تحديد تكوين الأحماض الأمينية. تحديد تكوين الأحماض الأمينية في الحليب. تحديد الأحماض الأمينية بواسطة كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة

الدليل التعليمي

للتحضير المستقل

إلى الفصول الدراسية

في الكيمياء الحيوية

للطلاب الدارسين في التخصص

طب الأطفال

الجزء الأول

المجلس المنهجي المركزي

أكاديمية سمولينسك الطبية الحكومية

سمولينسك

UDC: 612.015.

المراجعون: دكتور في العلوم الطبية البروفيسور أ.س. سولوفييف

دكتور في العلوم الطبية البروفيسور أو.ف. مولوتكوف

الدليل التربوي والمنهجي للإعداد الذاتي لدروس الكيمياء الحيوية للطلبة الدارسين في تخصص طب الأطفال.

الجزء الأول / ت.ج. ماكارينكو، ك. ماجينكوفا

سمولينسك SGMA. 2012. - 92 ص.

يحتوي الدليل على ملخص موجز للمادة النظرية لبرنامج الكيمياء الحيوية التي لم يتم تضمينها في دورة المحاضرة، واختبارات لاختبار المعرفة، والمشكلات الظرفية، وأسئلة الامتحانات. ويتضمن الدليل أيضًا أسئلة متخصصة حول خصائص التمثيل الغذائي عند الأطفال. يتكون الدليل من جزأين وفقًا للمنهج الدراسي للفصلين الدراسيين الثالث والرابع. الدليل مخصص للطلاب الذين يدرسون في تخصص طب الأطفال.

مجلس مؤسسة الدولة التعليمية للميزانية للتعليم المهني العالي SGMA Roszdrav في الاتحاد الروسي

موضوعات دورة المحاضرة في الكيمياء الحيوية (43 ساعة)

1. مقدمة في الكيمياء الحيوية.

2. التنظيم الهيكلي للبروتينات.

3. الخصائص الفيزيائية والكيميائية للبروتينات.

4. هيكل وآلية عمل الإنزيمات.

5. خصائص الانزيمات.

6. الأكسدة داخل الميتوكوندريا. تبادل الطاقة.

7. الأكسدة خارج الميتوكوندريا.

8. المسارات العامة للتقويض.

9. الأكسدة اللاهوائية للكربوهيدرات.

10. الأكسدة الهوائية للكربوهيدرات. استحداث السكر.

11. بينتوسو - مسار الفوسفات.

12. استقلاب الجلسرين الثلاثي والجلسرين الفوسفوليبيد

13. استقلاب الكولسترول والشحميات السفينجولية.

14. العلاقة بين استقلاب الدهون والكربوهيدرات. أجسام خلونية.

15. المسارات العامة لاستقلاب الأحماض الأمينية في الأنسجة.

16. طرق تحييد الأمونيا في الأنسجة.

17. تبادل الفينيل ألانين والتيروزين.

18. تبادل نيوكليوتيدات البيورين والبيريميدين.

19. الكيمياء الحيوية للهرمونات.

20. الكيمياء الحيوية للكريات الحمراء. تبادل بروتينات الدم.

21. الخصائص الفيزيائية والكيميائية للدم. وظيفة الدم التنفسية.

22. تخثر الدم وأنظمة منع تخثر الدم.

23. تبادل الماء والملح.

مواد للعمل المستقل للطلاب

(72 ساعة من العمل اللامنهجي)

الدليل مخصص للعمل المستقل اللامنهجي في الكيمياء البيولوجية لطلاب كلية طب الأطفال.

يتضمن الدليل ملخصًا للمواد من منهج الكيمياء الحيوية لطلاب الطب والتي لم يتم تضمينها في دورة المحاضرات الصفية. للطلاب الذين يدرسون في تخصص طب الأطفال، يتم توفير معلومات إضافية حول خصائص التمثيل الغذائي لدى الأطفال. تُستخدم مهام الاختبار الخاصة بموضوعات الفصل للتحكم المتوسط والنهائي في المعرفة. ومن المتوقع أن يتم مناقشة المشاكل الظرفية في الفصل بمشاركة المعلم. في هذا الصدد، لا يتم توفير التعليقات على المهام الظرفية في الدليل. يحتوي الدليل على قائمة أسئلة الامتحانات في الكيمياء الحيوية.

موضوع الدرس رقم 1

تكوين الأحماض الأمينية للبروتينات. التحلل المائي للبروتين البسيط. الفصل الكروماتوغرافي للأحماض الأمينية

2. أهداف العمل المستقل: توسيع الأفكار حول التنظيم الهيكلي للبروتينات

فهم الوظائف البيولوجية للبروتينات،

معلومات كاملة عن البنية الأولية والثانوية والثالثية والرباعية للبروتينات،

للتعرف على خصوصيات تكوين البروتين للأنسجة في جسم الأطفال،

تنمية مهارة استخدام المعرفة المكتسبة.

4. قائمة الأسئلة والمهام للعمل المستقل

البروتينات عبارة عن مواد عضوية بوليمرية عالية الجزيئية تحتوي على N وتتكون من أحماض أمينية متصلة بواسطة روابط الببتيد ولها تنظيم هيكلي معقد.

ويعود مصطلح "البروتينات" إلى قدرة هذه المركبات على إنتاج رواسب بيضاء. اسم "البروتينات" يأتي من بروتوس (اليونانية) - أولاً، مهم، ويعكس الدور المركزي لهذه الفئة من المواد في الجسم.

محتوى البروتين في جسم الإنسانأعلى من محتوى الدهون والكربوهيدرات. يمثل 18-20٪ من إجمالي كتلة الأنسجة (الكتلة الرطبة). يتم الكشف عن غلبة البروتينات في الأنسجة مقارنة بالمواد الأخرى عند حساب محتوى البروتين لكل كتلة جافة من الأنسجة - 40 - 45٪. يتقلب محتوى البروتين في الأنسجة المختلفة ضمن نطاق معين. أعلى محتوى من البروتين موجود في العضلات الهيكلية (18-23% من الوزن الرطب أو 80% من وزن الأنسجة الجافة). تحتوي الأنسجة الدهنية على نسبة منخفضة من البروتين (6% من وزن الأنسجة الرطبة أو 4% من وزن الأنسجة الجافة).

في الطفولةتختلف الكمية الإجمالية للبروتينات في الجسم وتكوينها عن تلك الموجودة في البالغين. لا يتجاوز محتوى البروتين الإجمالي في جسم الجنين 10٪. ويشكل عند الأطفال حديثي الولادة 10-12% من وزن الجسم. خلال فترة حديثي الولادة، هناك زيادة في عمليات تحلل البروتين لأغراض الطاقة. وبسبب هذا، يتم تقليل محتوى البروتين مؤقتا. في مرحلة الطفولة المبكرة، تسود البروتينات الهيكلية غير الناضجة القابلة للذوبان. مع التقدم في السن، يزداد تمايزها إلى بروتينات وظيفية ناضجة.

الوظائف البيولوجية للبروتيناتمتنوع. ترتبط بخصوصية عالية من البروتين والقدرة على التفاعل مع مختلف الروابط والمستقبلات وهياكل الخلايا.

· الوظيفة البلاستيكية (الهيكلية) - البروتينات جزء من جميع الهياكل الخلوية إلى جانب الأحماض النووية والدهون والكربوهيدرات.

الطاقة - 1 جرام من البروتين يوفر حوالي 4 سعرة حرارية

الوظائف التنظيمية:

أ) الأنزيمية - أكثر من 2000 بروتين عبارة عن محفزات بيولوجية، تنظم معدل التفاعلات الكيميائية في الجسم

ب) الهرمونية - بعض الهرمونات التي تنظم العمليات الكيميائية الحيوية والفسيولوجية في الجسم هي بروتينات

ج) تنظم بروتينات الهيستون الموجودة في الكروماتين نشاط جينات الحمض النووي

د) ينظم بروتين الكالموديولين داخل الخلايا نشاط الإنزيمات المختلفة

· وظيفة الحماية (المناعية). بعض البروتينات (الجلوبيولين المناعي، الإنترفيرون، الليزوزيم) لديها القدرة على ربط المواد الغريبة عن الجسم.

· وظائف محددة:

أ) مقلص (بروتينات العضلات الأكتين والميوسين)

ب) مستقبل الضوء (بروتين الشبكية رودوبسين)

ج) تخثر الدم (عامل تخثر الدم الفيبرينوجين)

د) المستقبل - البروتينات جزء من المستقبلات الخلوية

التركيب الكيميائي للبروتينات

التركيب الأولي للبروتيناتمتنوعة جدا. أنها تحتوي على العديد من المواد الكيميائية. ومع ذلك، فإن العناصر الكيميائية الإلزامية هي الكربون (51 - 55٪)، الأكسجين (21 - 23٪)، النيتروجين (16٪ - القيمة الأكثر ثباتا)، الهيدروجين (6 - 7٪) والكبريت (0.5 - 2٪).

تكوين الأحماض الأمينية للبروتينات. تحتوي البروتينات الطبيعية على أحماض أمينية ألفا، والتي تختلف في بنية الجذر عند ذرة الكربون ألفا.

الاختبارات

1. تشتمل تركيبة البروتينات الطبيعية على عناصر كيميائية: الكالسيوم. كربون. الكلور. هيدروجين. صوديوم. نتروجين. البوتاسيوم . الأكسجين. الكبريت .

كربون. هيدروجين. نتروجين. الأكسجين. الكبريت.

3. تؤدي بدائل الأحماض الأمينية إلى تغيرات كبيرة في الخصائص البيولوجية للبروتينات:

الغلوتامات إلى الأسبارتات. الغلوتامات إلى فالين، والتربتوفان إلى الغلوتامات. فالين إلى لوسين. الجلايسين إلى الأسبارتات. الفينيل ألانين إلى التربتوفان. سيرين إلى ثريونين. الجلايسين إلى ألانين.

4. يمكن الحكم على اكتمال التحلل المائي للبروتين من خلال:

عن طريق إذابة رواسب البروتين المشوه. باختفاء تعكر التحلل المائي. بناءً على تفاعل البيوريت الإيجابي. بناءً على تفاعل النينهيدرين الإيجابي. بناءً على تفاعل النينهيدرين السلبي. وفقًا لرد فعل Adamkiewicz الإيجابي. بناءً على تفاعل البيوريت السالب بناءً على نتائج معايرة الفورمول.

5. يتم تثبيت البنية الثلاثية للبروتين عن طريق الروابط:

نافرة من الماء. الببتيد. ثاني كبريتيد. أيوني .هيدروجين.

