Функции некоторых белков в организме

Функции белков	Виды белков
Катализаторы химических реакций	ферменты
Строительные ткани организма	коллаген
Образование мышечной ткани и регуляция работы мышц	актин, миозин
Регуляция биосинтеза белков и нуклеиновых кислот	гормоны
Переносчики вещества по организму	гемоглобин, миоглобин
Преобразование и утилизация энергии	родопсин, цитохромы
Накопление запасов энергии и вещества	проламины
Защита от чужеродных клеток	иммуноглобулин
Противовирусные функции	интерферон
Системы свертывания крови	тромбин, фибрин

 

Белки служат питательными веществами. В семенах многих растений (пшеница, кукуруза, бобовые, рис и др.), в мясе животных содержатся белки. К белкам относятся также альбумин – основной компонент яичного белка и казеин – главный белок молока.

В человеческом организме насчитывается около 10 тыс. молекул белков – катализаторов (ферментов), при воздействии которых осуществляется быстрый гидролиз пептидных связей.

Существуют белки, участвующие в регуляции клеточной и физиологической активности. К подобным белкам относятся многие гормоны, такие как инсулин, регулирующий обмен глюкозы, и гормон роста.

Особый вид белков наделяет организм способностью изменять форму и сокращаться. За эту функции отвечают входящие в структуру мышц актин и миозин. Опорную и защитную функции выполняют белки, скрепляющие органы и придающие им прочность. Наша кожа представляет собой белок – коллаген, а волосы и ногти состоят из прочного нерастворимого белка – кератина.

Первый белок, у которого расшифровали первичную структуру, был инсулин (1954 г.). Инсулин регулирует количество сахара в крови. Его молекула состоит из двух полипептидных цепочек, одна из которых содержит 21 аминокислотный остаток, а другая – 30 остатков. Цепочки соединены двумя дисульфидными мостиками (−S−S−). Для медицинских целей инсулин получают из поджелудочной железы животных. В настоящее время осуществлен полный химический синтез инсулина человека с применением генной инженерии.

Перечень функций белков позволяет отнести живые организмы к форме существования белковых тел.

 

 

Краткий итог темы

1. Нефть и природный газ – основные природные ресурсы для получения вещества и энергии. Ядерная и гидроэнергетика существенно уступают электростанциям, сжигающим природное органическое топливо.

2. Промышленное производство полимерных материалов, лекарств, лаков, красок стало возможным только благодаря химической переработке нефти.

3. Среди биополимеров целлюлоза– один из наиболее распространенных возобновляемых природных веществ в мире живых систем. Естественный ежегодный прирост различных пород деревьев в лесах, а также хлопка, льна и других растений на сельскохозяйственных полях служит ресурсом для промышленной переработки и получения биополимеров.

4. Расшифровка структуры такого биополимера, как дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) позволила объяснить способ хранения и воспроизведения генетической информации, записанной в структуре ДНК живого организма.

5. Открылись перспективы использования генетической информации конкретного человека для генной терапии наследственных заболеваний, а также лечения диабета, гипертонии, прицельного уничтожения раковых клеток и т.д.

6. Генная инженерия как новая отрасль молекулярной биологии и биохимии направлена на практическую реализацию знаний о ДНК растений, животных и микробов для целенаправленного создания новых комбинаций генетического материала, способного размножаться в клетке-хозяине и синтезировать интересующие человека соединения.

Термины для запоминания

Алкадиены – углеводороды, в которых, кроме s-связей, содержатся две двойные связи (p-связи).

Алканы – углеводороды с линейным и разветвленным строением углеродных цепей, в которых углеродные атомы соединены простыми (одинарными) s-связями.

Алкены – углеводороды, в которых, кроме s-связей, содержится одна p-связь.

Алкины – углеводороды, содержащие в молекуле одну тройную связь.

Аминокислота – молекула, в углеводородном радикале которой присутствуют карбоксильная и аминогруппа.

Арены – ароматические углеводороды,содержащие в молекуле одну или несколько циклических группировок, называемых бензольными кольцами.

Белки – природные высокомолекулярные соединения, полимерные цепи которых построены из остатков аминокислот, соединенных пептидными связями.

Бензин – смесь углеводородов, выкипающая при разгонке нефти в интервале температур 40 – 185 ^оС и содержащая до 70% ациклических углеводородов с преимущественным содержанием н-гептана (С₇Н₁₆) и изооктана (С₈Н₁₈).

