|
|
Контрольная работа по биохимии. Биохимия_Вариант 6. 3 Пептидная связь
GIVEQCCASVCSLYQLENYCN
| |
FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKA
Важным примером модификации аминокислотных остатков является превращение остатков пролина в остатки гидроксипролина:
  N – CH – CO – N – CH – CO –
C H2 CH2 CH2 CH2
  
CH2 CHOH
Это превращение происходит, причем в значительном масштабе, при образовании важного белкового компонента соединительной ткани – коллагена.
Еще одним весьма важным видом модификации белков является фосфорилирование гидроксогрупп остатков серина, треонина и тирозина, например:
 – NH – CH – CO – – NH – CH – CO –
| |
CH2OH CH2OPO32 –
Аминокислоты в водном растворе находятся в ионизированном состоянии за счет диссоциации амино- и карбоксильных групп, входящих в состав радикалов. Другими словами, они являются амфотерными соединениями и могут существовать либо как кислоты (доноры протонов), либо как основания (акцепторы доноров).
Все аминокислоты в зависимости от структуры разделены на несколько групп:
Ациклические. Моноаминомонокарбоновые аминокислоты имеют в своем составе одну аминную и одну карбоксильную группы, в водном растворе они нейтральны. Некоторые из них имеют общие структурные особенности, что позволяет рассматривать их вместе:
Глицин и аланин. Глицин (гликокол или аминоуксусная к-та) является оптически неактивным – это единственная аминокислота, не имеющая энатиомеров. Глицин участвует в образовании нуклеиновых и желчных к-т, гема, необходим для обезвреживания в печени токсичных продуктов. Аланин используется организмом в различных процессах обмена углеводов и энергии. Его изомер -аланин является составной частью витамина пантотеновой к-ты, коэнзима А (КоА), экстрактивных веществ мышц.
Серин и треонин. Они относятся к группе гидрооксикислот, т.к. имеют гидроксильную группу. Серин входит в состав различных ферментов, основного белка молока – казеина, а также в состав многих липопротеинов. Треонин участвует в биосинтезе белка, являясь незаменимой аминокислотой.
Цистеин и метионин. Аминокислоты, имеющие в составе атом серы. Значение цистеина определяется наличием в ее составе сульфгидрильной ( – SH) группы, которая придает ему способность легко окисляться и защищать организм о веществ с высокой окислительной способностью (при лучевом поражении, отравлении фосфором). Метионин характеризуется наличием легко подвижной метильной группы, использующейся для синтеза важных соединений в организме (холина, креатина, тимина, адреналина и др.)
Валин, лейцин и изолейцин. Представляют собой разветвленные аминокислоты, которые активно участвуют в обмене веществ и не синтезируются в организме.
Моноаминодикарбоновые аминокислоты имеют одну аминную и две карбоксильные группы и в водном растворе дают кислую реакцию. К ним относятся аспарагиновая и глутаминовая к-ты, аспарагин и глутамин. Они входят в состав тормозных медиаторов нервной системы.
Диаминомонокарбоновые аминокислоты в водном растворе имеют щелочную реакцию за сет наличия двух аминных групп. Относящийся к ним лизин необходим для синтеза гистонов а также в ряд ферментов. Аргинин участвует в синтезе мочевины, креатина.
Циклические. Эти аминокислоты имеют в своем составе ароматическое или гетероциклическое ядро и, как правило, не синтезируется в организме человека и должны поступать с пищей. Они активно участвуют в разнообразных обменных процессах. Так фенил-аланин служит основным источником синтеза тирозина – предшественника ряда биологически важных веществ: гормонов (тироксина, адреналина), некоторых пигментов. Триптофан помимо участия в синтезе белка, служит компонентом витамина PP, серотонина, триптамина, ряда пигментов. Гистидин необходим для синтеза белков, является предшественником гистамина, влияющего на кровяное давление и секрецию желудочного сока.