6. يتم تثبيت البنية الثانوية للبروتينات عن طريق الروابط:

ثاني كبريتيد. الببتيد. أيوني. نافرة من الماء. هيدروجين.

7. المجموعات الوظيفية القطبية للبروتينات هي:

الكربوكسيل.الميثيل. الفينول . أمين. الكربونيل. إندوليك.

8. تشارك المجموعات الوظيفية من الأحماض الأمينية في تكوين الرابطة الببتيدية:

إبسيلون أمين. ألفا - أمين. بيتا - الكربوكسيل. غاما الكربوكسيل. ألفا - الكربوكسيل. ثيول.

9. البنية الأساسية، أي. تحديد مستويات أعلى من التنظيم الهيكلي للبروتين هو:

أساسي.ثانوي. بعد الثانوي. رباعي.

10. ترجع خصوصية الأنواع الواضحة للبروتينات التي لها نفس الخصائص البيولوجية الطبيعية إلى:

الاختلافات الأساسية في تكوين الأحماض الأمينية. اختلافات كبيرة في الوزن الجزيئي. ملامح التركيب المكاني للجزيئات. عندما تكون الهياكل الأولية متشابهة، هناك بدائل فردية من الأحماض الأمينية المكافئة. عندما تكون الهياكل الأولية متشابهة، هناك بدائل فردية غير متكافئة من الأحماض الأمينية. الاختلافات في تكوين المكونات غير البروتينية.

11. توجد الأحماض الأمينية في الغالب على سطح جزيء البروتين:

الأحماض الأمينية غير القطبية. الأحماض الأمينية القطبية. كلا المجموعتين من الأحماض الأمينية. لا شيء من هذه المجموعات

12. توجد الأحماض الأمينية بشكل رئيسي في عمق جزيء البروتين:

الأحماض الأمينية غير القطبية. الأحماض الأمينية القطبية. لا شيء من هذه المجموعات. كلا المجموعتين من الأحماض الأمينية

13. يتضمن تكوين البنية البروتينية الثالثة ما يلي:

الأحماض الأمينية غير القطبية. الأحماض الأمينية القطبية. كلا المجموعتين من الأحماض الأمينية . لا شيء من هذه المجموعات

14. سبب التغير في ألفة الهيموجلوبين للأكسجين هو:

التغييرات في البنية الثلاثية للبروتومرات. التغييرات في الوضع النسبي للprotomers. التغييرات التعاونية في التشكل البروتومر

15. هل هذا البيان صحيح؟

إبسيلون - تشارك المجموعة الأمينية من الليسين في تكوين رابطة الببتيد

نعم. لا. لا توجد إجابة صحيحة

16. هل هذا البيان صحيح؟

الجذور السيرينية والفالينية لها خصائص محبة للماء

نعم. لا. لا توجد إجابة صحيحة

17. يشارك المرافقون بشكل رئيسي في تكوين وصيانة:

الهيكل الأساسي للبروتينات . البنية الثلاثية للبروتينات . التركيب الثانوي للأحماض النووية

20%. 10-12%. 5%

المهام الظرفية

1. على جزء الببتيد: صور - رابطة الدول المستقلة - ليو - فال - أسب - علاء

قم بتسمية جذور الأحماض الأمينية التي يمكن أن تشارك في تكوين الروابط:

نافرة من الماء. أيوني. ثاني كبريتيد

2. على جزء الببتيد: Tyr – Cis – Leu – Val – Asp – Ala

تشير إلى تكوين مستويات التنظيم الهيكلي للبروتين التي تشارك فيها الروابط التي تشكلها جذور هذه الأحماض الأمينية

3. تم العثور على خلايا دم حمراء على شكل منجل في دم طالب أفريقي تم إدخاله إلى العيادة وهو يعاني من ضيق في التنفس ودوخة وسرعة ضربات القلب وألم في الأطراف.

اشرح سبب تطور هذا المرض.

4. الهيموجلوبين هو بروتين هيموبروتين قليل القسيمات معقد. ما هي التغييرات بعد الترجمة التي تؤدي إلى تكوين بروتين نشط وظيفيا؟

رئيسي

الكيمياء الحيوية. إد. إ.س. سيفيرينا. 2003. ص 9-28، 31-56.

الكيمياء الحيوية. دورة قصيرة مع التمارين والمهام. 2001. ص 7-25.

و انا. نيكولاييف الكيمياء البيولوجية. 2004. ص 16-35،38-43.

التطوير التنظيمي كوشمانوفا. دليل التمارين المعملية في الكيمياء الحيوية. 1983. ص 15-19، 19-24.

مادة المحاضرة

إضافي

تي تي. بيريزوف، ب.ف. كوروفكين. الكيمياء البيولوجية. 1990. ص 10-41، 49-59.

آر موراي وآخرون "الكيمياء الحيوية البشرية". م. "السلام". 1993. ص. 21-51(1)

ماكارينكو تي جي، ستونزهاس إن إم. الأدلة التعليمية والمنهجية "الخصائص البيوكيميائية لجسم الطفل". سمولينسك 2001. 2007.

ماكارينكو تي جي، ستونزهاس إن إم. كتاب مدرسي أوصت به المؤسسة التعليمية التعليمية "ملامح التمثيل الغذائي عند الأطفال حديثي الولادة والرضع". سمولينسك 2012.

أ. ميدفيديف "تم اكتشاف الحمض الأميني الثاني والعشرين المشفر وراثيا" // Vopr. عسل. كيمياء. 2002. رقم 5 -. مع. 432

موضوع الدرس رقم 2

التفاعلات الرسوبية للبروتينات.

طرق التحديد الكمي للبروتينات

2 . أهداف العمل المستقل: توسيع المعرفة حول الخواص الفيزيائية والكيميائية الأساسية للبروتينات وأهميتها الطبية التطبيقية، وحول الطرق المستخدمة في الممارسة المخبرية للتحديد الكمي للبروتينات في السوائل البيولوجية

3. مهام العمل المستقل:

تكون قادرة على تقييم الأهمية الطبية الحيوية للخصائص الفيزيائية والكيميائية الأساسية لمحاليل البروتين،

تعرف على محتوى البروتين الطبيعي في مصل الدم، مع الانحرافات المحتملة وتفسيرها الكيميائي الحيوي،

تنمية مهارة التعامل مع المعلومات الجديدة وتحليلها وعرضها المنطقي،

في الممارسة المختبرية

تُستخدم الطرق البصرية واللونية والقياسية لقياس البروتينات.

الطرق البصريةعلى أساس الخصائص البصرية للبروتينات.

وتشمل هذه:

- الطرق الطيفية، تقدير شدة امتصاص البروتينات للأشعة فوق البنفسجية في حدود 200 نانومتر و 260 نانومتر. تتناسب درجة امتصاص الأشعة فوق البنفسجية مع تركيز البروتين؛

- طرق قياس الانكساربناءً على قدرة المحاليل البروتينية على انكسار الضوء بما يتناسب مع تركيزها؛

- طرق قياس الكلىبناءً على قدرة المحاليل البروتينية على تشتيت الضوء بما يتناسب مع تركيزها؛

- طرق الاستقطابتعتمد على قدرة المحاليل البروتينية على تدوير مستوى الضوء المستقطب بما يتناسب مع تركيزها.

الطرق اللونيةيعتمد على التفاعلات اللونية للبروتينات - تفاعل البيوريت، طريقة لوري، طريقة امتصاص بعض الأصباغ بواسطة البروتينات. يتم تحديد شدة اللون من خلال تركيز محلول البروتين.

طرق النيترومتريةتعتمد على تحديد محتوى النيتروجين وتحويله إلى تركيز بروتين (تحتوي البروتينات على 16% نيتروجين).

الاختبارات

1. تشمل الطرق اللونية ما يلي:

نيترومترية. قياس الطيف الضوئي . امتصاص الأصباغ. طريقة لوري. طريقة بيوريت. قياس الانكسار.

2. تعتمد طرق تحليلها على قدرة البروتينات على اكتساب الشحنة:

تحليل حيود الأشعة السينية. الفصل الكهربائي، كروماتوغرافيا التبادل الأيوني، معايرة قياس الجهد. قياس الانكسار. الطرد المركزي الفائق. ترشيح هلام العمود.

3. يرتبط تأثير تمليح البروتينات من المحاليل بما يلي:

مع تعطيل الهياكل الثانوية والثالثية. مع كسر الروابط الببتيدية. مع فقدان الشحنة بواسطة البروتينات. مع جفاف جزيئاتها. مع تشكيل هيكل الرباعي.

4. للحصول على الاستخلاص الكامل للبروتينات من الأنسجة ذات الأصل الحيواني، يمكنك استخدام السوائل التالية:

خليط الكحول والماء. الأسيتون. محلول كبريتات الأمونيوم 10%. ماء مقطرة. محلول كلوريد الصوديوم 10% محلول كلوريد الصوديوم 10%.

5. يمكنك التخلص من المواد المصاحبة ذات الجزيئات المنخفضة الموجودة أثناء استخلاص البروتين دون فقدان خصائص البروتينات الأصلية باستخدام الطرق التالية:

الكهربائي. غسيل الكلى.جل العمود – الترشيح. ترسيب البروتينات بحمض ثلاثي كلورو أسيتيك.

6. يمكن فصل البروتينات ذات الأوزان الجزيئية المختلفة باستخدام تقنيات التحليل الفيزيائي والكيميائي:

غسيل الكلى. الكهربائي. يملح. معايرة قياس الجهد. ترشيح هلام العمود.

7. عند قيم الأس الهيدروجيني الفسيولوجية، يمكن للحمض الأميني أن يكتسب أو يفقد شحنته:

السيستين. أرجينين. تيروزين. سيرين. الهستيدين. ثريونين.

8. يمكن إثبات وجود الجلوبيولين في المحلول:

الكهربائي. ترشيح هلام العمود. التمليح عند تشبع 50% بكبريتات الأمونيوم. التمليح عند تشبع 100% بكبريتات الأمونيوم. تمسخ مع اليوريا.

9. يتميز تأثير تمسخ الطبيعة بالعلامات التالية:

تشكيل سريع للرواسب. فقدان النشاط البيولوجي. الحفاظ على الخصائص البيولوجية. انتهاك البنية الأساسية للبروتين. بطء تشكيل الرواسب. انتهاك البنية الثانوية والثالثية (التشكل). الحفاظ على التشكل.

