Биология белки углеводы жиры витамины

К белкам относят полипептиды, содержащие в своём составе больше 100 аминокислотных остатков. Их молекулярная масса лежит в пределах от 10 000 до нескольких миллионов.

В соответствии с числом аминокислотных остатков пептиды делят на олигопептиды и полипептиды. В состав олигопептидов (низкомолекулярных пептидов) входит не более 10 аминокислотных остатков. В состав цепи полипептидов входит от 10 до 100 аминокислотных остатков.

По химическому составу белки делят на протеины, т. е. белки, при гидролизе которых образуются только аминокислоты (простые белки), и протеиды, т. е. соединения, при гидролизе которых, кроме аминокислот, выделяются и другие компоненты. Эта неаминокислотная часть сложного белка называется простетической группой.

По форме молекул различают глобулярные (шаровидные) и фибриллярные (нитевидные) белки.

К глобулярным белкам относят альбумины и глобулины (широко распространённые в органах и тканях организма), а к фибриллярным — коллаген (основной белок соединительной ткани).

Последовательность аминокислотных звеньев в линейной полипептидной цепи называют первичной структурой белка.

Вторичной структурой белка называют форму полипептидной цепи в пространстве. Вторичная структура определяется тем, что из-за образования внутримолекулярных водородных связей макромолекулы принимают определённую конформацию. Часто вторичная структура представляет собой спираль.

Третичная структура определяется пространственным расположением макромолекулы как целого и зависит, например, от взаимодействия полярных и неполярных заместителей в разных местах цепи, от образования S–S-связей между противоположными цистеиновыми остатками.

Четвертичной структурой белка называют сложные образования из отдельных молекул белка.

Денатурацией белка называют процесс потери им его естественных свойств. Денатурация происходит под действием высоких температур или активных химических веществ, при этом происходит нарушение всех структур белковой молекулы, за исключением первичной.

Жирами называют смесь сложных эфиров глицерина и высших карбоновых кислот. При этом в состав жиров могут входить самые разнообразные высшие жирные кислоты, но только один спирт — глицерин. Поэтому эти эфиры называют глицеридами. Общая формула жиров:

где R, R1, R2 — углеводородные остатки.

В состав твёрдых жиров входят предельные кислоты: C15H31COOH — пальмитиновая кислота; C17H35COOH — стеариновая кислота.

Жиры, триглицериды которых состоят одновременно из насыщенных и ненасыщенных кислот, широко встречаются в природе.

Жидкие жиры часто называют маслами. Глицериды насыщенных кислот — твёрдые соединения, а ненасыщенных — жидкие. Растительные масла, в состав которых входят непредельные кислоты, чаще всего — жидкие продукты.

Наиболее важными химическими свойствами жиров является их способность к гидролизу и гидрогенизации. Гидролиз жиров происходит в кислой или щелочной среде при повышенной температуре. При гидролизе щёлочью образуются глицерин и соли высших кислот — мыла, отсюда и происходит название этого процесса — омыление:

В присутствии мелкораздробленного никеля происходит присоединение водорода по двойным связям ненасыщенных кислот. При этом жидкие растительные масла переходят в твёрдые.

Углеводами называют класс соединений, отвечающих общей формуле Cn(H2O)m. Известны также некоторые вещества, проявляющие свойства углеводов, но формально не отвечающие общей формуле.

Углеводы широко распространены в природе и играют важную роль в жизни человека, животных и растений. Они являются одним из основных продуктов питания.

Название «углеводы» — историческое. Первые из изученных представителей этого класса соединений соответствовали формуле Cn(H2O)m и формально рассматривались как гидраты углерода. Хотя данная формула справедлива для многих представителей углеводов, их строение не соответствует «гидратам углерода».

Углеводы делят на две группы: моносахариды и полисахариды. Моносахариды при гидролизе не способны распадаться на более простые углеводы. Полисахаридами называют углеводы, способные подвергаться гидролизу с образованием моносахаридов.

Наиболее распространёнными среди моносахаридов являются глюкоза и фруктоза. Эти вещества являются изомерами и имеют формулу C6H12O6.

Глюкоза широко распространена в природе, в свободном состоянии встречается во фруктах, меде и т. д. Используется в пищевой промышленности, медицине. В промышленности глюкозу получают из крахмала кипячением с разбавленной серной кислотой.

Фруктоза хорошо растворима в воде, встречается в свободном виде во многих фруктах и плодах. Является ценным питательным продуктом. Она в три раза слаще глюкозы.

Сахароза C12H22O11 относится к дисахаридам.