Фосфолипиды, их формулы, свойства и применение в пищевой промышленности.
3.1 Фосфорсодержащие сложные липиды
Фосфорсодержащие сложные липиды называются фосфолипидами. Это наиболее важная группа сложных липидов. Фосфолипиды являются обязательной составной частью растений и животных, их содержание колеблется в широких пределах. Особенно много их в нервной и мозговой тканях (до 30%). Вместе с белками и другими соединениями они участвуют в построении мембран клеток и субклеточных структур (выполняют роль «несущих конструкций»), способствуют переносу химических веществ, а также осуществляют другие функции в биохимических процессах, протекающих в живом организме. В молекуле фосфолипидов имеются заместители двух типов: гидрофильные и гидрофобные. В качестве гидрофильных (полярных) группировок выступают остатки фосфорной кислоты и азотистого основания, а гидрофобных (неполярных) — углеводородные радикалы. Фосфолипиды агрегируют в воде с образованием мицелл, бислойных мембран, липосом:
 
В зависимости от строения «центрального» структурного фрагмента, фосфолипиды могут быть разделены на несколько групп:
триольные и диольные фосфолипиды;
сфинголипиды.
Они наиболее распространены и играют особо важную роль в живых организмах.
Триольные фосфолипиды по названию «центрального» структурного фрагмента называют еще глицерофосфолипидами.
CH2-OY
R2-CO-O-CH О
 R1, R2 – углеводородные радикалы
CH2-O-P-OX
!
O-
Глицерофосфолипиды — бесцветные вещества, без запаха, хорошо растворимы в жидких углеводородах и их галогенпроизводных, отдельные группы различаются растворимостью в спиртах, ацетоне. Обладают оптической активностью. Выделенные из природных объектов фосфолипиды — аморфные вещества, перекристаллизованные из органических растворителей — имеют кристаллическую структуру. Состав жирных кислот фосфолипидов и ацилглицеринов, выделенных из одного и того же сырья, неидентичен. Так, в высокоэруковых сортах рапсового масла содержится около 60% эруковой кислоты, в фосфолипидах — 11—12%. Подавляющее большинство фосфолипидов имеет в своем составе остатки одной насыщенной (в положении 1) и одной ненасыщенной (в положении 2) кислоты.
В зависимости от строения структурных компонентов Y глицерофосфолипиды также можно разделить на несколько групп. Структурными компонентами (как по отдельности, так и вместе взятые) глицерофосфолипидов могут служить
высшие карбоновые кислоты;
высшие альдегиды;
аминокислоты;
азотистые основания;
спирты;
монозы.
Группа алкенильных глицерофосфолипидов, в которых Y = -CH=CH-R1, присутствует главным образом в фосфолипидах животных и человека. На их долю приходится до 30-40% фосфолипидов мозга, сердечной мышцы. Обнаружены они и в составе растений, микроорганизмов.
Фосфолипиды, содержащие два ацильных радикала, в которых Y = -CO-R1, значительно больше распространены в природе, имеют большее народнохозяйственное и биологическое значение, чем фосфорсодержащие плазмалогены.
Ацильные глицерофосфолипиды, в зависимости от компонента Х, подразделяются на:
фосфатидные (фосфатидиновые) кислоты;
фосфатидилэтаноламины (цефалины);
фосфатидилхолины (лецитины);
фосфатидилсерины;
фосфатидилинозиты и др.
Фосфатидные (фосфатидиновые) кислоты, в которых компонент Х = -Н имеют наиболее простое строение из ацильных глицерофосфолипидов и широко распространены в природе.
Фосфатидилэтаноламины представляют собой ацильные глицерофосфолипиды содержащие остаток этаноламина НО-CH2-CH2-NH2, а Х = -CH2-CH2-NH2 или -CH2-CH2-NH3+. Их содержание в фосфолипидах масличных семян и животных тканях достигает 20-25%.