10. يتميز تأثير التمليح بالأعراض التالية:

رجعية التأثير.فقدان الخصائص البيولوجية. الحفاظ على الخصائص البيولوجية. اضطراب في تكوين البروتين. الحفاظ على التشكل البروتين. تشكيل سريع للرواسب.

11. يحدث تمسخ البروتين بسبب:

كلوريد الصوديوم. حمض الكبريتيك. خلات الرصاص. كبريتات الامونيوم. نترات الفضة. حمض السلفوساليسيليك. اليوريا. الجلوكوز.

من التدرج المحتمل. من الوزن الجزيئي للبروتينات. من الرقم الهيدروجيني للبيئة. من شكل جزيئات البروتين. من خصائص تكوين الأحماض الأمينية للبروتينات. من وجود المجموعات الصناعية في البروتينات.

13. باستخدام التمليح من خليط البروتينات يمكنك عزل:

ألبومين البيض. غاما الجلوبيولين. ألبومين المصل.

14. يتم نقل ذوبان البروتينات في الماء عن طريق مجموعات وظيفية من سلاسل البوليببتيد:

الكربوكسيل.الميثيل. الفينول. أمين. الكربونيل. إندوليك. الهيدروكسيل. ثيول. وشيك.

15. يتم توفير البيانات الأكثر موضوعية عن الوزن الجزيئي للبروتينات بالطرق الفيزيائية والكيميائية:

التنظير البردي. تنظير الحمى. التحليل الهيكلي بالأشعة السينية. المجهر الإلكتروني.

16. لتحديد محتوى البروتين بدقة في المحلول، يمكنك استخدام التأثير البصري:

انكسار أشعة الضوء. تأثير تشتت الضوء. النشاط البصري. امتصاص الأشعة في الجزء فوق البنفسجي من الطيف.

17. عند إجراء الترشيح الهلامي للبروتينات يتم استخدام ما يلي:

الاختلافات في حجم الشحنة. الاختلافات في الوزن الجزيئي . الاختلافات في الخصائص البصرية

18. في التحليل الكهربائي للبروتين يتم استخدام ما يلي:

الاختلافات في حجم الشحن . الاختلافات في الوزن الجزيئي . الاختلافات في الخصائص البصرية

19. يمكن فصل خليط من بروتينات السيرولوبلازمين (الوزن الجزيئي 151000، نقطة تساوي الجهد الكهربي 4.4) و γ - الجلوبيولين (وزن مولي 150000، نقطة تساوي الجهد الكهربي 6.3) باستخدام الطرق التالية:

الكهربائي.هجوم العمالقه. كروماتوغرافيا التبادل الأيوني

20. تعتمد طرق قياس الانكسار للتحديد الكمي للبروتينات على تأثير:

تشتت الضوء. امتصاص الضوء. انكسار الضوء . دوران مستوى الضوء المستقطب

21. تعتمد الطرق الطيفية للتقدير الكمي للبروتينات على تأثير:

تشتت الضوء. امتصاص الضوء عند طول موجي معين. انكسار الضوء. دوران مستوى الضوء المستقطب

22. عند نقطة الجهد الكهربي، جزيء البروتين:

إنهم لا ينفصلون. ه محايد كهربائيا . التحرك نحو الأنود. تنقسم إلى عديدات ببتيدات

23. البروتينات قادرة على تكوين محاليل مائية مستقرة بسبب وجود:

الحركة البراونية وجود الجذور الكارهة للماء. وجود قشرة الشحنة والترطيب في جزيئات البروتين. جميع العوامل المذكورة أعلاه

المهام الظرفية

1. حدد اتجاه حركة الببتيد التالي (إلى القطب الموجب، أو إلى الكاثود، أو البقاء عند البداية)

ليز - جلي - علاء - جلي

2. وضح اتجاه حركة الببتيد التالي (إلى القطب الموجب، أو إلى الكاثود، أو البقاء عند البداية)

ليز – جلو – علاء – جلي

3. حدد اتجاه حركة الببتيد التالي (إلى القطب الموجب، أو إلى الكاثود، أو البقاء عند البداية)

غلو - جلي - علاء - جلي

4. استخلاص استنتاجات حول خصائص تكوين الأحماض الأمينية للبروتين الذي له نقطة تساوي الجهد الكهربي = 4.7

5. ما هي الشحنة التي سيكتسبها البروتين في بيئة محايدة ونقطة تساوي الجهد الكهربي = 4.7؟

اشرح اجابتك.

6. بعد تمليح البروتين بكبريتات الأمونيوم، تم الحصول على راسب يحتوي على البروتين قيد الدراسة مع خليط من الملح. كيف يمكنك فصل البروتين عن الملح؟

7. الأدبيات الأساسية والإضافية حول هذا الموضوع

رئيسي

الكيمياء الحيوية. إد. إ.س. سيفيرينا. 2003. ص 67-74

الكيمياء الحيوية. دورة قصيرة مع التمارين والمهام. 2001. ص 29-31

و انا. نيكولاييف الكيمياء البيولوجية. 2004. ص 43-60

التطوير التنظيمي كوشمانوفا. دليل التمارين المعملية في الكيمياء الحيوية. 1983. ص 7-15، 28-29.

مادة المحاضرة

إضافي

تي تي. بيريزوف، ب.ف. كوروفكين. الكيمياء البيولوجية. 1990. ص 37-41.

ر. موراي وآخرون "الكيمياء الحيوية البشرية". م. "السلام". 1993. ص 43-51 (1)

يو.إي. فيلتيششيف، م.ف. إرمولايف، أ.أ. أنانينكو ، يو.أ. كنيازيف. "التمثيل الغذائي عند الأطفال." م: الطب. 1983. 462 ص.

ر.م. كوهن، ك.س. فم. التشخيص المبكر للأمراض الاستقلابية. م "الطب" - 1986.

ماكارينكو تي جي، ستونزهاس إن إم. الأدلة التعليمية والمنهجية "الخصائص البيوكيميائية لجسم الطفل". سمولينسك 2001. 2007

ماكارينكو تي جي، ستونزهاس إن إم. الدليل التعليمي والمنهجي "ملامح التمثيل الغذائي عند الأطفال حديثي الولادة والرضع" (موصى به من قبل UMO). سمولينسك 2012.

تيتوف ف.ن. الجوانب المنهجية لتحديد محتوى البروتين الكلي في مصل الدم // كلين. مختبر. التشخيص، 1995، - .№ 2.S. 15-18

موضوع الدرس رقم 3

تصنيف البروتينات.

البروتينات البسيطة والمعقدة

2. أهداف العمل المستقل:توحيد المعرفة حول مبادئ تصنيف البروتين والخصائص والسمات التركيبية للمجموعات الرئيسية من البروتينات البسيطة والمعقدة

3. مهام العمل المستقل:

النظر في مبادئ تصنيف البروتين،

لدراسة خصائص الخصائص والتركيب الكيميائي والوظائف البيولوجية للمجموعات الرئيسية من البروتينات البسيطة والمعقدة،

تنمية مهارة التعامل مع المعلومات الجديدة وتحليلها وعرضها المنطقي،

تنمية مهارة استخدام المعرفة المكتسبة في الأنشطة التعليمية والمهنية.

4. قائمة الأسئلة للعمل المستقل

تصنيف البروتين

يحدد العدد الهائل من البروتينات الموجودة في الجسم وتنوع خصائصها ووظائفها البيولوجية مدى تعقيد تصنيفها.

تم اقتراح تصنيفات البروتينات وفقًا للمبادئ الهيكلية والوظيفية.

"اليوم، يُعرف الكثير عن البروتينات بحيث لا يمكن الاكتفاء بالتصنيف القديم، والقليل جدًا لإنشاء تصنيف أفضل" - يظل هذا التعريف لحالة مسألة تصنيف البروتين ذا صلة حتى يومنا هذا.

من الناحية العملية، يعد تصنيف البروتينات مناسبًا تمامًا، مع الأخذ في الاعتبار خصوصيات تركيبها الكيميائي وخصائصها الفيزيائية والكيميائية.

وفقًا لهذا التصنيف، تنقسم جميع البروتينات إلى مجموعتين: البسيطة (البروتينات) والمعقدة (البروتينات.

ل البروتينات (البروتينات البسيطة) تشمل البروتينات التي تتكون من الأحماض الأمينية فقط.

وهي، بدورها، مقسمة إلى مجموعات حسب الخواص الفيزيائية والكيميائية وخصائص تكوين الأحماض الأمينية. تتميز المجموعات التالية من البروتينات البسيطة:

· الألبومين،

· الجلوبيولين،

· البروتامينات،

· الهستونات،

· البرولامينات،

· الجلوتينات،

· البروتينات.

الزلال –مجموعة واسعة الانتشار من البروتينات في أنسجة جسم الإنسان. لديهم وزن جزيئي منخفض نسبيًا يبلغ 50 – 70 ألف دالتون. الألبومينات الموجودة في نطاق الأس الهيدروجيني الفسيولوجي لها شحنة سالبة، نظرًا للمحتوى العالي من حمض الجلوتاميك في تركيبتها، فهي في حالة تساوي الجهد الكهربي عند درجة الحموضة 4.7. نظرًا لوجود وزن جزيئي منخفض وشحنة واضحة، يتحرك الألبومين أثناء الرحلان الكهربائي بسرعة عالية إلى حد ما. تكوين الأحماض الأمينية للألبومين متنوع، فهو يحتوي على مجموعة كاملة من الأحماض الأمينية الأساسية. الألبومين عبارة عن بروتينات محبة للماء للغاية. فهي قابلة للذوبان في الماء المقطر. يتم تشكيل غلاف ترطيب قوي حول جزيء الألبومين، لذلك يلزم وجود تركيز عالٍ بنسبة 100% من كبريتات الأمونيوم لإخراج الملح من المحاليل. يؤدي الألبومين وظيفة هيكلية ونقلية في الجسم ويشارك في الحفاظ على الثوابت الفيزيائية والكيميائية للدم.

الجلوبيولين– مجموعة واسعة الانتشار من البروتينات، وعادةً ما تكون مصاحبة للألبومين. لديهم وزن جزيئي أعلى من الألبومين - حوالي 200 ألف دالتون، لذلك يتحركون بشكل أبطأ أثناء الرحلان الكهربائي. النقطة الكهربية للجلوبيولين هي درجة الحموضة 6.3 – 7. وتتميز بمجموعة متنوعة من الأحماض الأمينية. الجلوبيولينات غير قابلة للذوبان في الماء المقطر، فهي قابلة للذوبان في المحاليل الملحية من كلوريد الصوديوم وكلوريد الصوديوم بتركيز 5-10%. الجلوبيولين أقل رطوبة من الألبومين، لذلك يتم تمليحها من المحاليل عند تشبع 50٪ بكبريتات الأمونيوم. تؤدي الجلوبيولينات الموجودة في الجسم وظائف هيكلية ووقائية ونقلية.