При гидролизе сахарозы образуются глюкоза и фруктоза:

Смесь равных количеств глюкозы и фруктозы, образующаяся при гидролизе сахарозы, называют инвертным сахаром. Сахароза содержится в сахарном тростнике, сахарной свёкле и кукурузе. Она является важным пищевым продуктом.

Оглавление.

Введение. 2

I. Общая характеристика, свойства, функции белков. 3-5

II. Общая характеристика, свойства, функции углеводов. 5-7

III. Общая характеристика, свойства, применение жиров. 8-12

IV. Минеральные вещества. 12-18

Заключение. 19

Список литературы. 20

Введение.

Мы знаем, что наша пища состоит из белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, воды, а также содержит витамины. Сегодня созданы пищевые консерванты, ароматизаторы и красители. В связи с этим появился новый раздел химии – химия пищи. Данный раздел появился относительно недавно, так как нужно было исследование продуктов питания созданных генной инженерией, изучение веществ, созданных для улучшения вкуса, цвета и хранения продукта. В данном реферате я расскажу об основных составляющих пищи, т.е. об основах химии пищи – белках, жирах, углеводах, минеральных веществах, об их важности и о сложном химическом составе.

I. Общая характеристика, свойства, функции белков.

I.I. Общая характеристика

Белки — это азотсодержащие высокомолекулярные органические вещества со сложным составом и строением молекул. Белок можно рассматривать как сложный полимер аминокислот. Белки входят в состав всех живых организмов, но особо важную роль они играют в животных организмах, которые состоят из тех или иных форм белков (мышцы, покровные ткани, внутренние органы, хрящи, кровь).Растения синтезируют белки (и их составные части -аминокислоты) из углекислого газа СО2 и воды Н2О за счет фотосинтеза, усваивая остальные элементы белков (азот N, фосфор Р, серу S, железо Fe, магний Mg) из растворимых солей, находящихся в почве. Животные организмы в основном получают готовые аминокислоты с пищей и на их базе строят белки своей организма. Ряд аминокислот (заменимые аминокислоты) могут синтезироваться непосредственно животными организмами. Характерной особенностью белков является их многообразие, связанное с количеством, свойствами и способах соединения входящих в их молекулу аминокислот. Белки выполняют функцию биокатализаторов ферментов, регулирующих скорость и направление химических реакций в организме. В комплексе с нуклеиновыми кислотами обеспечивают функции роста и передачи наследственных признаков, являются структурной основой мышц и осуществляют мышечное сокращение. В молекулах белков содержатся повторяющиеся амидные связи С(0)NH, названные пептидными (теория русского биохимика А.Я.Данилевского). Таким образом, белок представляет собой полипептид, содержащий сотни или тысячи аминокислотных звеньев.

Структура белков.

Особый характер белка каждого вида связан не только с длиной, составом и строением входящих в его молекулу полипептидных цепей, но и с тем, как эти цепи ориентируются. В структуре любого белка существует несколько степеней организации:

1.Первичная структура белка специфическая последовательность аминокислот в полипептидной цепи.

2.Вторичная структура белка способ скручивания полипептидной цепи в пространстве (за счет водородной связи между водородом амидной группы NH и карбонильной группы СО, которые разделены четырьмя аминокислотными фрагментами).

3. Третичная структура белка реальная трехмерная конфигурация закрученной спирали полипептидной цепи в пространстве (спираль, скрученная в спираль). Третичная структура белка обуславливает специфическую биологическую активность белковой молекулы. Третичная структура белка поддерживается за счет взаимодействия различных функциональных групп полипептидной цепи: дисульфидный мостик (-S-S-) между атомами серы, сложноэфирный мостик между карбоксильной группой (-СО-) и гидроксильной(-ОН), солевой мостик — между карбоксильной (-СО-) и аминогруппами (NH2).

4. Четвертичная структура белка тип взаимодействия между несколькими полипептидными цепями. Например, гемоглобин представляет из себя комплекс из четырех макромолекул белка.

I.II. Физические и химические свойства.

Физические свойства.

Белки имеют большую молекулярную массу (104107 г/моль), многие белки растворимы в воде, но образуют, как правило, коллоидные растворы, из которых выпадают при увеличении концентрации неорганических солей, добавлении солей тяжелых металлов, органических растворителей или при нагревании (денатурация).

Химические свойства.

1. Денатурация разрушение вторичной и третичной структуры белка.

