WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 9 |

в) пептидазы – ускоряют гидролиз пептидных связей в белках и пептидах. Выделяют: экзопептидазы – проводят расщепление с конца пептидной цепи (катепсин); эндопептидазы осуществляют гидролиз в центре полипептидной цепи (пепсин, трипсин);

г) амидазы – ускоряют гидролиз амидов, отщепление аминогруппы (аспарагиназа, уреаза, аргиназа);

д) C–C-гидролазы – разрывают C–C-связи.

4 класс – Лиазы – ускоряют реакции негидролитического отщепления от субстратов определённых групп атомов с образованием двойных связей или присоединение по месту этих связей:

а) карбоксилиазы (или декарбоксилазы) – катализируют распад кетокислот и аминокислот с выделением CO2:

O O O O R CH C R CH2 + COR C + COR C C NH2 OH NHOH H б) альдегидлиазы (альдолазы) – расщепляют гексозы на две триозы.

5 класс – Изомеразы – катализируют превращение изомерных форм друг в друга, ускоряют процессы внутримолекулярных превращений:

а) эпимеразы – осуществляют превращение оптических изомеров, например, глюкозы в галактозу.

б) цис-транс-изомеразы осуществляют взаимный переход цис транс-изомеров, например, переход малеиновой кислоты (цис-форма) в фумаровую (транс-форма):

в) глюкоза-1-фосфат изомеризуется в глюкозу-6-фосфат.

Таким образом, превращения с участием изомераз могут включать внутримолекулярный перенос атомов водорода, фосфатных и ацильных групп, изменение пространственного расположения атомных группировок, перемещение двойных связей и т.п.

6 класс – Лигазы, или синтетазы – ускоряют синтез сложных соединений из более простых за счёт энергии распада пирофосфорных связей (в АТФ или других богатых энергией пирофосфатах). Важна роль лигаз в биосинтезе белков, нуклеиновых кислот, жирных кислот и других соединений.

3.4. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТОВ Будучи катализаторами, ферменты ускоряют достижение равновесия в химических процессах, которые протекают сами по себе, но с очень малыми скоростями. Как и любые катализаторы, ферменты повышают скорость химических реакций за счёт снижения энергии активации (энергетического барьера) реакции. Это обеспечивается тем, что в ходе химического процесса исходное соединение проходит через ряд промежуточных состояний, свободная энергия которых существенно снижена (рис. 10).

На заключительной стадии биокаталитического процесса фермент, как и катализатор, освобождается и вступает во взаимодействие с новыми молекулами субстрата, совершая множество «оборотов» в данной химической реакции.

Ведущую роль в механизме ферментативного катализа играют фермент-субстратные комплексы, в которых обратимо меняется третичная структура (конформация) фермента, что способствует наилучшему пространственному соответствию молекул фермента и субстрата.

На первой стадии ферментативной реакции возникает соединение, в котором фермент и субстрат связаны ковалентной или иной связью.

Затем (вторая стадия) субстрат под действием связанного с ним фермента активируется, т.е. претерпевает изменение, делающее его более доступным для соответствующей химической реакции. На третьей стадии происходит собственно химическая реакция (на поверхности фермента).

На заключительной стадии образовавшийся продукт реакции освобождается из комплекса субстрат-продукт (рис. 11).

Рис. 10. Изменение свободной энергии системы, участвующей в неферментативной (1) и ферментативной (2) реакциях:

S – исходный субстрат; ES – фермент-субстратный комплекс;

Р – продукт реакции Рис. 11. Модель ферментативного расщепления молекулы субстрата при кратковременном изменении конформации фермента при образовании фермент-субстратного комплекса Если фермент обозначить Е, субстрат – S, активированный субстрат – S продукт реакции – Р, то указанную последовательность, процессов можно описать следующим образом:

E + S ES EP ES E + P Механизм действия каждого фермента уникален. Вместе с тем существуют общие характеристики ферментов, которые изучает ферментативная кинетика.

4. ЛИПИДЫ 4.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА К липидам (от греч. липос – жир) относят природные органические соединения, нерастворимые в воде и растворимые в органических растворителях (бензине, петролейном эфире, этиловом эфире, ацетоне, хлороформе, сероуглероде, метиловом и этиловом спиртах), являющиеся производными высших жирных кислот.