الهستونات– لها وزن جزيئي صغير يتراوح بين 11-24 ألف دالتون. فهي غنية بالأحماض الأمينية القلوية ليسين وأرجينين، وبالتالي فهي في حالة تساوي الجهد الكهربي في بيئة قلوية حادة عند درجة الحموضة 9.5 - 12. في ظل الظروف الفسيولوجية، يكون للهستونات شحنة موجبة. في أنواع مختلفة من الهستونات، يختلف محتوى الأرجينين والليسين، وبالتالي يتم تقسيمهما إلى 5 فئات. الهستونات H1 وH2 غنية بالليسين، والهستونات H3 غنية بالأرجينين. جزيئات الهيستون قطبية، محبة للماء للغاية، وبالتالي يصعب التخلص من الملح في المحاليل. في الخلايا، ترتبط الهستونات موجبة الشحنة عادةً بالحمض النووي سالب الشحنة في الكروماتين. تشكل الهستونات الموجودة في الكروماتين سقالة يتم جرح جزيء الحمض النووي عليها. الوظائف الرئيسية للهستونات هي الهيكلية والتنظيمية.

البروتامينات– بروتينات قلوية جزيئية منخفضة. وزنها الجزيئي هو 4 – 12 ألف دالتون. يحتوي البروتامين على ما يصل إلى 80% من الأرجينين والليسين. وهي موجودة في البروتينات النووية لأسماك الحليب - كلوبين (الرنجة) والماكريل (الماكريل).

البرولامينات، الجلوتينات –البروتينات النباتية الغنية بحمض الجلوتاميك (حتى 43%) والأحماض الأمينية الكارهة للماء، وخاصة البرولين (حتى 10 - 15%). نظرًا لخصائص تكوين الأحماض الأمينية، فإن البرولامينات والغلوتيلينات غير قابلة للذوبان في الماء والمحاليل الملحية، ولكنها قابلة للذوبان في 70٪ من الكحول الإيثيلي. البرولامينات والغلوتيلينات هي بروتينات غذائية من الحبوب، وتشكل ما يسمى ببروتينات الغلوتين. تشمل بروتينات الغلوتين السيكالين (الجاودار)، الجليادين (القمح)، الهوردين (الشعير)، الأفينين (الشوفان). في مرحلة الطفولة، قد يحدث عدم تحمل بروتينات الغلوتين، والتي يتم إنتاج الأجسام المضادة لها في الخلايا اللمفاوية المعوية. يتطور الاعتلال المعوي الاضطرابات الهضمية وينخفض نشاط الإنزيمات المعوية. وفي هذا الصدد، يوصى بإعطاء مغلي الحبوب للأطفال بعد عمر 4 أشهر. لا يحتوي الأرز والذرة على بروتينات الغلوتين.

البروتينات(شبيهة بالبروتين) - بروتينات ليفية غير قابلة للذوبان في الماء. وهي جزء من الأنسجة الداعمة (العظام والغضاريف والأوتار والأربطة). ويمثلها الكولاجين والإيلاستين والكيراتين والفيبروين.

الكولاجين (الغراء الولادة ) – وهو بروتين منتشر على نطاق واسع في الجسم، ويشكل حوالي ثلث جميع البروتينات في الجسم. وهو جزء من العظام والغضاريف والأسنان والأوتار والأنسجة الأخرى.

تشمل خصوصيات تكوين الأحماض الأمينية للكولاجين، أولاً وقبل كل شيء، نسبة عالية من الجلايسين (1/3 جميع الأحماض الأمينية)، والبرولين (1/4 جميع الأحماض الأمينية)، والليوسين. يحتوي الكولاجين على أحماض أمينية نادرة مثل هيدروكسي برولين وهيدروكسي ليسين، لكنه يفتقر إلى الأحماض الأمينية الحلقية.

تحتوي سلاسل البوليببتيد من الكولاجين على حوالي 1000 حمض أميني. هناك عدة أنواع من الكولاجين اعتمادًا على مزيج أنواع مختلفة من سلاسل البوليببتيد الموجودة فيه. تشمل أنواع الكولاجين المكونة للألياف الكولاجين من النوع الأول (السائد في الجلد)، والكولاجين من النوع الثاني (السائد في الغضروف) والكولاجين من النوع الثالث (السائد في الأوعية الدموية). في الأطفال حديثي الولادة، يكون الجزء الأكبر من الكولاجين من النوع الثالث، وفي البالغين - النوعين الثاني والأول.

البنية الثانوية للكولاجين عبارة عن حلزون ألفا "مكسور" يحتوي بدوره على 3.3 من الأحماض الأمينية. الملعب الحلزوني هو 0.29 نانومتر.

يتم ترتيب ثلاث سلاسل بولي ببتيد من الكولاجين على شكل حبل ثلاثي ملتوي، مثبتة بواسطة روابط هيدروجينية، وتشكل الوحدة الهيكلية لألياف الكولاجين - التروبوكولاجين. يتم ترتيب هياكل التروبوكولاجين في صفوف متوازية ومتوازية طوليًا، ومثبتة بواسطة روابط تساهمية، وتشكل ألياف الكولاجين. في الفراغات بين التروبوكولاجين، يترسب الكالسيوم في أنسجة العظام. تحتوي ألياف الكولاجين على الكربوهيدرات التي تعمل على تثبيت حزم الكولاجين.

الكيراتين -بروتينات الشعر والأظافر. وهي غير قابلة للذوبان في محاليل الأملاح والأحماض والقلويات. يحتوي الكيراتين على جزء يحتوي على كمية كبيرة من الأحماض الأمينية المحتوية على الكبريت (تصل إلى 7-12%)، مما يشكل جسور ثاني كبريتيد تضفي قوة عالية على هذه البروتينات. الوزن الجزيئي للكيراتين مرتفع جدًا، حيث يصل إلى 2,000,000 دالتون. يمكن أن يحتوي الكيراتين على هياكل ألفا وبيتا. في كيراتينات ألفا، تتحد ثلاث حلزونات ألفا في ملف فائق لتكوين ليفات أولية. تتحد اللييفات الأولية في بروفيبريلز، ثم إلى لييفات كبيرة. مثال على الكيراتين بيتا هو ألياف الحرير.

الإيلاستين –بروتين من الألياف المرنة والأربطة والأوتار. الإيلاستين غير قابل للذوبان في الماء ولا يمكن أن ينتفخ. يحتوي الإيلاستين على نسبة عالية من الجليسين والفالين والليوسين (تصل إلى 25-30%). الإيلاستين قادر على التمدد تحت الحمل واستعادة حجمه بعد إزالة الحمل. ترتبط المرونة بوجود عدد كبير من الروابط المتقاطعة في الإيلاستين بمشاركة الحمض الأميني ليسين. تشكل سلسلتا البروتين رابطة لايسيل-نورليوسين. تشكل أربع سلاسل بروتينية رابطة تسمى ديزموسين.

ل البروتينات المعقدة (البروتينات) تشمل البروتينات التي تحتوي بالإضافة إلى الجزء البروتيني على مواد غير بروتينية (مجموعات صناعية).

يتم تصنيف البروتينات المعقدة حسب التركيب الكيميائي لمجموعتها الاصطناعية. تتميز المجموعات التالية من البروتينات المعقدة:

· الكروموبروتينات،

· البروتينات الدهنية،

· البروتينات السكرية،

· البروتينات الفوسفورية،

· البروتينات المعدنية.

البروتينات الملونةتحتوي على مركبات غير بروتينية ملونة كمجموعة صناعية. تشمل مجموعة البروتينات الكروموبروتينات الهيموبروتينات والبروتينات الفلافوبروتينات.

في الهيموبوروثيداتالمجموعة الاصطناعية هي الهيم - وهي مادة عضوية تحتوي على الحديد والتي تعطي البروتين لونه الأحمر. يرتبط الهيم ببروتين الجلوبين من خلال التنسيق والروابط الكارهة للماء. ومن أمثلة البروتينات الهيموجلوبين هيموجلوبين بروتين كريات الدم الحمراء، وبروتين العضلات الميوجلوبين، وبروتينات الأنسجة السيتوكروم، والإنزيمات الكاتالاز، والبيروكسيديز. وتشارك البروتينات الدموية في نقل الأكسجين وعمليات الأكسدة في الأنسجة.

في البروتينات الفلافوتحتوي على مجموعة صناعية صفراء. يمكن تمثيل النيوكليوتيدات FAD وFMN كمجموعة صناعية. تشتمل البروتينات الفلافية على إنزيم هيدروجيناز السكسينات. تحتوي بعض البروتينات الفلافوبروتينية على معادن - البروتينات الفلافونية المعدنية. وتشارك البروتينات الفلافو في عمليات الأكسدة في الجسم.

البروتينات النوويةتتكون من جزء بروتيني وأحماض نووية: DNA أو RNA. تتوضع البروتينات النووية الريبية منقوص الأكسجين في النواة، والبروتينات النووية الريبية متمركزة في العصارة الخلوية. يتم تمثيل البروتينات الموجودة في البروتينات النووية للنواة بشكل رئيسي بالهستونات. ترتبط الأجزاء البروتينية وغير البروتينية من البروتينات النووية بروابط أيونية وكارهة للماء. مع التحلل المائي الكامل للبروتينات النووية، يتم تشكيل الأحماض الأمينية وحمض الفوسفوريك والكربوهيدرات وقاعدة نيتروجينية البيورين أو بيريميدين. وتشارك البروتينات النووية في تخزين واستنساخ المعلومات الوراثية.

البروتينات الدهنيةأنها تحتوي على دهون مختلفة كمجموعة صناعية (ثلاثي الجلسرين، الدهون الفوسفاتية، الكولسترول، وغيرها). تتشكل الروابط الكارهة للماء والأيونية بين البروتين والدهون. تنقسم البروتينات الدهنية عادةً إلى بروتينات هيكلية، وهي جزء من أغشية الخلايا، وبروتينات ناقلة، والتي تنقل الدهون في الدم. البروتينات الدهنية الناقلة هي جزيئات كروية تحتوي على دهون كارهة للماء بالداخل وبروتينات محبة للماء على السطح. مثال على البروتين الدهني هو عامل تخثر الدم الثرومبوبلاستين.

