แคตตาล็อกของไฟล์เกี่ยวกับวิชาเคมี แค็ตตาล็อกไฟล์ในวิชาเคมี เขียนสมการปฏิกิริยาเคมีของการไฮโดรไลซิสของโมเลกุลโปรตีน

เคมีก็เหมือนกับวิทยาศาสตร์อื่นๆ ที่ต้องการความเอาใจใส่และความรู้ที่มั่นคง ไม่เคยมีวินัยที่ชื่นชอบสำหรับเด็กนักเรียนมาก่อน แต่ไร้ประโยชน์เพราะด้วยความช่วยเหลือคุณสามารถเข้าใจกระบวนการมากมายที่เกิดขึ้นรอบตัวและภายในบุคคล ยกตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส: ในแวบแรก ดูเหมือนว่ามันสำคัญสำหรับนักวิทยาศาสตร์เคมีเท่านั้น แต่อันที่จริง ถ้าไม่มีมัน ไม่มีสิ่งมีชีวิตใดสามารถทำงานได้เต็มที่ มาเรียนรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติของกระบวนการนี้ รวมทั้งความสำคัญในทางปฏิบัติสำหรับมนุษยชาติ

ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส: มันคืออะไร?

วลีนี้หมายถึงปฏิกิริยาเฉพาะของการสลายตัวของการแลกเปลี่ยนระหว่างน้ำกับสารที่ละลายในนั้นด้วยการก่อตัวของสารประกอบใหม่ ไฮโดรไลซิสสามารถเรียกได้ว่าละลายในน้ำ

ศัพท์เคมีนี้มาจากคำภาษากรีก 2 คำคือ "น้ำ" และ "การสลายตัว"

ผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิส

ปฏิกิริยาที่พิจารณาสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อ H 2 O ทำปฏิกิริยากับสารอินทรีย์และอนินทรีย์ ผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับสิ่งที่น้ำสัมผัสโดยตรง และการใช้สารเร่งปฏิกิริยาเพิ่มเติม ไม่ว่าอุณหภูมิและความดันจะเปลี่ยนไปหรือไม่

ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาของเกลือไฮโดรไลซิสส่งเสริมการก่อตัวของกรดและด่าง และเมื่อพูดถึงสารอินทรีย์ก็จะได้ผลิตภัณฑ์อื่นๆ ละลายน้ำของไขมันส่งเสริมการก่อตัวของกลีเซอรอลและสูงกว่า กรดไขมัน. หากกระบวนการเกิดขึ้นกับโปรตีนจะทำให้เกิดกรดอะมิโนต่างๆ คาร์โบไฮเดรต (โพลีแซ็กคาไรด์) ถูกแบ่งออกเป็นโมโนแซ็กคาไรด์

ในร่างกายมนุษย์ไม่สามารถดูดซับโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตได้อย่างเต็มที่ ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส "ทำให้" พวกมันง่ายขึ้นต่อสารที่ร่างกายสามารถย่อยได้ ดังนั้นการละลายในน้ำจึงมีบทบาทสำคัญในการทำงานปกติของแต่ละคนทางชีววิทยา

ไฮโดรไลซิสของเกลือ

เมื่อเรียนรู้การไฮโดรไลซิสแล้วควรทำความคุ้นเคยกับสารที่มีแหล่งกำเนิดอนินทรีย์คือเกลือ

ลักษณะเฉพาะของกระบวนการนี้คือเมื่อสารประกอบเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับน้ำ อิออนอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอในองค์ประกอบของเกลือจะถูกแยกออกจากสารนั้นและสร้างสารใหม่ที่มี H 2 O อาจเป็นกรดหรือทั้งสองอย่าง ด้วยเหตุนี้จึงเกิดการเปลี่ยนแปลงสมดุลของการแยกตัวของน้ำ

ไฮโดรไลซิสย้อนกลับและย้อนกลับไม่ได้

ในตัวอย่างด้านบน ในอันสุดท้าย คุณสามารถดูลูกศรสองอันแทนที่จะเป็นหนึ่งอัน และลูกศรทั้งสองชี้ไปในทิศทางที่ต่างกัน มันหมายความว่าอะไร? เครื่องหมายนี้บ่งชี้ว่าปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสสามารถย้อนกลับได้ ในทางปฏิบัติ นี่หมายความว่าเมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ สารที่ได้รับไม่เพียงสลายตัวเป็นส่วนประกอบพร้อมกัน (ซึ่งทำให้เกิดสารประกอบใหม่) แต่ยังก่อตัวขึ้นอีกครั้ง

อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ว่าทุกการไฮโดรไลซิสจะย้อนกลับได้ มิฉะนั้น ก็จะไม่สมเหตุสมผล เนื่องจากสารใหม่จะไม่เสถียร

มีหลายปัจจัยที่สามารถส่งผลให้ปฏิกิริยาดังกล่าวไม่สามารถย้อนกลับได้:

อุณหภูมิ. ขึ้นอยู่กับว่าจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงในทิศทางที่สมดุลเปลี่ยนในปฏิกิริยาต่อเนื่อง หากสูงขึ้น จะมีการเปลี่ยนแปลงไปสู่ปฏิกิริยาดูดความร้อน ในทางตรงกันข้าม หากอุณหภูมิลดลง ข้อดีอยู่ที่ด้านข้างของปฏิกิริยาคายความร้อน
ความกดดัน. นี่เป็นอีกปริมาณทางอุณหพลศาสตร์ที่มีอิทธิพลอย่างมากต่อการไฮโดรไลซิสด้วยไอออน ถ้ามันขึ้น สมดุลเคมีถูกเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยาซึ่งมาพร้อมกับการลดลงของปริมาณก๊าซทั้งหมด ถ้ามันลงไปในทางกลับกัน
ความเข้มข้นสูงหรือต่ำของสารที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยารวมถึงการมีตัวเร่งปฏิกิริยาเพิ่มเติม

ประเภทของปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสในสารละลายน้ำเกลือ

แอนไอออน (ไอออนที่มีประจุลบ) การละลายในน้ำของเกลือที่เป็นกรดของเบสที่อ่อนและแรง ปฏิกิริยาดังกล่าวเนื่องจากคุณสมบัติของสารที่มีปฏิสัมพันธ์สามารถย้อนกลับได้