В зависимости от состава, строения и роли в организме сложилась следующая классификация липидов:

I. Простые липиды:

- Жиры, или триглицериды – сложные эфиры высших жирных кислот и трёхатомного спирта – глицерина.

- Воски – сложные эфиры высших жирных кислот и одноатомных высших спиртов.

- Стериды – сложные эфиры высших жирных кислот и полициклических спиртов – стеролов.

II. Сложные липиды имеют многокомпонентные молекулы, компоненты которых соединены химическими связями различного типа:

- Фосфолипиды, состоящие из остатков высших жирных кислот, глицерина или других многоатомных спиртов, фосфорной кислоты и азотистых оснований той или иной природы.

- Гликолипиды, включающие в свой состав, наряду с многоатомным спиртом и высшей жирной кислотой, углеводы.

III. Ещё две группы липидов, в составе которых встречаются и простые, и сложные липиды:

- Диольные липиды – простые и сложные эфиры двухатомных спиртов с высшими жирными кислотами, содержащие в ряде случаев фосфорную кислоту, азотистые основания и углеводы.

- Орнитинолипиды – построенные из остатков высших жирных кислот, аминокислоты орнитина (или лизина) и включающие в некоторых случаях двухатомные спирты.

Жиры, стериды, фосфолипиды и диольные липиды распространены везде, участвуют в построении клеточных структур и в биохимических процессах.

Воски – менее важная группа соединений, это пчелиный воск, воски растений.

Гликолипиды присутствуют в нервной ткани, хлоропластах растений.

Орнитинолипиды присущи микроорганизмам.

Липиды образуют с другими органическими соединениями комплексы, необходимые в осуществлении ряда биохимических функций, это:

- регуляция деятельности ряда гормонов и активности ферментов;

- влияние на процессы транспорта метаболитов и макромолекул;

- контроль реакций биологического окисления и энергетического обмена;

- связь с репликацией ДНК и её матричной активностью.

П р и м е ч а н и е: Метаболиты – низкомолекулярные соединения, являющиеся продуктами химических превращений в биологических объектах или поступающие в них в процессе питания. Репликация (гомологическая) – бесконечное повторение процесса удвоения числа молекул путём прямого, непосредственного копирования их структуры.

4.2. ПРОСТЫЕ ЛИПИДЫ Жиры. Содержание их в некоторых биологических объектах, тканях и органах достигает 90%. Термин «жиры» употребляется в двух смыслах.

То, что называется жирами в обыденной жизни (говяжий жир, сливочное масло) – не представляет собой химически определённых соединений.

Они содержат много составляющих: смеси различных триглицеридов, свободные высшие жирные кислоты, пигменты, ароматические соединения, клеточные структуры. Растительные жиры называют маслами, а морфологически обособленные жиры животных – салом.

Из разных источников выделено свыше 600 различных видов жиров, среди которых насчитывается 420 видов жиров растительного происхождения, 80 видов жиров сухопутных животных и более видов жиров обитателей водоёмов.

С точки зрения состава жирами называют сложные эфиры высших жирных кислот и глицерина, поэтому предпочтительнее название – триглицериды, или нейтральные жиры.

В составе природных триглицеридов несколько десятков различных органических кислот, среди них большая доля принадлежит высшим жирным монокарбоновым кислотам с числом углеродных атомов 16 и более. Встречаются и оксикислоты.

Предельные монокарбоновые кислоты масляная изовалериановая капроновая СН3–(СН2)4–СООН каприловая СН3–(СН2)6–СООН каприновая СН3–(СН2)8–СООН лауриновая СН3–(СН2)10–СООН миристиновая СН3–(СН2)12–СООН пальмитиновая СН3–(СН2)14–СООН стеариновая СН3–(СН2)16–СООН арахиновая СН3–(СН2)18–СООН бегеновая СН3–(СН2)20–СООН лигноцериновая СН3–(СН2)22–СООН церотиновая СН3–(СН2)24–СООН Непредельные с одной двойной связью пальмитоолеиновая СН3–(СН2)5–СН=СН–(СН2)7–СООН олеиновая СН3–(СН2)7–СН=СН–(СН2)7–СООН эруковая СН3–(СН2)7–СН=СН–(СН2)11–СООН нервоновая СН3–(СН2)7–СН=СН–(СН2)13–СООН С несколькими двойными связями линолевая СН3–(СН2)3–(СН2–СН=СН)2–(СН2)7–СООН или С5Н11–СН=СН–СН2–СН=СН–(СН2)7–СООН линоленовая СН3–(СН2–СН=СН)3–(СН2)7–СООН С2Н5–СН=СН–СН2–СН=СН–СН2–СН=СН–(СН2)7–СООН арахидоновая СН3–(СН2)4–(СН=СН–СН2)4–(СН2)2–СООН С тройной связью тарариновая СН3 – (СН2)9 – СН2 – С С – (СН2)4 – СООН Циклические кислоты чальмугровая гиднокарповая Оксикислота рицинолевая В основном – это кислоты с чётным числом углеродных атомов.