البروتينات الفسفوريةتحتوي في تكوينها على بقايا حمض الفوسفوريك المتصل بسيرين الجزء البروتيني بواسطة روابط استر. إن إضافة حمض الفوسفوريك إلى البروتين هو أمر قابل للعكس ويصاحبه تكوين أو كسر الروابط الأيونية بين حمض الفوسفوريك والمجموعات المشحونة من البروتين، مما يغير النشاط البيولوجي للبروتين الفوسفوري. تشتمل البروتينات الفوسفورية على البروتينات الهيكلية للأنسجة العظمية، وكازينوجين الحليب، وبياض البيض، وبعض الإنزيمات (فوسفوريلاز، سينسيتاز الجليكوجين، ليباز TAG).

البروتينات السكريةتحتوي عادة , بقايا الكربوهيدرات (السكريات الأحادية والسكريات قليلة التعدد) مرتبطة بقوة بروابط جليكوسيدية. تحتوي البروتينات السكرية عادةً على بنية فسيفسائية تتناوب فيها أجزاء الكربوهيدرات والبروتين. يعطي جزء الكربوهيدرات خصوصية البروتينات السكرية ويحدد مقاومتها لإنزيمات الأنسجة. يتم تمثيل البروتينات السكرية على نطاق واسع في جسم الإنسان. توجد في الأنسجة وفي السوائل البيولوجية. يحتوي الميوسين اللعابي على ما يصل إلى 15% من المانوز والجلاكتوز. البروتينات السكرية هي بعض

المرحلة الأولى في تحديد البنية الأساسية للبروتينات هي التقييم النوعي والكمي لتكوين الأحماض الأمينية لبروتين فردي معين.

التحلل المائي الحمضي للبروتين

لتحديد تركيبة الأحماض الأمينية، من الضروري تدمير جميع الروابط الببتيدية في البروتين. يتم تحلل البروتين الذي تم تحليله في 6 مول/لتر من HC1 عند درجة حرارة حوالي 110 درجة مئوية لمدة 24 ساعة، ونتيجة لذلك يتم تدمير الروابط الببتيدية في البروتين، ولا توجد سوى الأحماض الأمينية الحرة في التحلل المائي.

فصل الأحماض الأمينية باستخدام كروماتوجرافيا التبادل الأيوني يتم فصل خليط الأحماض الأمينية الناتج عن التحلل المائي الحمضي للبروتينات في عمود باستخدام راتنج التبادل الكاتيوني.

التحليل الكمي للكسور التي تم الحصول عليها. يتم تسخين أجزاء منفصلة من الأحماض الأمينية باستخدام النينهيدرين، الذي يشكل مركبًا بنفسجيًا أحمر. تتناسب شدة اللون في العينة مع كمية الأحماض الأمينية الموجودة فيها.

2. تحديد تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين

تحديد الحمض الأميني N- الطرفي في البروتين وتسلسل الأحماض الأمينية في قليلات الببتيد

إن دراسة البنية الأساسية للبروتينات لها أهمية بيولوجية وطبية عامة هامة. من خلال دراسة ترتيب تناوب بقايا الأحماض الأمينية في تلك الفردية، من الممكن تحديد الأنماط الأساسية العامة في تكوين البنية المكانية للبروتينات.العديد من الأمراض الوراثية هي نتيجة لاضطرابات في تسلسل الأحماض الأمينية للبروتينات. يمكن أن تكون المعلومات حول البنية الأساسية للبروتينات الطبيعية والمتحولة مفيدة لتشخيص المرض والتنبؤ بتطوره.

يتضمن إنشاء البنية الأساسية للبروتينات مرحلتين رئيسيتين:

تحديد تكوين الأحماض الأمينية للبروتين قيد الدراسة؛

تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين.

على سبيل المثال، في فقر الدم المنجلي، يتم استبدال الموضع السادس من سلسلة الهيموجلوبين بيتا حمض الجلوتاميكعلى حمض أساسي. وهذا يؤدي إلى تخليق الهيموجلوبين S ( HbS) - الهيموجلوبين الذي يتبلمر في شكل ديوكسي ويشكل بلورات. ونتيجة لذلك، تتشوه خلايا الدم الحمراء، وتأخذ شكلًا منجليًا، وتفقد مرونتها، وتتدمر عند مرورها عبر الشعيرات الدموية. وهذا يؤدي في النهاية إلى انخفاض أكسجة الأنسجة ونخرها.

يحدد تسلسل ونسبة الأحماض الأمينية في البنية الأولية التكوين ثانوي, بعد الثانويو رباعيالهياكل.

8 . البنية الثانوية للبروتين– البنية المكانية التي تتشكل نتيجة التفاعلات بين المجموعات الوظيفية التي تشكل العمود الفقري الببتيد.الهياكل العادية من نوعين: أ-الحلزون وب-البنية.

يتم تشكيل الهيكل الثانوي فقط بمشاركة روابط الهيدروجينبين مجموعات الببتيد: تتفاعل ذرة الأكسجين من مجموعة واحدة مع ذرة الهيدروجين من المجموعة الثانية، وفي نفس الوقت يرتبط الأكسجين من المجموعة الببتيدية الثانية مع هيدروجين المجموعة الثالثة، وما إلى ذلك.

α-اللولب

يلتف العمود الفقري الببتيد في شكل حلزوني بسبب تكوين روابط هيدروجينية بين ذرات الأكسجين لمجموعات الكاربونيل وذرات النيتروجين للمجموعات الأمينية. يتم توجيه روابط الهيدروجين على طول المحور الحلزوني. هناك 3.6 بقايا من الأحماض الأمينية في كل دورة من الحلزون ألفا.

تشارك جميع ذرات الأكسجين والهيدروجين تقريبًا في مجموعات الببتيد في تكوين الروابط الهيدروجينية. ونتيجة لذلك، يتم "تجميع" الحلزون ألفا بواسطة العديد من الروابط الهيدروجينية. يتم تصنيف الروابط على أنها ضعيفة، حيث يضمن عددها أقصى قدر ممكن من الاستقرار للحلزون ألفا. تنخفض محبة الماء للحلزونات ألفا، وتزداد كارهتها للماء.

الهيكل الحلزوني هو الشكل الأكثر استقرارًا للعمود الفقري الببتيد، وهو ما يتوافق مع الحد الأدنى من الطاقة الحرة. نتيجة لتشكيل حلزونات ألفا، يتم تقصير سلسلة البولي ببتيد.

توجد جذور الأحماض الأمينية على السطح الخارجي للحلزون ألفا ويتم توجيهها بعيدًا عن العمود الفقري الببتيد، ويمكن لبعضها تعطيل تكوين الحلزون ألفا. وتشمل هذه:

برولين ذرة النيتروجين الخاصة بها هي جزء من حلقة صلبة، مما يلغي إمكانية الدوران حول الرابطة -N-CH-. بالإضافة إلى ذلك، فإن ذرة النيتروجين التي تشكل رابطة ببتيدية مع حمض أميني آخر لا تحتوي على ذرة هيدروجين. ونتيجة لذلك، فإن البرولين غير قادر على تكوين رابطة هيدروجينية في هذا الموقع من العمود الفقري الببتيد، ويتم تعطيل البنية الحلزونية ألفا. عادة، تحدث حلقة أو انحناء عند هذه النقطة في السلسلة الببتيدية؛

المناطق التي توجد فيها عدة جذور مشحونة بشكل متماثل على التوالي، والتي تنشأ بينها قوى تنافر إلكتروستاتيكية؛

المناطق ذات الجذور الضخمة المتقاربة والتي تعطل ميكانيكيًا تكوين حلزون ألفا، على سبيل المثال الميثيونين والتريبتوفان

طبقة بيتا أضعاف يتشكل الهيكل نتيجة لتكوين روابط هيدروجينية عديدة بين ذرات المجموعات الببتيدية للمناطق الخطية لسلسلة بولي ببتيد واحدة مما يحدث انحناءات، أو بين سلاسل بولي ببتيد مختلفة، فيشكل الهيكل شكلاً يشبه ورقة مطوية مثل الأكورديون: عندما تتشكل روابط هيدروجينية بين ذرات العمود الفقري الببتيد لسلاسل متعددة الببتيدات المختلفة، فإنها تسمى الوصلات البينية. تسمى الروابط الهيدروجينية التي تحدث بين المناطق الخطية داخل سلسلة بولي ببتيد واحدة بالسلسلة الداخلية. في الهياكل β، توجد الروابط الهيدروجينية بشكل عمودي على سلسلة البولي ببتيد.

إذا تم توجيه سلاسل البولي ببتيد المتصلة في اتجاهين متعاكسين، ينشأ هيكل ذو طيات عكسية، ولكن إذا تطابق الطرفان N وC لسلاسل البوليبيبتيد، يتم تشكيل بنية ذات طيات متوازية

9. الهيكل الثالث- هذا هو ترتيب سلسلة البولي ببتيد في الكرية ("الكرة"). من المستحيل رسم حدود واضحة بين الهياكل الثانوية والثالثية، ويعتمد الهيكل الثالث على العلاقات الجامدة بين الأحماض الأمينية الموجودة بعيدًا عن بعضها البعض في السلسلة. بفضل البنية الثلاثية، أصبح تكوين السلسلة أكثر إحكاما. يشارك ما يلي في تثبيت البنية الثلاثية للبروتين:

الروابط التساهمية (بين بقايا السيستين - جسور ثاني كبريتيد) ؛

الروابط الأيونية بين مجموعات جانبية مشحونة بشكل معاكس من بقايا الأحماض الأمينية؛

روابط هيدروجينية

التفاعلات محبة للماء. عند التفاعل مع جزيئات الماء المحيطة، "يميل" جزيء البروتين إلى الانطواء بحيث يتم عزل المجموعات الجانبية غير القطبية من الأحماض الأمينية عن المحلول المائي؛ تظهر مجموعات جانبية محبة للماء على سطح الجزيء.

اتصال مع الهيكل الأساسي.يتم تحديد الهيكل الثالث مسبقًا إلى حد كبير بواسطة الهيكل الأساسي. يُعرف الجهد المبذول للتنبؤ بالبنية الثلاثية للبروتين بناءً على البنية الأولية بمشكلة التنبؤ ببنية البروتين. ومع ذلك، فإن البيئة التي يطوي فيها البروتين تحدد بشكل كبير الشكل النهائي، ولكن عادةً لا يتم أخذها في الاعتبار بشكل مباشر من خلال طرق التنبؤ الحالية. تعتمد معظم هذه الأساليب على مقارنات مع هياكل معروفة بالفعل، وبالتالي تدمج البيئة بشكل غير مباشر. كشفت مقارنة توافقات البروتينات مع الهياكل والوظائف المختلفة عن وجود مجموعات مماثلة من عناصر البنية الثانوية. يُسمى هذا الترتيب المحدد لتكوين الهياكل الثانوية بالبنية الثانوية الفائقة للبروتينات، ويتكون نتيجة للتفاعلات بين الجذور. غالبًا ما يُشار إلى مجموعات مميزة معينة من الحلزونات "أ" والهياكل "ب" باسم "الزخارف الهيكلية".