ระดับการไฮโดรไลซิส

เมื่อศึกษาคุณสมบัติของไฮโดรไลซิสในเกลือควรให้ความสนใจกับปรากฏการณ์เช่นระดับของมัน คำนี้หมายถึงอัตราส่วนของเกลือ (ซึ่งได้ทำปฏิกิริยาการสลายตัวกับ H 2 O แล้ว) ต่อปริมาณทั้งหมดของสารนี้ที่มีอยู่ในสารละลาย

ยิ่งกรดหรือเบสที่เกี่ยวข้องกับการไฮโดรไลซิสอ่อนลงเท่าใด ระดับของกรดหรือเบสก็จะยิ่งสูงขึ้น มันถูกวัดในช่วง 0-100% และถูกกำหนดโดยสูตรด้านล่าง

N คือจำนวนโมเลกุลของสารที่ผ่านการไฮโดรไลซิสและ N 0 คือจำนวนทั้งหมดในสารละลาย

ในกรณีส่วนใหญ่ ระดับของการละลายในน้ำในเกลือจะต่ำ ตัวอย่างเช่น ในสารละลายโซเดียมอะซิเตท 1% จะมีค่าเพียง 0.01% (ที่อุณหภูมิ 20 องศา)

ไฮโดรไลซิสในสารที่มีแหล่งกำเนิดอินทรีย์

กระบวนการภายใต้การศึกษายังสามารถเกิดขึ้นได้ในสารประกอบอินทรีย์เคมี

ในสิ่งมีชีวิตเกือบทั้งหมด ไฮโดรไลซิสเกิดขึ้นโดยเป็นส่วนหนึ่งของการเผาผลาญพลังงาน (แคแทบอลิซึม) ด้วยความช่วยเหลือ โปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรตจะถูกย่อยสลายเป็นสารที่ย่อยง่าย ในขณะเดียวกัน ตัวน้ำเองก็แทบจะไม่สามารถเริ่มกระบวนการละลายได้ ดังนั้นสิ่งมีชีวิตจึงต้องใช้เอ็นไซม์ต่างๆ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

ถ้ามันเกี่ยวกับ ปฏิกิริยาเคมีด้วยสารอินทรีย์ที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ได้สารใหม่ ๆ ในห้องปฏิบัติการหรือสภาพแวดล้อมการผลิต จากนั้นกรดหรือด่างที่แรงจะถูกเพิ่มลงในสารละลายเพื่อเร่งและปรับปรุงให้ดีขึ้น

ไฮโดรไลซิสในไตรกลีเซอไรด์ (triacylglycerols)

คำที่ออกเสียงยากนี้หมายถึงกรดไขมัน ซึ่งพวกเราส่วนใหญ่รู้จักว่าเป็นไขมัน

พวกมันมีต้นกำเนิดจากสัตว์และพืช อย่างไรก็ตาม ทุกคนรู้ดีว่าน้ำไม่สามารถละลายสารดังกล่าวได้ การไฮโดรไลซิสของไขมันเกิดขึ้นได้อย่างไร?

ปฏิกิริยาดังกล่าวเรียกว่า saponification of fats นี่คือการละลายของไตรเอซิลกลีเซอรอลในน้ำภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์ในตัวกลางที่เป็นด่างหรือกรด ไฮโดรไลซิสอัลคาไลน์และกรดไฮโดรไลซิสจะถูกปล่อยออกมาทั้งนี้ขึ้นอยู่กับมัน

ในกรณีแรกอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาจะเกิดเกลือของกรดไขมันที่สูงขึ้น (ทุกคนรู้จักกันดีในนามสบู่) ดังนั้นสบู่ก้อนธรรมดาได้มาจาก NaOH และสบู่เหลวได้มาจาก KOH ดังนั้นการไฮโดรไลซิสแบบอัลคาไลน์ในไตรกลีเซอไรด์จึงเป็นกระบวนการสร้างสารซักฟอก ควรสังเกตว่าสามารถดำเนินการได้อย่างอิสระในไขมันทั้งจากพืชและสัตว์

ปฏิกิริยาที่เป็นปัญหาคือสาเหตุที่สบู่ล้างไม่ดีในน้ำกระด้างและไม่เกิดฟองเลยในน้ำเกลือ ความจริงก็คือว่าแข็งเรียกว่า H 2 O ซึ่งมีไอออนแคลเซียมและแมกนีเซียมมากเกินไป และสบู่เมื่ออยู่ในน้ำอีกครั้งจะถูกไฮโดรไลซิสสลายตัวเป็นโซเดียมไอออนและสารตกค้างของไฮโดรคาร์บอน อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาของสารเหล่านี้ในน้ำทำให้เกิดเกลือที่ไม่ละลายน้ำซึ่งมีลักษณะเหมือนเกล็ดสีขาว เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น โซเดียมไบคาร์บอเนต NaHCO 3 หรือที่รู้จักกันดีในชื่อเบกกิ้งโซดาถูกเติมลงในน้ำ สารนี้เพิ่มความเป็นด่างของสารละลายและด้วยเหตุนี้จึงช่วยให้สบู่ทำงานได้ โดยวิธีการเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาดังกล่าวสังเคราะห์ ผงซักฟอกจากสารอื่นๆ เช่น จากเกลือของเอสเทอร์ของแอลกอฮอล์ที่สูงขึ้นและกรดซัลฟิวริก โมเลกุลของพวกมันประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนตั้งแต่สิบสองถึงสิบสี่อะตอม จึงไม่สูญเสียคุณสมบัติในเกลือหรือน้ำกระด้าง

หากสภาพแวดล้อมที่เกิดปฏิกิริยาเป็นกรด กระบวนการนี้เรียกว่าการย่อยด้วยกรดของไตรเอซิลกลีเซอรอล ในกรณีนี้ ภายใต้การกระทำของกรดบางชนิด สารจะกลายเป็นกลีเซอรอลและกรดคาร์บอกซิลิก