Биополимеры – природные высокомолекулярные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и их производные, выполняющие разнообразные биологические функции в живом организме.

Битум – дисперсная система, состоящая из твердых частичек дисперсной фазы (асфальтенов), распределенных в дисперсионной среде (нефтяные масла и смолы).

Высокомолекулярные соединения, или полимеры – соединения с молекулярной массой порядка 10⁴ – 10⁶ г/моль. Длина макромолекул полимера обычно превосходит поперечное сечение примерно в 1000 раз.

Ген – участок молекулы ДНК, или единица наследственного материала, обеспечивающая формирование какого-либо признака организма и его передачу в ряду поколений.

Генная инженерия – направление исследований в генетике с целью перестройки генов живых организмов и управления наследственностью.

Гетероциклические соединения – органические соединения, молекулы которых содержат в цикле наряду с атомами углерода и водорода, один или несколько атомов таких элементов, как азот N, кислород О и сера S.

Гудрон – вязкая жидкость черного цвета или твердая масса, образующаяся в качестве остатка в результате отгонки из нефти углеводородов, выкипающих при температурах до 600 ^оС. Его применяют при изготовлении дорожных и строительных битумов.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – биополимер с функциями хранения и воспроизведения генетической информации, записанной в структуре ДНК.

Дизельное топливо – смесь углеводородов, выкипающая при разгонке нефти в интервале температур 180–360⁰С. Используется в двигателях внутреннего сгорания.

Керосин – смесь алканов, циклоалканов и бициклических ароматических соединений, например нафталина, выделяемая в результате перегонки нефти в интервале температур 110 – 320 ^оС.

Крахмал – полисахарид, накапливающийся в растениях. Представляет собой смесь двух полимеров, построенных из a-D-глюкопиранозных фрагментов [С₆Н₁₀О₅] _m, где m =200-1000. В макромолекулах крахмала сочетаются линейные (амилаза) и разветвленные (амилопектин) цепи.

Мазут – темно-коричневая жидкость, которая используется в основном в качестве топлива для паровых котлов. Мазут содержит нефтяные смолы, асфальтены, карбены, карбоиды и металлы (главным образом V, Ni, Fe), а также серу и азотсодержащие органические соединения.

Наполнители – твердые или газообразные вещества, изменяющие структуру и механические свойства пластмассы. Формование полимера со стекловолокном дает прочный материал - стеклопластик, использование в качестве наполнителя пузырьков газа позволяет получить легкие пластмассовые изделия – пенопласты.

Нефть – светлая или почти черная природная смесь жидких органических соединений – алифатических, алициклических, ароматических и гетероциклических углеводородов.

Нефтяные масла – светлые или слегка окрашенные вязкие жидкости выделяются при разгонке нефтяных фракций, кипящих при 300 – 600 ^оС. Используются в качестве смазочных материалов.

Нефтяные смолы – полициклические ароматические соединения, содержащие в гетероциклах такие функциональные группы, как =N–H, –S–H, –COOH и др. Используются главным образом в качестве добавок к строительным битумам, улучшая их пластичность и адгезионные свойства.

Нуклеиновые кислоты – дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты (РНК).

Петролейный эфир – жидкая смесь углеводородов, выделяемая из нефти и выкипающая при температурах до 40 ^оС.

Пиролиз – процесс разложения углеводородов, который осуществляется при высокой температуре без доступа воздуха для получения главным образом непредельных и ароматических углеводородов.

Пластмассы – полимерные материалы, формуемые в изделия в пластическом состоянии обычно при повышенной температуре и под давлением.

Природный газ – смесь углеводородов, состоящая в основном из метана СН₄ (до 98 об. %).

Рибонуклеиновые кислоты (РНК) – полимерные молекулы, считывающие информацию (матричная РНК), участвующие непосредственно в синтезе белка (рибосомная РНК) и снабжающие аминокислотами участки синтеза белка (транспортные РНК).

Углеводороды – органические соединения, состоящие из двух химических элементов – углерода и водорода. Первый представитель углеводородов метан – СН₄.

Целлюлоза – полисахарид, накапливающийся в растениях, полимерная линейная молекула из b-D-глюкопиранозных фрагментов [С₆Н₇О₂(ОН)₃]_n или [С₆Н₁₀О₅]_n, где n = 3000-14000 Входит в состав стенок клеток растений и некоторых микроорганизмов.

Циклоалканы – циклические углеводороды, содержащие только s-связи.

 

Вопросы для проверки знаний

1. Какие углеводороды входят в состав нефти?