يمكن تحديد تركيبة الأحماض الأمينية للبروتينات بطرق مختلفة: كيميائية، كروماتوغرافية، ميكروبيولوجية ونظائرية. يتم استخدام الطرق الكروماتوغرافية في كثير من الأحيان.

اللوني ورقة. يتم استخدام التحليل الكروماتوغرافي الورقي لتحديد مكونات خليط من الأحماض الأمينية مع الببتيدات الثنائية والثلاثية التي يتم الحصول عليها عن طريق التحلل المائي الجزئي للبروتينات والبولي ببتيدات.

يمكن إجراء التحلل المائي بالطرق الحمضية أو القلوية أو الأنزيمية. يتم استخدام الطريقة الحمضية في كثير من الأحيان (6 N HCl، 8 N H 2 SO 4). يتم إجراء التحلل المائي عن طريق التسخين، وأحيانًا عند ضغط مرتفع. يمكن أن تكون مؤشرات نهاية التحلل المائي: توقف نمو مجموعات الكربوكسيل أو الأمينات في التحلل المائي، أو تفاعل البيوريت السلبي. تتم إزالة كاشف التحلل المائي الزائد: يتم ترسيب حمض الكبريتيك مع Ca(OH) 2، ويتم تقطير حمض الهيدروكلوريك في الفراغ، ويتم ترسيب الحمض المتبقي باستخدام نترات الفضة.

تتوزع مكونات الهيدروليزات بين الماء الممتز على السليلوز، وهو الطور الثابت، والمذيب العضوي، الطور المتحرك، الذي يتحرك لأعلى أو لأسفل على طول الورقة. يتم استخدام خليط من حمض بيوتانول-أسيتيك-ماء (4:1:5) كمرحلة متنقلة. تنجذب المزيد من الأحماض الأمينية المحبة للدهون بقوة أكبر إلى المذيب العضوي، بينما تظهر الأحماض الأمينية الأكثر محبة للماء ميلًا أكبر للارتباط بالطور الثابت. تتحرك المركبات المتجانسة التي تختلف حتى بوحدة ميثيلين واحدة بسرعات مختلفة ويمكن فصلها بسهولة. في نهاية الفصل اللوني، يتم تجفيف الورق ومعالجته بمحلول (0.5% من النينهيدرين في خليط من الأسيتون وحمض الأسيتيك الجليدي والماء) ويتم تسخينه لعدة دقائق. تظهر الأحماض الأمينية على شكل بقع ملونة. تعد الحركة خاصية قيمة ثابتة لكل مركب وتزداد مع زيادة الوزن الجزيئي. بالنسبة للأحماض الأمينية ذات السلسلة المستقيمة، تكون قيمة التنقل أعلى قليلاً من الأيزومرات المقابلة. يؤدي إدخال المجموعات القطبية إلى الجزيء إلى تقليل حركة المركب. تتحرك الأحماض الأمينية ذات السلاسل الجانبية غير القطبية الضخمة (الليوسين، آيزوليوسين، فينيل ألانين، التريبتوفان، إلخ) بشكل أسرع من الأحماض الأمينية ذات السلاسل الجانبية غير القطبية الأقصر (برولين، ألانين، جلايسين) أو ذات السلاسل الجانبية القطبية (ثريونين، أرجينين، سيستين، هستيدين، ليسين). ويرجع ذلك إلى زيادة قابلية ذوبان الجزيئات القطبية في الطور الثابت المحب للماء والجزيئات غير القطبية في المذيبات العضوية.

يمكن استخدام اللوني الورقي لتحديد محتوى الأحماض الأمينية. يتم استئصال كل بقعة وإزالتها بمذيب مناسب؛ ثم يتم إجراء فحص اللونية الكمية (نينهيدرين). في نموذج آخر، يتم رش الورق بالنينهيدرين ويتم قياس شدة لون البقعة باستخدام مقياس ضوئي في الضوء المنعكس أو المنقول. في التقييم شبه الكمي، يتم تقييم محتوى الأحماض الأمينية من خلال مساحة البقع على المخطط اللوني، والتي تتناسب مع تركيزات الأحماض الأمينية في الخليط الذي يتم فصله.

طبقة رقيقة اللوني. يمكن أيضًا استخدام كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة لفصل وتحديد الأحماض الأمينية. TLC، كما هو معروف، موجود في نسختين. يشبه قسم TLC قسم TLC على الورق، ويعتمد قسم TLC الامتزاز على مبادئ مختلفة تمامًا.

عند إجراء RTLC على مسحوق السليلوز أو غيرها من الناقلات الخاملة نسبيا، يمكن استخدام نفس أنظمة المذيبات ونفس الكواشف النامية كما هو الحال في الفصل اللوني للورق.

يتم تحديد الفصل بواسطة ATLC من خلال قدرة المذيب (هذا المذيب ليس بالضرورة خليطًا ثنائيًا أو أكثر تعقيدًا) على إزالة مكونات العينة من موقع امتزازها على المادة الماصة المنشطة. على سبيل المثال، على هلام السيليكا الساخن. يعتبر ATLC مفيدًا لفصل المركبات غير القطبية مثل الدهون، ولكن ليس لفصل الأحماض الأمينية ومعظم الببتيدات. لفصل الأحماض الأمينية، يتم استخدام RTLC، والذي يسمح لك بفصل وتحديد 22 حمضًا أمينيًا من تحلل البروتين بسرعة.

يمكن أيضًا تحديد الأحماض الأمينية الموجودة في بروتين هيدروليزات بواسطة كروماتوجرافيا الغاز، ولكن قبل التحليل الكروماتوجرافي، يتم تحويل الأحماض الأمينية عادةً إلى مركبات متطايرة.

التفاعل مع النينهيدرين. يتم تشكيل الألدهيدات المقابلة.

وهكذا يتم الحصول على خليط من الألدهيدات وتحليله. هذه هي الحالة الأبسط، وهي مناسبة فقط لبعض الأحماض الأمينية.

يتم تحويل الأحماض الأمينية إلى استرات متطايرة (استرات الألكيل، استرات الميثيل للأحماض الهيدروكسي، استرات الميثيل للأحماض المكلورة، الخ).

يعتمد اختيار المشتقات على خليط الأحماض الأمينية قيد الدراسة.

كروماتوغرافيا التبادل الأيوني. حاليًا، يتم تحديد تركيبة الأحماض الأمينية للمنتجات الغذائية حصريًا باستخدام كروماتوجرافيا التبادل الأيوني التلقائي.

بالنسبة للأيونات العضوية، يتم فرض التفاعل الكهروستاتيكي مع الشحنات الثابتة للمبادل الأيوني من خلال التفاعل الكاره للماء للجزء العضوي من الأيون مع مصفوفة المبادل الأيوني. لتقليل مساهمتها في الاحتفاظ بالأيونات العضوية وتحقيق الانتقائية المثلى لفصلها، تتم إضافة مكون عضوي (1-25% ميثانول، أيزوبروبانول، أسيتونيتريل) إلى الشاطف المائي.

تستخدم طريقة مور وستاين أعمدة قصيرة وطويلة مملوءة براتنج البوليسترين المسلفن على شكل Na+. عندما يتم تطبيق هيدروليزات الحمض عند درجة الحموضة = 2 على العمود، ترتبط الأحماض الأمينية من خلال التبادل الكاتيوني مع أيونات الصوديوم. يتم بعد ذلك تصفية العمود بمحلول سترات الصوديوم عند قيم درجة الحموضة ودرجة الحرارة المبرمجة مسبقًا. يتم حذف العمود القصير بمخزن مؤقت واحد، والعمود الطويل بمخزن مؤقت واحد. يتم التعامل مع شطافة مع النينهيدرين، وقياس كثافة اللون باستخدام مقياس الألوان التدفق. يتم تسجيل البيانات تلقائيا على مسجل الرسم البياني ويمكن نقلها إلى جهاز كمبيوتر لحساب المنطقة تحت الذروة.

الرحلان الكهربائي عالي الجهد على ناقلات خاملة. في الكيمياء الحيوية، تم استخدام فصل الأحماض الأمينية والبيبتيدات والأمفوليتات الأخرى (الجزيئات التي تعتمد شحنتها الإجمالية على الرقم الهيدروجيني للبيئة) تحت تأثير مجال كهربائي ثابت مطبق على نطاق واسع. هذه طريقة للرحلان الكهربائي عالي الجهد على ناقلات خاملة. عند فصل الأحماض الأمينية، غالبًا ما تستخدم شرائح من الورق أو طبقات رقيقة من مسحوق السليلوز كحاملات خاملة. يتم الفصل لمدة 0.5-2 ساعة بجهد يتراوح بين 2000-5000 فولت، اعتمادًا على الشحنات الإجمالية للأمفوليتات وأوزانها الجزيئية. ومن بين الجزيئات التي تحمل نفس الشحنة، تهاجر الجزيئات الأخف بشكل أسرع. لكن المعلمة الأكثر أهمية أثناء الانفصال هي الشحنة الإجمالية. تستخدم هذه الطريقة لفصل الأحماض الأمينية، والببتيدات ذات الوزن الجزيئي المنخفض، وبعض البروتينات، والنيوكليوتيدات. يتم وضع العينة على الحامل، ويتم ترطيبها بمحلول عازل عند درجة الحموضة المناسبة ويتم توصيلها بالخزان العازل بواسطة شريط من ورق الترشيح. يتم تغطية الورق بلوحة زجاجية أو مغمورة في مذيب هيدروكربوني للتبريد. في المجال الكهربائي، تهاجر الجزيئات التي تحمل شحنة سالبة عند درجة حموضة معينة إلى القطب الموجب، وتهاجر تلك التي تحمل شحنة موجبة إلى الكاثود. بعد ذلك، يتم "تطوير" المخطط الكهربائي المجفف باستخدام النينهيدرين (عند العمل مع الأحماض الأمينية والببتيدات) أو قياس الامتصاص في ضوء الأشعة فوق البنفسجية (عند العمل مع النيوكليوتيدات).

