильной группой);
в) солевой мостик (между карбоксильной группой и аминогруппой);
г) водородные связи между группами -СО — и -NH-;
Третичной структурой объясняется специфичность белковой молекулы, ее биологическая активность.
Четвертичная структура ( клубок белков)
Четвертичная структура стабилизируется в основном силами слабых воздействий:
а) водородная; б) гидрофобная; в) ионные; г) ковалентные (дисульфидные, пептидные)
Белки выполняют чрезвычайно важные и многообразные функции. Это возможно в значительной мере благодаря разнообразию форм и состава самих белков. Одна из важнейших функций белковых молекул — строительная (пластическая). Белки входят в состав всех клеточных мембран и органоидов клетки. Преимущественно из белка состоят стенки кровеносных сосудов, хрящи, сухожилия, волосы и ногти. Громадное значение имеет каталитическая, или ферментативная, функция белков. Специальные белки — ферменты способны ускорять биохимические реакции в клетке в десятки и сотни миллионов раз. Известно около тысячи ферментов. Каждая реакция катализируется своим особым ферментом. Подробнее вы узнаете об этом ниже. Двигательную функцию выполняют особые сократительные белки. Благодаря им двигаются реснички и жгутики у простейших, перемещаются хромосомы при делении клетки, сокращаются мышцы у многоклеточных, совершенствуются другие виды движения у живых организмов. Важное значение имеет транспортная функция белков. Так, гемоглобин переносит кислород из легких к клеткам других тканей и органов. В мышцах эту функцию выполняет белок миоглобин. Белки сыворотки крови способствуют переносу липидов и жирных кислот, различных биологически активных веществ. Транспортные белки в наружной мембране клеток переносят различные вещества из окружающей среды в цитоплазму. Специфические белки выполняют защитную функцию. Они предохраняют организм от вторжения чужеродных белков и микроорганизмов и от повреждения. Так, антитела, вырабатываемые лимфоцитами, блокируют чужеродные белки; фибрин и тромбин предохраняют организм от кровопотери. Регуляторная функция присуща белкам — гормонам. Они поддерживают постоянные концентрации веществ в крови и клетках, участвуют в росте, размножении и других жизненно важных процессах. Например, инсулин регулирует содержание сахара в крови. Белкам присуща также сигнальная функция. В мембрану клетки встроены белки, способные изменять свою третичную структуру в ответ на действие факторов внешней среды. Так происходит прием сигналов из внешней среды и передача информации в клетку. Белки могут выполнять энергетическую функцию, являясь одним из источников энергии в клетке.
Белки, или, как их иначе называют, протеины, имеют очень сложное строение и являются наиболее сложными из питательных веществ. Белки — обязательная составная часть всех живых клеток. В состав белков входят: углерод, водород, кислород, азот, сера и иногда фосфор. Наиболее характерно для белка наличие в его молекуле азота. Другие питательные вещества азота не содержат. Поэтому белок называют азотосодержащим веществом.
Источник
1. Химический состав растений
Вода нужна растениям для протекания всех жизненных процессов. Поэтому в живых, активно функционирующих клетках содержание воды высокое. В молодых клетках растущих органов её количество может составлять более \(90\) %, а в старых, одревесневших стеблях воды намного меньше, всего около \(50\) % от общей массы.
Содержание воды, органических и минеральных веществ в разных органах тоже значительно отличается. Например, в плодах огурцов воды до \(96\) %, а в вызревших семенах — меньше \(10\) %.
Сухое вещество растений состоит на \(5\)-\(10\) % из минеральных веществ и на \(90\)-\(95\) % — из органических. Больше всего органических веществ содержат семена.
Самые важные органические соединения — это белки, углеводы и жиры. Сравним их содержание в семенах некоторых растений.
Из данных таблицы следует, что количество веществ в семенах растений разное. Больше всего белков содержат семена фасоли, подсолнечника и гороха. Углеводов много в семенах пшеницы, риса и кукурузы, а жиров — в семенах подсолнечника.
В растениях содержатся в небольших количествах также и некоторые другие органические вещества, например, витамины .
В теле растения вещества служат строительным материалом, из них состоят клетки. Минеральные и органические вещества участвуют во всех процессах, которые постоянно происходят в растительном организме. Если какого-то вещества недостаточно, то нарушается нормальная жизнедеятельность растения и оно может погибнуть.
Много белка в бобовых растениях — фасоли, горохе, чечевице. Углеводы и белки в больших количествах находятся в муке и крупах, которые получают из зерновых культур: ячменя, проса, риса, пшеницы, ржи, кукурузы, гречихи и других. Жиры (растительные масла) производят из семян масличных растений: подсолнечника, рапса, хлопчатника, льна, арахиса.
Растения нужны и для получения многих промышленных товаров: лекарств, косметических средств, каучука, бумаги.
Источник
18. Белки растений, их состав, структура и функции. Содержание в растениях. Питательная ценность.
Белки являются сложными биополимерами, мономером которых являются аминокислоты. В белковых молекулах в силу их сложного пространственного строения имеются следующие химические и физические связи между отдельными группами мономеров:
Белки имеют трех-четырехуровневую структурную организацию в зависимости от сложности молекулы.
Первичная структура белковой молекулы — это та последовательность аминокислот, которая закодирована в генотипе организма.
Вторичная структура белковой молекулы — это свертывание молекулы белка в пространстве за счет нековалентных водородных связей между соседними аминокислотами.
Третичная структура белковой молекулы — это фиксирование спирали полипептидной цепочки за счет взаимодействия боковых групп аминокислот и образования гидрофобных и электростатических связей постоянной пространственной структуры. Пространственное расположение белковых молекул бывает в основном двояким: нитевидная форма или округлая форма, хотя возможны и другие формы молекулы. В основном по конфигурации белковые молекулы делят на фибриллярные и глобулярные. У всех белков имеются три уровня организации структуры молекулы.
Четвертичная структура белковой молекулы присуща только сложным белкам, состоящим из нескольких белковых молекул. При этом несколько полностью пространственно организованных белков соединяются между собой, часто с помощью иона, гема или другого объединяющего элемента, образуя биологически активный белок. Связи, объединяющие несколько белковых молекул в одну чаще всего бывают водородными, ионными или гидрофобными. Типичным примером такой молекулы является молекула гемоглобина (из курса микробиологии — молекула леггемоглобина).
Функции белков. Поскольку белки занимают ведущее место в составе органических веществ в клетке, то и их функции крайне разнообразны. Белки являются в клетке:
ферментами (т.е. ведут катализ биохимических реакций),
структурными (строительными) молекулами,
транспортными молекулами (перенос кислорода, углекислого газа, жиров, железа и т.д.),
сократительными (мышечными) молекулами,
Содержание белков у высших наземных растений может подниматься до 10%, но в среднем составляет 3% или менее.
Белки растительного происхождения являются замечательным источником белка, поскольку снижают общее потребление насыщенных жиров и холестерина, но лишь при условии их комбинирования, чтобы организм получал полный набор незаменимых аминокислот.
Среди популярных в этом отношении продуктов — бобовые, орехи и соя. Помимо этого, растительный протеин также имеется в виде волокон, получаемых из соевой муки. При этом происходит изоляция протеинов, и такой продукт называется структурированным растительным белком (TVP). Он в основном применяется как альтернатива мясу в вегетарианских хот-догах, гамбургерах, «куриных» брикетах и тд. Это низкокалорийный и низкожирный источник растительного белка. Растительные продукты также обеспечивают организм другими полезными веществами, включая фитохимические вещества и клетчатку, которые также имеют большую ценность в рационе.
Источник