ไฮโดรไลซิสของไขมันมีทางเลือกอื่น - ไฮโดรจิเนชันของไตรเอซิลกลีเซอรอล กระบวนการนี้ใช้ในการทำความสะอาดบางประเภท เช่น เมื่อขจัดคราบอะเซทิลีนออกจากเอทิลีนหรือสิ่งเจือปนของออกซิเจนออกจากระบบต่างๆ

ไฮโดรไลซิสของคาร์โบไฮเดรต

สารที่พิจารณาเป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของอาหารมนุษย์และสัตว์ อย่างไรก็ตาม ซูโครส แลคโตส มอลโทส แป้ง และไกลโคเจนในรูปแบบบริสุทธิ์ ร่างกายไม่สามารถดูดซึมได้ ดังนั้น เช่นเดียวกับไขมัน คาร์โบไฮเดรตเหล่านี้ถูกแบ่งออกเป็นองค์ประกอบที่ย่อยได้ผ่านปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส

นอกจากนี้การละลายของคาร์บอนในน้ำยังถูกใช้อย่างแข็งขันในอุตสาหกรรม จากแป้งเนื่องจากปฏิกิริยากับ H 2 O ภายใต้การพิจารณา กลูโคสและกากน้ำตาลจะถูกสกัด ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของขนมเกือบทั้งหมด

พอลิแซ็กคาไรด์อีกตัวหนึ่งที่ใช้อย่างแข็งขันในอุตสาหกรรมเพื่อการผลิตสารและผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์มากมายคือเซลลูโลส สกัดจากกลีเซอรีนทางเทคนิค เอทิลีนไกลคอล ซอร์บิทอล และเอทิลแอลกอฮอล์ที่รู้จักกันดี

ไฮโดรไลซิสของเซลลูโลสเกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเป็นเวลานานและมีกรดแร่ ผลลัพธ์สุดท้ายของปฏิกิริยานี้คือ ในกรณีของแป้ง กลูโคส ควรระลึกไว้เสมอว่าการไฮโดรไลซิสของเซลลูโลสนั้นยากกว่าการย่อยสลายของแป้ง เนื่องจากพอลิแซ็กคาไรด์นี้มีความทนทานต่อกรดแร่มากกว่า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเซลลูโลสเป็นส่วนประกอบหลักของเยื่อหุ้มเซลล์ของพืชชั้นสูงทั้งหมด วัตถุดิบที่มีเซลลูโลสจึงมีราคาถูกกว่าแป้ง ในเวลาเดียวกัน เซลลูโลสกลูโคสถูกใช้สำหรับความต้องการด้านเทคนิคมากกว่า ในขณะที่ผลิตภัณฑ์จากการไฮโดรไลซิสของแป้งถือว่าเหมาะสมสำหรับโภชนาการมากกว่า

โปรตีนไฮโดรไลซิส

โปรตีนเป็นวัสดุก่อสร้างหลักสำหรับเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ประกอบด้วยกรดอะมิโนจำนวนมากและเป็นผลิตภัณฑ์ที่สำคัญมากสำหรับการทำงานปกติของร่างกาย อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเป็นสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงจึงสามารถดูดซึมได้ไม่ดี เพื่อให้งานนี้ง่ายขึ้น พวกเขาจะถูกไฮโดรไลซ์

เช่นเดียวกับในกรณีของสารอินทรีย์อื่นๆ ปฏิกิริยานี้จะแบ่งโปรตีนออกเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำซึ่งร่างกายดูดซึมได้ง่าย

โปรตีนหรือสารโปรตีนเป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติที่มีโมเลกุลสูง (น้ำหนักโมเลกุลแตกต่างกันไปตั้งแต่ 5-10 พันถึง 1 ล้านหรือมากกว่า) โพลีเมอร์ตามธรรมชาติ ซึ่งโมเลกุลเหล่านี้สร้างขึ้นจากสารตกค้างของกรดอะมิโนที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเอไมด์ (เปปไทด์)

โปรตีนเรียกอีกอย่างว่าโปรตีน (จากภาษากรีก "โปรโตส" - อันแรกที่สำคัญ) จำนวนกรดอะมิโนตกค้างในโมเลกุลโปรตีนแตกต่างกันอย่างมากและบางครั้งก็ถึงหลายพัน โปรตีนแต่ละชนิดมีลำดับของกรดอะมิโนตกค้างอยู่ในตัว

โปรตีนทำหน้าที่ทางชีวภาพที่หลากหลาย: ตัวเร่งปฏิกิริยา (เอนไซม์), การควบคุม (ฮอร์โมน), โครงสร้าง (คอลลาเจน, ไฟโบรอิน), มอเตอร์ (ไมโอซิน), การขนส่ง (เฮโมโกลบิน, ไมโอโกลบิน), การป้องกัน (อิมมูโนโกลบูลิน, อินเตอร์เฟอรอน), สารสำรอง (เคซีน, อัลบูมิน, gliadin) และอื่น ๆ ในบรรดาโปรตีนมียาปฏิชีวนะและสารที่เป็นพิษ

โปรตีนเป็นพื้นฐานของไบโอแมมเบรน ซึ่งเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของเซลล์และส่วนประกอบของเซลล์ พวกมันมีบทบาทสำคัญในชีวิตของเซลล์ซึ่งก่อตัวเป็นพื้นฐานทางวัตถุของกิจกรรมทางเคมี

คุณสมบัติพิเศษของโปรตีนคือการจัดระเบียบตัวเองของโครงสร้าง กล่าวคือ ความสามารถในการสร้างโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่เฉพาะเจาะจงโดยธรรมชาติเฉพาะกับโปรตีนที่กำหนดเท่านั้น โดยพื้นฐานแล้ว กิจกรรมทั้งหมดของร่างกาย (การพัฒนา การเคลื่อนไหว การทำงานของหน้าที่ต่างๆ และอีกมากมาย) เกี่ยวข้องกับสารโปรตีน (รูปที่ 36) เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงชีวิตที่ปราศจากโปรตีน

โปรตีนเป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของอาหารมนุษย์และสัตว์ ซึ่งเป็นซัพพลายเออร์ของกรดอะมิโนที่พวกเขาต้องการ