يتم تحديد اختيار الرقم الهيدروجيني من خلال قيم pK للمجموعات المنفصلة الموجودة في جزيئات الخليط. عند الرقم الهيدروجيني 6.4، تحمل الغلوتامات والأسبارتات شحنة -1 وتتحرك نحو القطب الموجب؛ يتم فصلهم بسبب الاختلاف في الوزن الجزيئي. يتحرك الليسين والأرجينين والهيستيدين في الاتجاه المعاكس، وتبقى جميع الأحماض الأمينية الأخرى التي يتكون منها البروتين بالقرب من موقع التطبيق. عند فصل الببتيدات الناتجة عن الهضم الأنزيمي، فإن خفض الرقم الهيدروجيني إلى 3.5 يزيد من شحنة المجموعات الكاتيونية ويوفر فصلًا أفضل.

تحمل الأحماض الأمينية مجموعتين ضعيفتي التأين على الأقل: -COOH و -NH 3 +. وفي الحل، تكون هذه المجموعات في شكلين، مشحونة وغير مشحونة، يتم الحفاظ على توازن البروتون بينهما:

R-COOH ↔ R-COO – + H +

R-NH 3 + ↔ R-NH 2 + H + (الأحماض والقواعد المترافقة)

R-COOH و R-NH 3 + أحماض ضعيفة، ولكن الأول أقوى بعدة مراتب. لذلك، في أغلب الأحيان (بلازما الدم، درجة الحموضة للسوائل بين الخلايا 7.1-7.4) تكون مجموعات الكربوكسيل على شكل أيونات كربوكسيل، ويتم بروتونات المجموعات الأمينية. لا توجد الأحماض الأمينية في شكل جزيئي (غير منفصل) عند أي درجة حموضة. قيم pK التقريبية للحمض الأميني ومجموعة الأمينو في الحمض الأميني هي 2 و 10 على التوالي.

تعتمد الشحنة الإجمالية (الإجمالية) (المجموع الجبري لجميع الشحنات الموجبة والسالبة) للحمض الأميني على الرقم الهيدروجيني، أي. على تركيز البروتونات في المحلول. يمكن تغيير شحنة الحمض الأميني عن طريق تغيير الرقم الهيدروجيني. وهذا يسهل الفصل الجسدي للأحماض الأمينية والببتيدات والبروتينات.

تسمى قيمة الرقم الهيدروجيني التي تكون فيها الشحنة الإجمالية للحمض الأميني صفرًا وبالتالي لا تتحرك في مجال كهربائي ثابت بالنقطة الكهربية (pI). تقع النقطة العازلة في منتصف الطريق بين أقرب قيم pK للمجموعات المنفصلة.

لا يتم حاليًا استخدام طرق الورق واللوني ذو الطبقة الرقيقة والميكروبيولوجية واللوني للغاز وعدد من الطرق الأخرى بسبب ضعف إمكانية التكاثر والمدة الطويلة. تتيح أجهزة الكروماتوغرافيا الحديثة تحديد تركيبة الأحماض الأمينية لخليط يحتوي على 10-7-10-9 مول فقط من كل مكون مع إمكانية تكرار نتائج تصل إلى 5% خلال 2-4 ساعات.

يتضمن تحليل تركيبة الأحماض الأمينية التحلل المائي الكامل للبروتين أو الببتيد قيد الدراسة وتحديد كمي لجميع الأحماض الأمينية الموجودة في الهيدروليزات. نظرًا لأن الروابط الببتيدية تكون مستقرة عند درجة الحموضة المحايدة، يتم استخدام التحفيز الحمضي أو القلوي. التحفيز الأنزيمي أقل ملاءمة للتحلل المائي الكامل. إن التحلل المائي الكامل للبروتين إلى الأحماض الأمينية المكونة له يصاحبه حتماً فقدان جزئي لبعض بقايا الأحماض الأمينية. للتحلل المائي، عادة ما يتم استخدام 6N. محلول مائي من حمض الهيدروكلوريك (110 درجة مئوية)، في أمبولة مفرغة. يتم إجراء التحديد الكمي للأحماض الأمينية في الهيدروليزات باستخدام محلل الأحماض الأمينية. في معظم هذه المحللات، يتم فصل خليط من الأحماض الأمينية على مبادلات كاتيونية سلفونية، ويتم الكشف طيفيًا عن طريق التفاعل مع النينهيدرين أو قياس الفلور مع يا- ثنائي الفثاليك.

ومع ذلك، فإن البيانات المتعلقة بتركيبة الأحماض الأمينية للمنتجات المماثلة التي تم الحصول عليها في مختبرات مختلفة للأحماض الأمينية الفردية تختلف أحيانًا بنسبة تصل إلى 50٪.

لا ترجع هذه الاختلافات إلى الأصناف أو الأنواع أو الاختلافات التكنولوجية فحسب، بل ترجع بشكل أساسي إلى ظروف التحلل المائي للمنتج الغذائي. مع التحلل المائي الحمضي القياسي (6 N HСl، 110-120 درجة مئوية، 22-24 ساعة)، يتم تدمير بعض الأحماض الأمينية جزئيًا، بما في ذلك الثريونين والسيرين (بنسبة 10-15٪ وأكثر، كلما طالت فترة التحلل المائي) وخاصة الميثيونين (30-60%) والسيستين 56-60%، بالإضافة إلى التدمير الكامل تقريبًا للتريبتوفان والسيستين. يتم تعزيز هذه العملية بوجود كميات كبيرة من الكربوهيدرات في المنتج. من أجل التحديد الكمي للميثيونين والسيستين، يوصى بإجراء الأكسدة الأولية بحمض الأداء. في هذه الحالة، يتم تحويل السيستين إلى حمض السيستين، والميثيونين إلى ميثيونين سلفون، وهما مستقران جدًا أثناء التحلل المائي الحمضي اللاحق.

من المهام الصعبة في تحليل الأحماض الأمينية تحديد التربتوفان. كما ذكرنا سابقًا، أثناء التحلل المائي الحمضي يتم تدميره بالكامل تقريبًا (ما يصل إلى 90٪). لذلك، لتحديد التربتوفان، يتم تنفيذ أحد خيارات التحلل المائي القلوي بمقدار 2 ن. NaOH، 100 درجة مئوية، 16-18 ساعة في وجود 5% كلوريد القصدير أو 2 ن. هيدروكسيد الباريوم، حيث يتم تدميره قليلاً (حتى 10٪). يحدث الحد الأدنى من التحلل في وجود حمض الثيوجليكوليك والنشا المتحلل مسبقًا. (أثناء التحلل المائي القلوي، يتم تدمير السيرين والثريونين والأرجينين والسيستين). بعد التعادل بخليط من أحماض الستريك والهيدروكلوريك، يتم تحليل الهيدروليزات على الفور (لتجنب التبلور) على محلل الأحماض الأمينية. أما بالنسبة للطرق الكيميائية العديدة لتحديد التربتوفان، فهي، كقاعدة عامة، قابلة للتكاثر بشكل سيئ في المنتجات الغذائية وبالتالي لا ينصح باستخدامها.

بالنسبة لمنتجات اللحوم، هناك حمض أميني أساسي إضافي هو هيدروكسي برولين، الذي يميز كمية بروتينات الأنسجة الضامة في اللحوم. يمكن تحديده عن طريق كروماتوجرافيا التبادل الأيوني باستخدام أجهزة التحليل الأوتوماتيكية أو بطريقة القياس اللوني الكيميائي. تعتمد الطريقة على معادلة هيدروزيدات الحمض إلى درجة الحموضة 6.0، والأكسدة اللاحقة للهيدروكسي برولين باستخدام محلول 1.4% من الكلورامين T (أو الكلورامين B) في خليط من كحول البروبيل والمحلول المنظم، وتحديد القياس اللوني عند 533 نانومتر من منتجات الأكسدة من هيدروكسي برولين بعد التفاعل مع 10٪ - محلول بارا ثنائي ميثيل أمينوبنزالدهيد في خليط من حمض البيركلوريك وكحول البروبيل (1: 2).

نظرًا لحقيقة أن التيروزين والفينيل ألانين والبرولين يمكن أن يتأكسد جزئيًا في وجود الأكسجين، يوصى بإجراء التحلل المائي الحمضي القياسي في جو من النيتروجين. يتطلب عدد من الأحماض الأمينية، بما في ذلك الليوسين والإيسولوسين والفالين، تحللًا مائيًا حمضيًا أطول لعزلها الكامل عن البروتينات - ما يصل إلى 72 ساعة.في الكيمياء الحيوية، عند تحليل البروتينات، يتم تحلل العينات الموازية لمدة 24 و48 و72 و96 ساعة.

لتحديد كمية جميع الأحماض الأمينية بدقة، من الضروري إجراء 5 تحلل مائي مختلف، مما يطيل عملية التحديد بشكل كبير. عادة، يتم إجراء التحلل المائي بنسبة 1-2 (قياسي مع حمض الهيدروكلوريك ومع الأكسدة الأولية مع حمض الأداء).

لتجنب فقدان الأحماض الأمينية، يجب أن تتم إزالة الحمض الزائد أثناء التحلل المائي للحمض على الفور عن طريق التبخر المتكرر في مجفف فراغ مع إضافة الماء المقطر.

عندما يعمل المحلل بشكل صحيح، تعمل أعمدة التبادل الأيوني لفترة طويلة دون استبدال الراتنج. ومع ذلك، إذا كانت العينات تحتوي على كميات كبيرة من الأصباغ والدهون، يصبح العمود مسدودًا بسرعة ويلزم إجراء عمليات تجديد متعددة، تتضمن أحيانًا إعادة تعبئة العمود، لاستعادة قدرات الفصل الخاصة به. لذلك، بالنسبة للمنتجات التي تحتوي على أكثر من 5% دهون، يوصى أولاً بإزالة الدهون عن طريق الاستخلاص. يوضح الجدول 2.3 شروط تحضير عينات المنتجات الغذائية الرئيسية عند تحليل تركيبة الأحماض الأمينية.