В составе жиров обнаружены кислоты с нечётным числом атомов углерода и разветвлённым углеродным скелетом. Последние резко понижают температуру плавления жиров, обладают антибиотическими свойствами и видовой специфичностью, например, миколевая кислота в туберкулёзных бактериях:

Из некоторых туберкулёзных бацилл получены туберкулостеариновая (1) и миколипеновая (2) кислоты с нечётным числом углеродных атомов и разветвлённой цепью:

(1) (2) Наиболее часто и в наибольшей пропорции в природных жирах встречаются олеиновая (до 30%) и пальмитиновая кислоты (15…50%).

Это «главные» жирные кислоты.

В составе растительных жиров преобладают ненасыщенные высшие жирные кислоты (до 90%), из предельных лишь пальмитиновая кислота содержится в количестве 10…15%.

Триглицериды различают простые и смешанные. Простые являются сложными эфирами глицерина и одной из высших кислот:

трипальмитин триолеин Смешанные триглицериды построены из глицерина и остатков разных высших жирных кислот:

пальмитостеароолеин пальмитодистеарин В природных жирах – смеси разнообразных триглицеридов – доля простых триглицеридов мала, а процентное содержание смешанных триглицеридов велико. Например, в составе свиного сала 8 различных триглицеридов: 1% из них приходится на долю трипальмитина и 3% – на долю триолеина. Остальные 6 триглицеридов – смешанные: 53% пальмитодиолеин и 27% пальмитостеароолеин. В составе коровьего молока 14 кислот, в том числе н-масляная.

В кокосовом и пальмовом маслах найдены стеародипальмитин, олеодипальмитин, миристодипальмитин, миристодилаурин, пальмитодимиристин и лауродимиристин.

Физические свойства триглицеридов зависят от характера высших кислот в составе их молекул. Если преобладают насыщенные – твёрдые – жирные кислоты, то триглицерид твёрдый; если преобладают ненасыщенные – жидкие жирные кислоты, их tпл низкая и при обычных условиях триглицерид жидкий. Например, триглицериды жидкого при обычных условиях подсолнечного масла, t°пл = –21 °С, содержат 39% олеиновой и 46% линолевой кислоты, а твердое растительное масло бобов какао, tпл = 30…34 °С, имеет в своём составе 35% пальмитиновой и 40% стеариновой кислот.

Арахисовое, кукурузное, хлопковое, соевое, льняное, кунжутное, касторовое, конопляное масла богаты глицеридами ненасыщенных кислот, содержащих цепь из 16 или более атомов углерода.

В резервных жирах человека отношение ненасыщенных кислот к насыщенным 3:2. Главный компонент резервного жира – олеиновая кислота, затем линолевая; арахидоновой кислоты (с четырьмя двойными связями) содержится от 0,3 до 1,0%.

Триглицериды образуют оптические и геометрические изомеры, так как имеют асимметрический углеродный атом в составе глицерина и одну или несколько двойных связей в радикалах кислотных остатков.

Кислоты линолевая, линоленовая, арахидоновая в организме синтезироваться не могут, обязательно должны поступать извне.

Естественные жиры характеризуются показателями:

1. Йодное число – количество граммов йода, которое присоединяется к 100 г жира. Чем выше йодное число, тем больше ненасыщенных жирных кислот в составе жира. Человеческий жир имеет йодное число 64, а конопляное масло – 150.

Для определения йодного числа применяют растворы хлористого йода JCl, бромистого йода JBr, которые более реакционноспособны, чем сам йод.

2. Эфирное число – это количество миллиграммов KОН, необходимое для омыления (гидролиза) 1 г жира.