2. Качественные реакции на белок: биуретовая реакция: фиолетовое окрашивание при обработке солями меди в щелочной среде (дают все белки), ксантопротеиновая реакция: желтое окрашивание при действии концентрированной азотной кислоты, переходящее в оранжевое под действием аммиака (дают не все белки), выпадение черного осадка (содержащего серу) при добавлении ацетата свинца (II), гидроксида натрия и нагревании. 3. Гидролиз белков при нагревании в щелочном или кислом растворе с образованием аминокислот.

I.III. Биологические функции белков.

Множество химических связей, характерных для белковых макромолекул, предопределяет их функциональное многообразие.

1. Каталитические – относятся к биологическим катализаторам.

2. Транспортные – выполняет функции переноса веществ из одного компартмента клетки в другую или между органами целого организма.

3. Регуляторные – регуляторные функции, в первую очередь к ним относятся гормоны.

4. Защитные – представлены антителами или иммуноглобулинами.

5. Сократительные – позволяют сокращаться и перемещаться, обычно содержатся в мышечной ткани.

6. Структурные – входят в состав мембран клеток.

7. Рецепторные – участвуют при передаче нервного или гормонального сигнала.

8. Запасные и питательные – резервный и питательный материал клетки.

9. Токсические – представлены токсинами яда змей, скорпионов, пчел.

Наибольше всего мы употребляем запасные и питательные белки (например, мясо, питательный белок птичьих яиц, молоко и другие).

Наиболее часто употребляемые человеком белки:

Альбумины – белки животных и растительных тканей. Они относятся к питательным белкам. Отличия Альбуминов в животной клетке и растительной заключается в разном количестве метионина и триптофана. А также множество сложных белков липопротеины, гликопротеины, фосфопротеины, хромопротеины.

Фрагмент молекулы хромопротеина.

Продукты с наибольшим содержанием белка (на 100г продукта): кисломолочные продукты (творог, сыр), яйца куриные (I категории), свинина, рыба, икра осетровая, орехи фундук.

II. Общая характеристика, свойства, функции углеводов.

II.I. Общая характеристика.

Углеводы – важный класс природных веществ – встречаются повсеместно в растительных, животных и бактериальных организмах.

Углеводы – это не очень удачный термин, поскольку так называют большое количество соединений, обладающих различной химической структурой и биологическими функциями. Более 100 лет назад этим термином было предложено называть природные соединения, состав которых соответствовал формуле (CH2O)n,, т.е. гидраты углерода. По мере открытия новых углеводов оказалось, что не все они соответствуют этой формуле, а некоторые представители других классов обладают такой же формулой. Большой вклад в развитие учения об углеводах внесли отечественные ученые А.М. Бутлеров, А.А. Колли, Н.Н. Кочетков.

Углеводы включают соединения, начиная от низкомолекулярных, содержащих всего несколько атомов углерода, до веществ, молекулярная масса которых достигает нескольких миллионов.

Углеводы составляют 80% массы сухого вещества растений и около 2% сухого вещества животных организмов.Животные и человек не способны синтезировать сахара и получают их с различными пищевыми продуктами растительного происхождения.

Классификация всех видов углеводов.

Углеводы

Простые Сложные

МОНОСАХАРИДЫ ДИСАХАРИДЫ

Тетрозы С4Н8О4 сахароза C12H22O11

элитроза лактоза

треоза мальтоза

Пентозы С5Н10О5 целобиоза

арабиноза ПОЛИСАХАРИДЫ

ксилоза (С5Н8О4)n

рибоза пентозаны

ГЕКСОЗЫ С6Н12О6 (С6Н10О5)n

глюкоза целлюлоза

манноза крахмал

галактоза гликоген

фруктоза

Дисахариды

Сахароза Трегалоза

II.II. Физические и химические свойства.

Физические свойства.

Моносахариды — это твердые вещества, способные кристаллизоваться. Они гидроскопичны, очень легко растворимы в воде, легко образуют сиропы, из которых выделить их в кристаллическом виде бывает очень трудно.

Дисахариды — кристаллические углеводы, молекулы которых построены из соединённых между собой остатков двух молекул моносахаридов.

Молекулы полисахаридов можно рассматривать как продукт поликон­денсации моносахаридов. Общая формула полисахаридов (СбН10О5)п. Мы рассмотрим важнейшие природные полисахариды — крахмал и целлюлозу.

Химические свойства.

1. Свойства,характерные для спиртов:

— взаимдействие с карбоновыми кислотами с образованием сложных эфиров (реакция этерификации).

2. Свойства, характерные для альдегидов: взаимодействие с оксидом серебра ( I ) в аммиачном растворе (реакция «серебряного зеркала»).