الجدول 2.3. – شروط تحضير العينات الغذائية للتحليل

	طريقة إزالة الدهون	نسبة وزن البروتين: حمض الهيدروكلوريك (6M)
مركزات البروتين (العزلات)	غير مطلوب
اللحوم والأسماك واللحوم المعلبة والأسماك ومخلفاتها)	الاستخلاص باستخدام 10 مرات ثنائي إيثيل إيثر 3-4 مرات أو 10 مرات كلوروفورم الإيثانول (1:2) مرتين
الحليب ومنتجات الألبان	استخراج مع كمية 10 أضعاف العينة باستخدام خليط من الإيثانول كلوروفورم (1:2) 2 مرات
الحبوب ومنتجات الحبوب	غير مطلوب
المنتجات النباتية	غير مطلوب
منتجات اللحوم والخضروات والأسماك	الاستخلاص بـ 10 أضعاف كمية ثنائي إيثيل إيثر 3-4 مرات؛ خليط من الإيثانول - كلوروفورم (1:2) 10 أضعاف الكمية وزنها 2 مرات
البيض، منتجات البيض	الاستخلاص بخليط من الإيثانول - كلوروفورم (1:2) 10 أضعاف الكمية وزنها 2 مرات

لتحديد الأحماض الأمينية التي تشكل البروتينات، يتم استخدام الأحماض (HC1) والقلوية (Ba(OH)2) والتحلل المائي الأنزيمي. عندما يتم تحلل البروتين النقي الخالي من الشوائب، يتم إطلاق 20 حمضًا أمينيًا مختلفًا.

أحماض أمينية،مكونات البروتينات هي
أ-الأحماض الأمينية. تنتمي جميعها إلى السلسلة L، ويعتمد حجم وعلامة الدوران البصري على طبيعة جذور الأحماض الأمينية وقيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول. لا توجد الأحماض الأمينية د في البروتينات البشرية، ولكنها توجد في جدار الخلية للبكتيريا، كجزء من بعض المضادات الحيوية (الأكتينوميسين).

تختلف الأحماض الأمينية عن بعضها البعض في الطبيعة الكيميائية لجذر R، الذي لا يشارك في تكوين الرابطة الببتيدية.

يعتمد التصنيف العقلاني الحديث للأحماض الأمينية على قطبية الجذور:

غير قطبي (كاره للماء)

قطبي (محب للماء)

مشحون سلبيا

وجدت في بعض البروتينات مشتقات الأحماض الأمينية. يحتوي بروتين الكولاجين في النسيج الضام على هيدروكسي برولين وأوكسيليسين. ديودوتيروسين هو أساس هيكل هرمونات الغدة الدرقية.

الأحماض الأمينية لها خاصية مشتركة - مذبذب(من الأمفوتيروس اليونانية - ذات الوجهين). في نطاق الأس الهيدروجيني 4.0-9.0، توجد جميع الأحماض الأمينية تقريبًا على شكل أيونات ثنائية القطب (zwitterions). معنى نقطة تساوي الجهد الكهربائي للحمض الأميني (IEP، pI)تحسب بواسطة الصيغة:

بالنسبة للأحماض أحادية الأمين ثنائي الكربوكسيل، يتم حساب pI على أنه نصف مجموع قيم pK (الجدول 1) لمجموعات a- وw-carboxylic، بالنسبة للأحماض diaminomonocarboxylic - على أنه نصف مجموع قيم pK لـ a- وw- المجموعات الأمينية.

هناك أحماض أمينية غير أساسية (يمكن تصنيعها في جسم الإنسان)، وأحماض أمينية أساسية، لا تتكون في الجسم ويجب إمدادها بالغذاء.

الأحماض الأمينية الأساسية: حمض أميني أساسي، ليوسين، آيزوليوسين، ليسين، ميثيونين، ثريونين، تريبتوفان، فينيل ألانين.

الأحماض الأمينية الأساسية:الجلايسين، ألانين، الأسباراجين، الأسبارتات، الجلوتامين، الغلوتامات، البرولين، سيرين.

قابلة للاستبدال بشكل مشروط(يمكن تصنيعه في الجسم من أحماض أمينية أخرى): أرجينين (من سيترولين)، تيروزين (من فينيل ألانين)، سيستين (من سيرين)، هيستيدين (بمشاركة الجلوتامين).

لاكتشاف وقياس كمية الأحماض الأمينية في الكائنات البيولوجية، يتم استخدام التفاعل مع النينهيدرين.

الجدول 1. ثوابت تفكك الأحماض الأمينية

حمض أميني	بي كيه 1	بي كيه 2	بي كيه 3
ألانيا	2,34	9,69
أرجينين	2,18	9,09	13,2
الهليون	2,02	8,80
حمض الأسبارتيك	1,88	3,65	9,60
فالي	2,32	9,62
الهستيدين	1,78	5,97	8,97
جليكاين	2,34	9,60
الجلوتامين	2,17	9,13
حمض الجلوتاميك	2,19	4,25	9,67
آيزوليوسين	2,26	9,62
لوسين	2,36	9,60
ليسين	2,20	8,90	10,28
ميثيونين	2,28	9,21
برولين	1,99	10,60
مسلسل	2,21	9,15
تيروزين	2,20	9,11	10,07
ثريونين	2,15	9,12
التربتوفان	2,38	9,39
فينيل ألانين	1,83	9,13
السيستين	1,71	8,33	10,78

التفاعل مع النينهيدرين. يتم تشكيل الألدهيدات المقابلة.

وهكذا يتم الحصول على خليط من الألدهيدات وتحليله. هذه هي الحالة الأبسط، وهي مناسبة فقط لبعض الأحماض الأمينية.

يعتمد اختيار المشتقات على خليط الأحماض الأمينية قيد الدراسة.

كروماتوغرافيا التبادل الأيونييعتمد على التبادل الأيوني القابل للانعكاس للأيونات في المحلول مع الأيونات الموجودة في المبادل الأيوني (مبادل الأيونات الموجبة ومبادل الأيونات) وعلى القدرة المختلفة للأيونات المنفصلة على التبادل الأيوني مع الأيونات الماصة الثابتة المتكونة نتيجة تفكك الأيونات الأيونية مجموعات. بالنسبة للأيونات العضوية، يتم فرض التفاعل الكهروستاتيكي مع الشحنات الثابتة للمبادل الأيوني من خلال التفاعل الكاره للماء للجزء العضوي من الأيون مع مصفوفة المبادل الأيوني. لتقليل مساهمتها في الاحتفاظ بالأيونات العضوية وتحقيق الانتقائية المثلى لفصلها، تتم إضافة مكون عضوي (1-25% ميثانول، أيزوبروبانول، أسيتونيتريل) إلى الشاطف المائي.

تحمل الأحماض الأمينية مجموعتين ضعيفتي التأين على الأقل: -COOH و -NH 3 +. في المحلول، تكون هذه المجموعات في شكلين، مشحونة وغير مشحونة، يتم الحفاظ على توازن البروتون بينهما: R-COOH « R-COO – + H + R-NH 3 + « R-NH 2 + H + (الأحماض والقواعد المترافقة) ) R -COOH و R-NH 3 + من الأحماض الضعيفة، ولكن الأول أقوى بعدة مراتب. لذلك، في أغلب الأحيان (بلازما الدم، درجة الحموضة للسوائل بين الخلايا 7.1-7.4) تكون مجموعات الكربوكسيل على شكل أيونات كربوكسيل، ويتم بروتونات المجموعات الأمينية. لا توجد الأحماض الأمينية في شكل جزيئي (غير منفصل) عند أي درجة حموضة. قيم pK التقريبية للحمض الأميني ومجموعة الأمينو في الحمض الأميني هي 2 و 10 على التوالي. تعتمد الشحنة الإجمالية (الإجمالية) (المجموع الجبري لجميع الشحنات الموجبة والسالبة) للحمض الأميني على الرقم الهيدروجيني، أي. على تركيز البروتونات في المحلول. يمكن تغيير شحنة الحمض الأميني عن طريق تغيير الرقم الهيدروجيني. وهذا يسهل الفصل الجسدي للأحماض الأمينية والببتيدات والبروتينات. تسمى قيمة الرقم الهيدروجيني التي تكون فيها الشحنة الإجمالية للحمض الأميني صفرًا وبالتالي لا تتحرك في مجال كهربائي ثابت بالنقطة الكهربية (pI). تقع النقطة العازلة في منتصف الطريق بين أقرب قيم pK للمجموعات المنفصلة.

حمض السيستين السيستين

الجدول 2.3. – شروط تحضير العينات الغذائية للتحليل

منتج	طريقة إزالة الدهون	نسبة وزن البروتين: حمض الهيدروكلوريك (6M)
مركزات البروتين (العزلات)	غير مطلوب	1:200
اللحوم والأسماك واللحوم المعلبة والأسماك ومخلفاتها)	الاستخلاص باستخدام 10 مرات ثنائي إيثيل إيثر 3-4 مرات أو 10 مرات كلوروفورم الإيثانول (1:2) مرتين	1:250
الحليب ومنتجات الألبان	استخراج مع كمية 10 أضعاف العينة باستخدام خليط من الإيثانول كلوروفورم (1:2) 2 مرات	1:1000
الحبوب ومنتجات الحبوب	غير مطلوب	1:1000
المنتجات النباتية	غير مطلوب	1:500
منتجات اللحوم والخضروات والأسماك	الاستخلاص بـ 10 أضعاف كمية ثنائي إيثيل إيثر 3-4 مرات؛ خليط من الإيثانول - كلوروفورم (1:2) 10 أضعاف الكمية وزنها 2 مرات	1:1000
البيض، منتجات البيض	الاستخلاص بخليط من الإيثانول - كلوروفورم (1:2) 10 أضعاف الكمية وزنها 2 مرات	1:200

أسئلة التحكم:

1. تعريف مفهوم "البروتينات".

2. ما هي المجموعات التي تنقسم إليها البروتينات حسب وظائفها في الجسم؟

3. ما هو دور البروتينات في تغذية الإنسان؟

6. ما هي الأحماض الأمينية الأساسية التي تعرفها وما هي الأحماض الأمينية التي يمكن أن تصبح ضرورية؟

7. كيف يتم تحديد محتوى النيتروجين الإجمالي في المنتجات الغذائية؟

8. كيف يتم تحديد تركيبة الأحماض الأمينية للبروتينات؟

9. ما هي طرق تحديد الأحماض الأمينية التي تعرفها؟

§ 2.4. الكربوهيدرات

توجد الكربوهيدرات على نطاق واسع في النباتات والحيوانات، حيث تؤدي وظائف هيكلية واستقلابية. في النباتات، أثناء عملية التمثيل الضوئي، يتم تصنيع الجلوكوز من ثاني أكسيد الكربون والماء، والذي يتم بعد ذلك تخزينه على شكل نشا أو تحويله إلى السليلوز، وهو الأساس الهيكلي للنباتات. تستطيع الحيوانات تصنيع عدد من الكربوهيدرات من الدهون والبروتينات، ولكن معظم الكربوهيدرات تأتي من الأطعمة النباتية.