Фосфатидилхолины представляют собой ацильные глицерофосфолипиды содержащие остаток аминоспирта холина HO-CH2-CH2-+N(CH3)3(OH)-, а Х = -CH2-CH2-+N(CH3)3 . В организме человека являются участниками иммунного процесса:
Их содержание в фосфолипидах масличных семян и животных достигает 30-50%.
Фосфатидилсерины представляют собой ацильные глицерофосфолипиды содержащие остаток аминокислоты серина HO-CH2-CH(NH2)-COOH, а Х = -CH2-CH COOH -+NH3. В тканях живых организмов фосфатидилсерины присутствуют в виде солей калия, натрия и магния.
Фосфатидилинозиты представляют собой ацильные глицерофосфолипиды содержащие остаток циклического спирта – инозита, из восьми возможных изомеров которого в фосфатидилинозитах обнаружена только одна форма – миоинозит. Строение фосфатидилинозитов может быть представлено следующей формулой:
Гидроксильные группы могут содержать остатки кислот различного строения, углеводов и некоторых других соединений. Такие производные фосфатидилинозитов называются фосфоинозитиды и участвуют в работе регуляторных механизмов клетки: при воздействии на клетку ряда гормонов происходит расщепление фосфоинозитидов, а образующиеся инозитолтрифосфат и диглицериды, выступают в качестве внутриклеточных мессенджеров, обеспечивающих метаболический ответ клетки на внешний регуляторный сигнал. Фосфоинозитиды содержащие остатки моноз (чаще всего галактозы, арабинозы) можно рассматривать как гликофосфолипиды.
Сфинголипиды широко представлены в живом организме, участвуют в построении мембран, в сложных процессах, связанных с нервной деятельностью животных.
Сфинголипидами называется группа сложных липидов у которых «центральным» структурным фрагментом являются алифатические аминоспирты, из которых наиболее распространены сфингозин и церебрин (фитосфингозин).
CH3-(CH2)12-CH=CH-CH-OH CH3-(CH2)12-CH2-CH-CH-OH
CH-NH2 HO CH-NH2
CH2-OH CH2-OH
Сфинголипиды делятся на две большие группы:
фосфорсодержащие сфинголипиды;
гликосфинголипиды.
Фосфорсодержащие сфинголипиды при гидролизе обязательно дают, в качестве одного из компонентов, фосфорную кислоту. Строение фосфорсодержащих сфинголипидов может быть представлено следующей формулой:
CH3-(CH2)12-CH=CH-CH-OH
R-CO-NH-CH О
CH2-O- P-OX
O-
Входящие в эту группу липидов остатки высших карбоновых кислот принадлежат только насыщенным (пальмитиновая, стеариновая, лигноцериновая) или моноеновым (нервоновая) кислотам. Среди этой группы липидов наиболее распространены церамидфосфорилхолины (сфингомиелины) – соединения, содержащие остатки холина: Х = -CH2-CH2-+N(CH3)3. При болезни Нимана-Пика в клетках больного отсутствует фермент лизосом-сфингомиелиназа или же его активность значительно снижена. В лизосомах накапливаются сфингомиелины— типичный вариант лизосомных болезней накопления. Поражаются селезенка, печень, мозг, почки и др. органы. Для больных характерна задержка умственно и физического развития, нарушения функций различных органов. Последствия - ранняя смерть.
Отличительной особенностью химического поведения этой группы сфинголипидов является их относительная устойчивость к щелочному и кислотному гидролизу. Интересен факт, что содержание фосфорсодержащих сфинголипидов в организме животных увеличивается по мере эволюции его нервной системы: у млекопитающих их до 10% от суммы липидов, у рыб – 1-2%.
6.2 Эмульгаторы на основе лецитинов
Наиболее популярными в этой группе являются природные лецитины (Е 322), имеющие синтетический аналог под названием аммониевые фосфатиды (Е 442).