2. С какой операции начинается переработка сырой нефти?

3. Перечислите фракции, которые получают при перегонке нефти.

4. Какой процесс называют пиролизом?

5. Какой фрагмент макромолекулы называют её структурным звеном?

6. В чем сущность процесса полимеризации?

7. Существуют ли различия в молекулярных структурах крахмала и целлюлозы?

8. Почему крахмал называют «основным запасным веществом» растений, а целлюлозу основным «конструкционным материалом» растений?

9. Почему из клетчатки можно получить волокно, а из крахмала – нет?

10. Какие вещества называют белками?

11. Какую связь называют пептидной?

12. Чем отличается молекула α-аминокислоты от молекулы белка и в чем сходство между ними?

13. Имеют ли белки температуры плавления и кипения?

14. Почему белки нельзя долго заменять пищей, содержащей только жиры и углеводы?

15. Какую роль играют нуклеиновые кислоты в живом организме?

16. Где в живом организме находится основное количество ДНК?

17. Какое соединение называют нуклеотидом?

18. Назовите основные свойства ДНК.

19. Что такое ген?

20. Какую роль играют в организме РНК?

 

Упражнения

1. Изобразите структурное звено бутадиенового каучука,.

2. В чем различие между синтетическими и природными высокомолекулярными соединениями?

3. Что такое структурное звено в макромолекуле?

4. В чем сущность процесса полимеризации?

5. В чем сущность процесса поликонденсации?

6. *Чем различаются радикальная и ионная полимеризация?

7. *Объясните, чем отличается регулярный полимер от нерегулярного? Приведите примеры.

8. Нормальное содержание глюкозы в крови человека 80-120 мг в 100 мл. Как регулируется содержание глюкозы в крови?

9. Объясните, почему, когда человек работает физически, ему становится жарко?

10. Из 200 г мелких древесных опилок, содержащих 60 % клетчатки, гидролизом получено 36 г глюкозы. Определите массовую долю выхода глюкозы.

11. Длина ДНК в ядре клетки человека 1.5 м. Докажите, что существование ДНК в ядре возможно, несмотря на такую длину.

12. Как вы думаете, каким образом «штампуются» молекулы белков с помощью ДНК, если известно, что ни ДНК, ни РНК по своему химическому составу не похожи на белки?

 

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная

1. Глинка, Н.Л. Общая химия: учебн. пособие для вузов; 30 изд., испр. /М.: Дрофа, 2008. – 728 с.

2. Вольхин, В. В. Общая химия. Основной курс: учебн. пособие, 2-е изд., перераб. и доп. /В. В. Вольхин. – СПб.: Лань, 2008. – 464 с.

3. Вольхин, В. В. Общая химия. Специальный курс: учебн. пособие, 2-е изд., перераб. и доп. /В. В. Вольхин. – СПб.: Лань, 2008. – 448 с.

4. Вольхин, В. В. Общая химия. Избранные главы: учебн. пособие, 2-е изд., перераб. и доп. /В. В. Вольхин. – СПб.: Лань, 2008. – 384 с.

5. Семчиков, Ю. Д. Высокомолекулярные соединения: учеб. для вузов /Ю. Д. Семчиков. – Н. Новгород: изд. ННГУ им. Н. И. Лобачевского; М.: Изд. центр «Академия», 2003. – 368 с.

 

Дополнительная

1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: учебник для вузов /Ю.А. Ершов, В. А. Попков, А. С. Берлянд и др.; под ред. Ю. А. Ершова. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Высш шк., 2000. – 560 с.

2. Коровин, Н.В. Общая химия / Н.В. Коровин. – М.: Высш. шк., 2003. – 557 с.

3. Тюкавкина, Н.А. Биоорганическая химия / Н.А. Тюкавкина, Ю. И. Бауков. – М.: Дрофа, 2008. – 544 с.