โครงสร้าง

ในโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโปรตีน ลักษณะของอนุมูล (สารตกค้าง) R- ในโมเลกุลกรดอะมิโนมีความสำคัญอย่างยิ่ง อนุมูลของกรดอะมิโนที่ไม่มีขั้วมักจะอยู่ภายในโมเลกุลโปรตีนขนาดใหญ่และทำให้เกิดปฏิกิริยาที่ไม่ชอบน้ำ (ดูด้านล่าง) อนุมูลเชิงขั้วที่มีหมู่ไอออนิก (ที่ก่อตัวเป็นไอออน) มักจะอยู่บนผิวของโมเลกุลโปรตีนขนาดใหญ่และแสดงลักษณะปฏิกิริยาของปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิต (ไอออนิก) อนุมูลแบบไม่มีขั้ว (เช่น ที่มีกลุ่ม OH แอลกอฮอล์ กลุ่มเอไมด์) สามารถอยู่ได้ทั้งบนพื้นผิวและภายในโมเลกุลโปรตีน พวกเขามีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจน

ในโมเลกุลโปรตีน กรดเอ-อะมิโนเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเปปไทด์ (-CO-NH-) ดังนี้

สายโพลีเปปไทด์ที่สร้างขึ้นในลักษณะนี้หรือแต่ละส่วนภายในสายพอลิเปปไทด์ ในบางกรณี สามารถเชื่อมต่อกันเพิ่มเติมได้ด้วยพันธะไดซัลไฟด์ (-S-S-) หรือที่มักเรียกว่าสะพานไดซัลไฟด์

บทบาทสำคัญในการสร้างโครงสร้างของโปรตีนนั้นเล่นโดยพันธะไอออนิก (เกลือ) และไฮโดรเจน เช่นเดียวกับปฏิกิริยาที่ไม่ชอบน้ำ - ชนิดพิเศษการสัมผัสระหว่างส่วนประกอบที่ไม่ชอบน้ำของโมเลกุลโปรตีนใน สิ่งแวดล้อมทางน้ำ. พันธะเหล่านี้มีจุดแข็งต่างกันและก่อให้เกิดโมเลกุลโปรตีนขนาดใหญ่ที่ซับซ้อน

แม้จะมีความแตกต่างในโครงสร้างและหน้าที่ของสารโปรตีน แต่องค์ประกอบขององค์ประกอบจะผันผวนเล็กน้อย (ใน% ของมวลแห้ง): คาร์บอน - 51-53; ออกซิเจน - 21.5-23.5; ไนโตรเจน - 16.8-18.4; ไฮโดรเจน - 6.5-7.3; กำมะถัน - 0.3-2.5 โปรตีนบางชนิดมีฟอสฟอรัส ซีลีเนียม และองค์ประกอบอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อย

ลำดับของการเชื่อมต่อสารตกค้างของกรดอะมิโนในสายโซ่โพลีเปปไทด์เรียกว่าโครงสร้างหลักของโปรตีน (รูปที่ 37)

โมเลกุลโปรตีนอาจประกอบด้วยสายพอลิเปปไทด์หนึ่งสายหรือมากกว่า ซึ่งแต่ละสายมีเรซิดิวกรดอะมิโนจำนวนต่างกัน เมื่อพิจารณาจากจำนวนส่วนผสมที่เป็นไปได้แล้ว อาจกล่าวได้ว่าความหลากหลายของโปรตีนเกือบจะไร้ขีดจำกัด แต่ไม่ใช่ทั้งหมดที่มีอยู่ในธรรมชาติ จำนวนโปรตีนประเภทต่าง ๆ ทั้งหมดในสิ่งมีชีวิตทุกประเภทคือ 10 10 -10 12 . สำหรับโปรตีน โครงสร้างที่ซับซ้อนมาก นอกเหนือจากโปรตีนปฐมภูมิแล้วยังมีอีกมาก ระดับสูงโครงสร้างองค์กร: โครงสร้างรอง, ตติยภูมิ, และบางครั้งเป็นสี่ส่วน (ตารางที่ 9) มีโครงสร้างรอง ส่วนใหญ่ของอย่างไรก็ตาม โปรตีนไม่ได้ตลอดทั้งสายโซ่พอลิเปปไทด์เสมอไป โซ่โพลีเปปไทด์ที่มีโครงสร้างรองบางอย่างสามารถจัดเรียงในช่องว่างต่างกันได้

การจัดเรียงเชิงพื้นที่นี้เรียกว่าโครงสร้างตติยภูมิ (รูปที่ 39)

ในการก่อตัวของโครงสร้างตติยภูมินอกเหนือจากพันธะไฮโดรเจนแล้วปฏิกิริยาของไอออนิกและไม่ชอบน้ำก็มีบทบาทสำคัญ โดยธรรมชาติของ "การบรรจุ" ของโมเลกุลโปรตีน โปรตีนทรงกลมหรือทรงกลมและไฟบริลลาร์หรือเส้นใย

สำหรับโปรตีนทรงกลม โครงสร้าง a-helical นั้นมีลักษณะเฉพาะมากกว่า ส่วนเฮลิซนั้นโค้ง "พับ" โมเลกุลขนาดใหญ่มีรูปทรงกลม พวกมันละลายในน้ำและสารละลายน้ำเกลือเพื่อสร้างระบบคอลลอยด์ โปรตีนจากสัตว์ พืช และจุลินทรีย์ส่วนใหญ่เป็นโปรตีนทรงกลม

สำหรับโปรตีนไฟบริลลาร์ โครงสร้างเส้นใยมีลักษณะเฉพาะมากกว่า โดยทั่วไปจะไม่ละลายในน้ำ โปรตีนไฟบริลลาร์มักจะทำหน้าที่สร้างโครงสร้าง คุณสมบัติ (ความแข็งแรง ความสามารถในการยืดตัว) ขึ้นอยู่กับวิธีการบรรจุสายโซ่โพลีเปปไทด์ ตัวอย่างของโปรตีนไฟบริลลาร์ ได้แก่ โปรตีนจากเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ (ไมโอซิน) เคราติน (เนื้อเยื่อที่มีเขา) ในบางกรณี หน่วยย่อยของโปรตีนแต่ละหน่วยจะสร้างกลุ่มที่ซับซ้อนด้วยความช่วยเหลือของพันธะไฮโดรเจน ไฟฟ้าสถิต และปฏิกิริยาอื่นๆ ในกรณีนี้จะเกิดโครงสร้างสี่ส่วนของโปรตีน

อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตอีกครั้งว่าโครงสร้างหลักมีบทบาทพิเศษในการจัดระเบียบโครงสร้างโปรตีนที่สูงขึ้น

การจำแนกประเภท

โปรตีนมีหลายประเภท ขึ้นอยู่กับลักษณะที่แตกต่างกัน:

ระดับความยาก (ง่ายและซับซ้อน);

รูปร่างของโมเลกุล (โปรตีนทรงกลมและไฟบริล);

ความสามารถในการละลายในตัวทำละลายแต่ละตัว (ละลายได้ในน้ำ, ละลายได้ในสารละลายน้ำเกลือเจือจาง - อัลบูมิน, ที่ละลายในแอลกอฮอล์ - โปรลามิน, ละลายในด่างเจือจางและกรด - กลูเตลิน);

ทำหน้าที่ (เช่น เก็บโปรตีน โครงกระดูก ฯลฯ)

คุณสมบัติ

โปรตีนเป็นอิเล็กโทรไลต์แอมโฟเทอริก ที่ค่า pH ของตัวกลาง (เรียกว่าจุดไอโซอิเล็กทริก) จำนวนประจุบวกและลบในโมเลกุลโปรตีนจะเท่ากัน นี่เป็นหนึ่งในคุณสมบัติหลักของโปรตีน โปรตีน ณ จุดนี้เป็นกลางทางไฟฟ้า และความสามารถในการละลายในน้ำจะต่ำที่สุด ความสามารถของโปรตีนในการลดความสามารถในการละลายเมื่อโมเลกุลของพวกมันกลายเป็นกลางทางไฟฟ้านั้นถูกใช้เพื่อแยกพวกมันออกจากสารละลาย เช่น ในเทคโนโลยีเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นโปรตีน

ไฮเดรชั่น

กระบวนการให้ความชุ่มชื้นหมายถึงการจับกันของน้ำโดยโปรตีน ในขณะที่พวกมันมีคุณสมบัติที่ชอบน้ำ: บวม มวลและปริมาตรเพิ่มขึ้น อาการบวมของโปรตีนจะมาพร้อมกับการละลายบางส่วน ความชอบน้ำของโปรตีนแต่ละชนิดขึ้นอยู่กับโครงสร้าง hydrophilic amide (-CO-NH-, พันธะเปปไทด์), amine (NH2) และ carboxyl (COOH) ที่มีอยู่ในองค์ประกอบและตั้งอยู่บนพื้นผิวของโมเลกุลโปรตีนขนาดใหญ่ดึงดูดโมเลกุลของน้ำโดยปรับทิศทางบนพื้นผิวของโมเลกุลอย่างเคร่งครัด . เปลือกการให้ความชุ่มชื้น (น้ำ) ที่ล้อมรอบโปรตีนทรงกลมป้องกันการรวมกลุ่มและการตกตะกอน และด้วยเหตุนี้ มีส่วนทำให้เกิดความเสถียรของสารละลายโปรตีน ที่จุดไอโซอิเล็กทริก โปรตีนมีความสามารถในการจับน้ำน้อยที่สุด เปลือกไฮเดรชั่นรอบๆ โมเลกุลโปรตีนจะถูกทำลาย ดังนั้นพวกมันจึงรวมกันเป็นก้อนขนาดใหญ่ การรวมตัวของโมเลกุลโปรตีนยังเกิดขึ้นเมื่อพวกมันถูกทำให้แห้งด้วยตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิด เช่น เอทิลแอลกอฮอล์ สิ่งนี้นำไปสู่การตกตะกอนของโปรตีน เมื่อ pH ของตัวกลางเปลี่ยนแปลง โมเลกุลของโปรตีนจะกลายเป็นประจุ และความสามารถในการให้ความชุ่มชื้นของมันจะเปลี่ยนไป

ด้วยอาการบวมที่จำกัด สารละลายโปรตีนเข้มข้นจะสร้างระบบที่ซับซ้อนที่เรียกว่าเยลลี่ เยลลี่ไม่เป็นของเหลว ยืดหยุ่น มีความเป็นพลาสติก มีความแข็งแรงทางกลบางอย่าง และสามารถรักษารูปร่างได้ โปรตีนทรงกลมสามารถให้ความชุ่มชื้นได้อย่างสมบูรณ์โดยการละลายในน้ำ (เช่น โปรตีนนม) ทำให้เกิดสารละลายที่มีความเข้มข้นต่ำ คุณสมบัติที่ชอบน้ำของโปรตีน เช่น ความสามารถในการบวม สร้างเยลลี่ สารแขวนลอยที่คงตัว อิมัลชันและโฟม มีความสำคัญอย่างยิ่งในด้านชีววิทยาและอุตสาหกรรมอาหาร เจลลี่ที่เคลื่อนที่ได้มากซึ่งสร้างขึ้นจากโมเลกุลโปรตีนเป็นหลักคือไซโตพลาสซึม - เนื้อหากึ่งของเหลวของเซลล์ เยลลี่ไฮเดรทสูง - กลูเตนดิบที่แยกได้จากแป้งสาลี มีน้ำมากถึง 65% ความชอบน้ำที่แตกต่างกันของโปรตีนกลูเตนเป็นหนึ่งในสัญญาณที่บ่งบอกถึงคุณภาพของเมล็ดข้าวสาลีและแป้งที่ได้จากมัน (ที่เรียกว่าข้าวสาลีที่แข็งแรงและอ่อนแอ) ความชอบน้ำของโปรตีนจากเมล็ดพืชและแป้งมีบทบาทสำคัญในการจัดเก็บและการแปรรูปเมล็ดพืชในการอบ แป้งที่ได้จากอุตสาหกรรมการอบเป็นโปรตีนที่บวมในน้ำ ซึ่งเป็นเยลลี่เข้มข้นที่มีเมล็ดแป้ง