В соответствии с директивой Европейского Совета лецитины представляют собой смесь фракций фосфатидов, полученную из животных или растительных объектов физическими методами, включающими использование ферментов, в которой содержание веществ, нерастворимых в ацетоне (собственно фосфолипидов), составляет не менее 56-60%. Основным источником промышленного получения лецитинов для пищевой промышленности являются масличные культуры (соя, подсолнечник), откуда их выделяют при гидратации масел. Их применяют при производстве хлеба, мучных кондитерских изделий, шоколада, напитков, мороженого, салатных соусов. Установлено, что введение лецитина в рацион питания человека в течение длительного времени не сопровождается какими-либо неблагоприятными последствиями.
Синтетические фосфолипиды (второе название — Твин 65) представляют собой сложную смесь аммониевых или натриевых солей различных фосфатидных кислот с триглицеридами, являющихся продуктами взаимодействия ортофосфорной кислоты с одним, двумя или тремя остатками ацетилглицеринов. По своему составу они отличаются от природных отсутствием в их молекулах азотистых оснований. Применение в шоколадном производстве позволяет экономить масло-какао, в маргариновой — получать низкожирные маргарины с содержанием жировой фазы 40-50 %. В производстве маргарина применяют эмульгатор марки Т-Ф - смесь эмульгатора Т-1 и фосфатидных концентратов (3:1). В отличие от своих природных аналогов аммониевые фосфатиды не имеют статуса совершенно безвредных, применение их в пищевых продуктах регламентируется соответствующими директивами. В основе получения синтетических аналогов лежит глицеролиз растительных масел и жиров с последующим фосфорилированием образовавшихся неполных ацилглицеринов фосфорным ангидридом и нейтрализацией кислотных форм газообразным аммиаком.
В отличие от большинства других пищевых добавок препараты фосфолипидов обладают высокой физиологической эффективностью, связанной с уменьшением уровня холестерина, улучшением функции печени и состояния центральной и периферической нервной системы, торможением процессов старения организма и нормализацией иммунобиологической реактивности организма. И хотя диетологи не относят фосфолипиды к незаменимым факторам питания, они являются физиологически ценными компонентами пищи, суточная потребность в которых составляет около 5 г.
Принципиально возможны два способа модификации стандартных фосфолипидов — ферментативный и химический.
Продукты ферментативной модификации фосфолипазами А и В (гидролизованные фосфолипиды) представляют собой лизоформы (ли-зофосфатидилхолин, лизофосфатидилэтаноламин, и т. д.), полученные направленным отщеплением. Под действием фосфолипазы В деэтерификация идет и в первом, и во втором положении; фосфолипазы С и D, не затрагивая ацилов высших жирных кислот, осуществляют гидролиз в фосфорнокислой группе и приводят к образованию диацилглицеринов (фосфолипаза С) или фосфатидных кислот (фосфолипаза D):
Химическая модификация возможна по двум направлениям, к которым относятся:
обработка пероксидом водорода в присутствии молочной кислоты с образованием гидроксилированных лецитинов:
получение ацетилированных производных:
Все приемы модификации фосфолипидов приводят к изменению поверхностной активности, определяющей технологические функции фосфолипидов в различных пищевых системах.
Фосфолипиды представляют собой сложные эфиры многоатомных спиртов глицерина или сфингозина с высшими жирными кислотами и фосфорной кислотой. В состав фосфолипидов входят также азотсодержащие соединения: холин, этаноламин или серин. В зависимости от того, какой многоатомный спирт участвует в образовании фосфолипида (глицерин или сфингозин), последние делят на 2 группы: глицерофосфолипиды и сфинго-фосфолипиды. Необходимо отметить, что в глицерофосфолипидах либо холин, либо этаноламин или серин соединены эфирной связью с остатком фосфорной кислоты; в составе сфинголипидов обнаружен только холин. Наиболее распространенными в тканях животных являются глицерофосфолипиды.
|
|
|
Скачать 1.43 Mb.