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………3

Тема 1. Фазовые превращения вещества………………………………...5

1.1. Однокомпонентные системы…… …………………….....7

1.2. Двухкомпонентные системы…………………………….15

Краткий итог темы………………………………………18

Термины для запоминания………………………..…….20

Вопросы для проверки знаний………………………….20

Упражнения……………………………………………...21

Тема 2. Дисперсные системы………………………………………........22

2.1. Классификация дисперсных систем……………………..22

2.2. Поверхностное натяжение……………………………….28

2.3. Процессы на границе раздела фаз……………………….31

Адгезия……………………………….…………………..32

Адсорбция………………………………………………..33

2.4. Поверхностно активные вещества (ПАВ)………………38

2.5. Наночастицы………………………………………….......41

Краткий итог темы………………………………………43

Термины для запоминания………………………...........44

Вопросы для проверки знаний……………….................46

Упражнения……………………………………………...46

 

Тема 3. Растворы………………………………………............................47

3.1. Способы выражения концентрации раствора………….49

Растворимость…………………………………………...51

3.2. Термодинамика процесса растворения…………………51

Растворимость твердых веществ в воде……………….52

Растворимость органических жидкостей в воде……...53

Растворимость газов в воде. Закон Генри…………......54

3.3. Физические свойства растворов. Закон Рауля…………57

Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа………….61

Краткий итог темы………………………………………63

Термины для запоминания………………………...……64

Вопросы для проверки знаний……………………….....64

Упражнения……………………………………………...65

Тема 4. Растворы электролитов………………........................................66

4.1. Электролитическая диссоциация……………………….66

4.2. Реакции электролитов…………………………………...72

4.3. Превращение энергии химической реакции в

электрическую энергию………………………………...77

4.4. Электродные потенциалы и электродвижущая сила......81

Вычисление электродных потенциалов……………….84

4.5. Источники превращения энергии химической

реакции в электрическую энергию…………………….86

Гальванические элементы… …...……………………...86

Топливные элементы……....…………………………...88

Аккумуляторы……………….…..……………………...88

4.6. Превращение электрической энергии

в электролизерах………………………………………..90

Промышленное получение натрия…………………….90

Промышленное получение алюминия………………...91

Промышленное получение хлора, щелочи и

водорода………………………………………………....93

Очистка (рафинирование) меди………………………..96

Краткий итог темы……………………………………...98

Термины для запоминания………………………...…...99

Вопросы для проверки знаний………………………...100

Упражнения…………………………………………….101

Тема 5. Металлы………………………………………………………..102

5.1. Физические свойства металлов………………………..104

5.2. Химические свойства металлов……………………….106

5.3. Металлы s -элементов…………………………………..109

5.4. Металлы р -элементов…………………………………..111

5.5. Металлы d -элементов…………………………………..113

5.6. Коррозия металлов. Защита от коррозии……………..118

5.7. Металлы f -элементов…………………………………..121

5.8. Ядерные реакции……………………………………….124

Атомная бомба…………………………………………125

Атомная электростанция……………………………...126

Краткий итог темы…………………………………….129

Термины для запоминания………………………...…..130

Вопросы для проверки знаний………………………...131

Упражнения…………………………………………….131

Тема 6. Неметаллы……………………………………………………...133

6.1. Элементы 18 группы. Благородные газы……………..134

6.2. Элементы 17 группы. Галогены……………………….134

6.3. Элементы 16 группы. Кислород. Сера………………...137

6.4. Элементы 15 группы. Азот…………………………….138

6.5. Элементы 14 группы. Углерод. Кремний……………..139

Углерод…………………………………………………139

Аллотропия углерода………………………………….141

Кремний. Силикаты и алюмосиликаты………………144

Краткий итог темы…………………………………….150

Термины для запоминания………………………...…..151

Вопросы для проверки знаний………………………...152

Упражнения…………………………………………… 152

Тема 7. Органические соединения…………………………………….153

7.1. Классификация органических соединений……...........155

7.2. Нефть и природный газ…………………………...........157

Петролейный эфир…………………………………….157

Бензин…………………………………………………..157

Керосин………………………………………………...158

Дизельное топливо…………………………………….159

Нефтяные масла и смолы……………………………..160

Мазут, гудрон, битум…………………………………160

Природный газ…………………………………………161

7.3. Высокомолекулярные соединения (полимеры)………162

Полиэтилен…………………………………………….163

Полипропилен…………………………………………164

Тетрафторэтилен (тефлон)……………………………165

Поливинилхлорид……………………………………..165

Полистирол…………………………………………….166

Полиметилметакрилат………………………………...167

Полиакрилонитрил…………………………………….168

7.4. Биополимеры……………………………………………168

Целлюлоза……………………………………………...168

Крахмал………………………………………………...170

Нуклеиновые кислоты………………………………...170

Генная инженерия……………………………………..175

Белки……………………………………………………176

Краткий итог темы…………………………………….181

Термины для запоминания………………………...….182

Вопросы для проверки знаний………………………..185

Упражнения……………………………………………186

Список рекомендуемой литературы……………………….189