การเสื่อมสภาพของโปรตีน

ในระหว่างการเปลี่ยนสภาพภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอก (อุณหภูมิ การกระทำทางกล การกระทำของสารเคมี และปัจจัยอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง) การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในโครงสร้างรอง ระดับอุดมศึกษา และควอเทอร์นารีของโมเลกุลโปรตีน กล่าวคือ ต้นกำเนิดของมัน โครงสร้างเชิงพื้นที่ โครงสร้างหลักและดังนั้น องค์ประกอบทางเคมีโปรตีนไม่เปลี่ยนแปลง กำลังเปลี่ยนไป คุณสมบัติทางกายภาพ: ความสามารถในการละลายลดลง ความสามารถในการให้น้ำ การสูญเสียกิจกรรมทางชีวภาพ รูปร่างของโมเลกุลโปรตีนเปลี่ยนไปการรวมกลุ่มเกิดขึ้น ในเวลาเดียวกัน กิจกรรมของหมู่เคมีบางกลุ่มเพิ่มขึ้น ผลของเอนไซม์โปรตีโอไลติกต่อโปรตีนก็ได้รับการอำนวยความสะดวก และทำให้ไฮโดรไลซ์ง่ายขึ้น

ในเทคโนโลยีการอาหาร การลดทอนสภาพด้วยความร้อนของโปรตีนมีความสำคัญในทางปฏิบัติเป็นพิเศษ โดยระดับที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ระยะเวลาในการให้ความร้อนและความชื้น สิ่งนี้จะต้องจำไว้เมื่อพัฒนาโหมดการอบชุบด้วยความร้อนของวัตถุดิบอาหาร ผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป และผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปในบางครั้ง กระบวนการเปลี่ยนสภาพด้วยความร้อนมีบทบาทพิเศษในการลวกวัตถุดิบผัก การอบแห้งเมล็ดพืช การอบขนมปัง และการทำพาสต้า การเปลี่ยนสภาพของโปรตีนอาจเกิดจากการกระทำทางกล (แรงกด การถู การเขย่า อัลตราซาวนด์) ในที่สุด การกระทำของสารเคมี (กรด ด่าง แอลกอฮอล์ อะซิโตน) นำไปสู่การเสียสภาพของโปรตีน เทคนิคเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านอาหารและเทคโนโลยีชีวภาพ

โปรตีนไฮโดรไลซิส

ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสกับการก่อตัวของกรดอะมิโนในแง่ทั่วไปสามารถเขียนได้ดังนี้:

การเผาไหม้

4. ปฏิกิริยาอะไรที่สามารถใช้เพื่อจำแนกโปรตีนได้?

5. โปรตีนมีบทบาทอย่างไรในชีวิตของสิ่งมีชีวิต?

6. เรียกคืนจากหลักสูตรชีววิทยาทั่วไปซึ่งโปรตีนกำหนดคุณสมบัติภูมิคุ้มกันของสิ่งมีชีวิต

7. บอกเราเกี่ยวกับโรคเอดส์และการป้องกันโรคร้ายนี้

8. จะรู้จักผลิตภัณฑ์ที่ทำจากขนสัตว์ธรรมชาติและเส้นใยประดิษฐ์ได้อย่างไร?

9. เขียนสมการปฏิกิริยาสำหรับการไฮโดรไลซิสของโปรตีนด้วยสูตรทั่วไป (-NH-CH-CO-) n
l
R

กระบวนการนี้มีความสำคัญทางชีววิทยาอย่างไรและมีการใช้ในอุตสาหกรรมอย่างไร

10. เขียนสมการปฏิกิริยาที่สามารถนำมาใช้เพื่อสร้างการเปลี่ยนแปลงต่อไปนี้: อีเทน -> เอทิลแอลกอฮอล์ -> อะซิติกอัลดีไฮด์ -> กรดอะซิติก -> กรดคลอโรอะซิติก -> กรดอะมิโนอะซิติก -> โพลีเปปไทด์

>> เคมี: โปรตีน

โครงสร้าง

ในโมเลกุลโปรตีน กรดเอ-อะมิโนเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเปปไทด์ (-CO-NH-) ดังนี้

บทบาทสำคัญในการสร้างโครงสร้างของโปรตีนนั้นเล่นโดยพันธะไอออนิก (เกลือ) และไฮโดรเจน เช่นเดียวกับปฏิกิริยาที่ไม่ชอบน้ำ ซึ่งเป็นการสัมผัสพิเศษระหว่างส่วนประกอบที่ไม่ชอบน้ำของโมเลกุลโปรตีนในตัวกลางที่เป็นน้ำ พันธะเหล่านี้มีจุดแข็งต่างกันและก่อให้เกิดโมเลกุลโปรตีนขนาดใหญ่ที่ซับซ้อน

โมเลกุลโปรตีนอาจประกอบด้วยสายพอลิเปปไทด์หนึ่งสายหรือมากกว่า ซึ่งแต่ละสายมีเรซิดิวกรดอะมิโนจำนวนต่างกัน เมื่อพิจารณาจากจำนวนส่วนผสมที่เป็นไปได้แล้ว อาจกล่าวได้ว่าความหลากหลายของโปรตีนเกือบจะไร้ขีดจำกัด แต่ไม่ใช่ทั้งหมดที่มีอยู่ในธรรมชาติ จำนวนโปรตีนประเภทต่าง ๆ ทั้งหมดในสิ่งมีชีวิตทุกประเภทคือ 10 10 -10 12 . สำหรับโปรตีนที่มีโครงสร้างที่ซับซ้อนมาก นอกเหนือจากโปรตีนปฐมภูมิแล้ว ยังมีการจำแนกระดับโครงสร้างที่สูงกว่าอีกด้วย: โครงสร้างรอง ตติยภูมิ และบางครั้งเป็นสี่ส่วน (ตารางที่ 9) โปรตีนส่วนใหญ่มีโครงสร้างรอง แม้ว่าจะไม่ได้ตลอดทั้งสายของพอลิเปปไทด์ทั้งหมดก็ตาม โซ่โพลีเปปไทด์ที่มีโครงสร้างรองบางอย่างสามารถจัดเรียงในช่องว่างต่างกันได้