3. Кислотное число характеризует количество свободных жирных кислот в жире. Содержание последних выражают также в % олеиновой кислоты, что численно равно половине кислотного числа.

Сумма кислотного и эфирного чисел – это число омыления, которое характеризует среднюю молекулярную массу жира.

4. Титр жира, или область плавления, – это температура, при которой расплавленный жир начинает затвердевать.

Жиры способны окисляться, или прогоркать. Быстро окисляются жиры, содержащие ненасыщенные жирные кислоты. Метиленовые группы рядом с двойными связями легко подвергаются действию кислорода. Протекает ряд реакций с образованием гидроперекиси, полимеризацией, сшиванием полимерных цепей. Благодаря полимеризации непредельные жиры (масла) применяются в качестве плёнкообразующих. Льняное масло используется как связующее и носитель пигмента в масляных красках. Прогорклость растительных масел – это результат окислительного разрыва двойных связей с образованием низших альдегидов и кетонов.

Химическую нестойкость растительных масел устраняют гидрированием (восстановление водородом) над никелевым катализатором, при этом понижается tпл жиров, идёт их отвердение.

Одна из особенностей жиров – способность к эмульгированию.

При взбалтывании жира с водой образуется эмульсия – взвесь капелек жира в воде. При стоянии капельки жира всплывают на поверхность и сливаются. Такие эмульсии называются нестойкими. А стойкие образуются с помощью эмульгаторов, – веществ, которые адсорбируют на своей поверхности жир и образуют тончайшую плёнку, препятствующую слипанию капелек жира. Важнейшими физиологическими эмульгаторами являются желчные кислоты и их соли. Желчные кислоты образуют в кишечнике с жирами стойкие эмульсии, и тем самым способствуют быстрейшему всасыванию жира. Жир вводится в контакт с ферментными системами и с их помощью гидролизуется. Освобождённые жирные кислоты всасываются слизистой оболочкой кишок, где и совершается новый синтез жиров.

Жиры выполняют в организме следующую роль:

1. Энергетическую. При сгорании 1 г жира выделяется 39 кДж теплоты. Жиры – ценная высокоэнергетическая составная часть пищи.

2. Жиры являются запасным питательным веществом, откладываются под кожей, в сальнике, брыжейке. Молоко содержит большое количество нейтральных жиров. Многие семена растений (подсолнечник, конопля, лён, клещевина) богаты нейтральными жирами (растительные масла), откуда они и добываются в пищевой промышленности.

3. Жиры являются регуляторами теплоотдачи, они плохие проводники тепла.

4. Выполняют защитную роль, предохраняя органы от ударов.

5. Жиры являются растворителями жирорастворимых витаминов.

6. Принимают участие в построении клеточных мембран, входят в состав клетки. Протоплазматический жир тесно связан с белком, его количество не меняется даже в тяжёлых случаях истощения.

Жиры используются в мыловаренной промышленности.

Воски – эфиры высших спиртов (с С16 по С36) и высших монокарбоновых кислот (с С24 по С36). В состав восков также входят свободные высшие спирты и свободные высшие кислоты (табл. 1), немного углеводородов всегда с нечётным числом углеродных атомов (от С27 до С33), красящих и душистых веществ. Общее количество примесей может быть 50%.

Различают воски растительного и животного происхождения. Они нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях. Воски выполняют защитные функции, предохраняют растения от повреждений и потери влаги, проникновения микроорганизмов.

Воск одного из видов пальм, произрастающих в Бразилии, называется карнаубским воском, – является церотиново-мирициловым эфиром:

СН3–(СН2)24–СО–О–СН2–(СН2)28–СНПри экстрагировании органическими растворителями бурого угля или торфа выделяют монтанный воск, в составе которого есть монтанная кислота и её эфиры.

В пчелином воске преобладает пальмитиново-мирициловый эфир:

СН3–(СН2)14–СО–О–СН2–(СН2)28–СН3, tпл = 62…70 °С.

В пчелином воске и воске поверхности листьев растений и фруктов найдены спирты и кислоты с 32 и 34 атомами углерода в молекуле.

Один из видов японского воска содержит дикарбоновые высшие кислоты (НООС–(СН2)18–СООН). В составе рыбьего и китового жира найден непредельный высший спирт – олеиловый.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 9 |






















© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.