การจัดเรียงเชิงพื้นที่นี้เรียกว่าโครงสร้างตติยภูมิ (รูปที่ 39)

การจำแนกประเภท

โปรตีนมีหลายประเภท ขึ้นอยู่กับลักษณะที่แตกต่างกัน:

ระดับความยาก (ง่ายและซับซ้อน);

รูปร่างของโมเลกุล (โปรตีนทรงกลมและไฟบริล);

ทำหน้าที่ (เช่น เก็บโปรตีน โครงกระดูก ฯลฯ)

คุณสมบัติ

ไฮเดรชั่น

การเสื่อมสภาพของโปรตีน

ในระหว่างการเปลี่ยนสภาพภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอก (อุณหภูมิ การกระทำทางกล การกระทำของสารเคมี และปัจจัยอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง) การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในโครงสร้างรอง ระดับอุดมศึกษา และควอเทอร์นารีของโมเลกุลโปรตีน กล่าวคือ ต้นกำเนิดของมัน โครงสร้างเชิงพื้นที่ โครงสร้างหลักและองค์ประกอบทางเคมีของโปรตีนจึงไม่เปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพ: ความสามารถในการละลายลดลง ความสามารถในการให้น้ำ สูญเสียกิจกรรมทางชีวภาพ รูปร่างของโมเลกุลโปรตีนเปลี่ยนไปการรวมกลุ่มเกิดขึ้น ในเวลาเดียวกัน กิจกรรมของหมู่เคมีบางกลุ่มเพิ่มขึ้น ผลของเอนไซม์โปรตีโอไลติกต่อโปรตีนก็ได้รับการอำนวยความสะดวก และทำให้ไฮโดรไลซ์ง่ายขึ้น

เกิดฟอง

กระบวนการทำให้เกิดฟองเป็นที่เข้าใจกันว่าความสามารถของโปรตีนในการสร้างระบบก๊าซเหลวที่มีความเข้มข้นสูงเรียกว่าโฟม ความคงตัวของโฟมซึ่งโปรตีนเป็นตัวเป่า ไม่เพียงขึ้นอยู่กับธรรมชาติและความเข้มข้นเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิด้วย โปรตีนเป็นสารทำให้เกิดฟองมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมขนม (ขนมหวาน มาร์ชเมลโล่ ซูเฟล่) โครงสร้างของโฟมมีขนมปังซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติด้านรสชาติ

โมเลกุลของโปรตีนภายใต้อิทธิพลของปัจจัยหลายประการสามารถถูกทำลายหรือโต้ตอบกับสารอื่นๆ เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ใหม่ได้ สำหรับอุตสาหกรรมอาหาร สามารถแยกแยะกระบวนการที่สำคัญมากสองกระบวนการ: 1) การไฮโดรไลซิสของโปรตีนภายใต้การกระทำของเอนไซม์ และ 2) ปฏิกิริยาระหว่างกลุ่มอะมิโนของโปรตีนหรือกรดอะมิโนกับกลุ่มคาร์บอนิลของน้ำตาลรีดิวซ์ ภายใต้อิทธิพลของโปรตีเอส - เอ็นไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลติกที่แตกแยกของโปรตีน ตัวหลังจะแตกตัวเป็นผลิตภัณฑ์ที่เรียบง่ายกว่า (โพลี- และไดเปปไทด์) และสุดท้ายกลายเป็นกรดอะมิโน อัตราการไฮโดรไลซิสของโปรตีนขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ โครงสร้างโมเลกุล กิจกรรมของเอนไซม์ และสภาวะ

โปรตีนไฮโดรไลซิส

การเผาไหม้

4. ปฏิกิริยาอะไรที่สามารถใช้เพื่อจำแนกโปรตีนได้?

5. โปรตีนมีบทบาทอย่างไรในชีวิตของสิ่งมีชีวิต?

7. บอกเราเกี่ยวกับโรคเอดส์และการป้องกันโรคร้ายนี้

กรณีเคมี งานและวิธีแก้ปัญหา บันทึกบทเรียน

กระรอก- โพลีเปปไทด์ธรรมชาติที่มีน้ำหนักโมเลกุลมาก พวกมันเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดและทำหน้าที่ทางชีวภาพต่างๆ

โครงสร้างของโปรตีน

โปรตีนมีโครงสร้าง 4 ระดับ:

โครงสร้างหลักของโปรตีน- ลำดับเชิงเส้นของกรดอะมิโนในสายโซ่พอลิเปปไทด์ พับในช่องว่าง:

โครงสร้างรองโปรตีน- โครงสร้างของสายโพลีเปปไทด์เพราะ บิดในอวกาศเนื่องจากพันธะไฮโดรเจนระหว่าง NHและ ดังนั้นกลุ่ม มี 2 วิธีการติดตั้ง: α -เกลียวและ β - โครงสร้าง.

โครงสร้างระดับอุดมศึกษาของโปรตีนเป็นภาพสามมิติของการหมุนวน α - เกลียวหรือ β - โครงสร้างในอวกาศ:

โครงสร้างนี้เกิดจากสะพานไดซัลไฟด์ -S-S- ระหว่างซิสเทอีนตกค้าง ไอออนที่มีประจุตรงข้ามมีส่วนร่วมในการก่อตัวของโครงสร้างดังกล่าว

โครงสร้างโปรตีนสี่ส่วนเกิดขึ้นจากการทำงานร่วมกันระหว่างสายโซ่โพลีเปปไทด์ที่ต่างกัน:

การสังเคราะห์โปรตีน.

การสังเคราะห์นั้นใช้วิธีการแบบโซลิดเฟส ซึ่งกรดอะมิโนตัวแรกถูกตรึงบนตัวพาพอลิเมอร์ และกรดอะมิโนใหม่จะถูกเย็บติดกันตามลำดับ พอลิเมอร์ถูกแยกออกจากสายพอลิเปปไทด์

คุณสมบัติทางกายภาพของโปรตีน

คุณสมบัติทางกายภาพของโปรตีนถูกกำหนดโดยโครงสร้าง ดังนั้นโปรตีนจึงแบ่งออกเป็น ทรงกลม(ละลายได้ในน้ำ) และ ไฟบริลลาร์(ไม่ละลายในน้ำ).

คุณสมบัติทางเคมีของโปรตีน

1. การเสื่อมสภาพของโปรตีน(การทำลายโครงสร้างทุติยภูมิและตติยภูมิด้วยการอนุรักษ์เบื้องต้น) ตัวอย่างของการทำให้เสียสภาพคือการทำให้ไข่ขาวแข็งตัวเมื่อไข่ต้ม

2. โปรตีนไฮโดรไลซิส- การทำลายโครงสร้างหลักที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ในสารละลายที่เป็นกรดหรือด่างด้วยการก่อตัวของกรดอะมิโน วิธีนี้ทำให้คุณสามารถกำหนดองค์ประกอบเชิงปริมาณของโปรตีนได้

3. ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพ:

ปฏิกิริยาไบยูเรต- ปฏิสัมพันธ์ของพันธะเปปไทด์และเกลือของทองแดง (II) ในสารละลายอัลคาไลน์ ในตอนท้ายของปฏิกิริยา สารละลายจะเปลี่ยนเป็นสีม่วง

ปฏิกิริยาแซนโทโปรตีน- เมื่อทำปฏิกิริยากับกรดไนตริก จะสังเกตเห็นสีเหลือง

ความสำคัญทางชีวภาพของโปรตีน

1. โปรตีนเป็นวัสดุก่อสร้าง กล้ามเนื้อ กระดูก และเนื้อเยื่อถูกสร้างขึ้นจากมัน

2. โปรตีน - ตัวรับ พวกเขาส่งและรับสัญญาณจากเซลล์ข้างเคียงจากสิ่งแวดล้อม

3. โปรตีนมีบทบาทสำคัญในระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย

4. โปรตีนทำหน้าที่ขนส่งและนำโมเลกุลหรือไอออนไปยังสถานที่สังเคราะห์หรือสะสม (เฮโมโกลบินนำออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อ)

5. โปรตีน-ตัวเร่งปฏิกิริยา-เอ็นไซม์ สิ่งเหล่านี้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาคัดเลือกที่ทรงพลังมากซึ่งเร่งปฏิกิริยาได้หลายล้านครั้ง

มีกรดอะมิโนจำนวนหนึ่งที่ไม่สามารถสังเคราะห์ในร่างกายได้ - ไม่สามารถถูกแทนที่ได้ได้เฉพาะกับอาหารเท่านั้น: tizine, phenylalanine, methinine, valine, leucine, tryptophan, isoleucine, threonine

ไฮโดรไลซิส (ไฮโดรไลซิส) ของโปรตีนเป็นกระบวนการแบ่งสายโซ่ของโมเลกุลโปรตีนออกเป็นชิ้นๆ

แฟรกเมนต์ผลลัพธ์ถูกเรียกและมีอนุกรม คุณสมบัติที่มีประโยชน์. ตัวหลักคือการดูดซึมได้เร็วกว่ามากเมื่อเทียบกับโมเลกุลเดิม ไฮโดรไลซิสในอุดมคติของโปรตีนคือการสลายโมเลกุลโปรตีนให้เป็นกรดอะมิโนที่เป็นส่วนประกอบ พวกเขาสร้างพื้นฐานของกรดอะมิโนเชิงซ้อน - ยาที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในแง่ของการจัดหาเซลล์กล้ามเนื้อ วัสดุก่อสร้าง. อย่างไรก็ตาม การทำวัฏจักรไฮโดรไลซิสที่สมบูรณ์นั้นไม่สมเหตุสมผลเสมอไป เพื่อปรับปรุงอัตราการดูดซึมและเพิ่มโปรตีนก็เพียงพอที่จะดำเนินการไฮโดรไลซิสโปรตีนบางส่วน เป็นผลให้โมเลกุลดั้งเดิมแตกตัวเป็นสายโซ่ของกรดอะมิโนหลายชนิดซึ่งเรียกว่าได- และไตรเปปไทด์

กระบวนการไฮโดรไลซิสโปรตีน

ย้อนกลับไปในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์พบว่าโปรตีนประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กที่เรียกว่ากรดอะมิโน และตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาการศึกษาทั้งกรดอะมิโนและวิธีการแยกพวกมันออกจากโครงสร้างโปรตีนก็เริ่มต้นขึ้น ซึ่งกรดอะมิโนไม่ได้ถูกผูกมัดแบบสุ่ม แต่อยู่ในลำดับดีเอ็นเอจำเพาะ สำหรับร่างกายมนุษย์ ลำดับนี้ไม่มีบทบาท ร่างกายต้องการเพียงกรดอะมิโนซึ่งเป็นหน้าที่ของระบบย่อยอาหารในการ "สกัด" ในกระบวนการย่อยอาหาร ร่างกายจะแบ่งโปรตีนออกเป็นกรดอะมิโนแต่ละชนิด ซึ่งจะเข้าสู่กระแสเลือด อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการย่อยอาหารยังห่างไกลจาก 100% ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายร้อยประการ ตามเปอร์เซ็นต์ของสารที่ดูดซึมในกระบวนการย่อยอาหาร มูลค่าทางโภชนาการของผลิตภัณฑ์จะถูกประมาณการ ไฮโดรไลซิสสามารถเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการของโปรตีนได้อย่างมากไม่ได้ต่อต้านกระบวนการดังกล่าวในการรับโปรตีนเช่น ไฮโดรไลซิสเป็นกระบวนการของการประมวลผลทุติยภูมิของโปรตีนที่แยกออกมาแล้วไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง

วัตถุดิบสำหรับการไฮโดรไลซิสเป็นนมแปรรูปบางส่วนแล้ว ตามกฎแล้วจะใช้โปรตีนนมที่ถูกที่สุด เมื่อพิจารณาจากกระบวนการและผลลัพธ์ขั้นสุดท้ายแล้ว จึงไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะเลือกใช้ส่วนผสมที่มีราคาแพงกว่า เช่น เวย์โปรตีนหรือไอโซเลต เพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์ เลือดสัตว์ยังสามารถใช้ในการไฮโดรไลซิส แต่ไม่สามารถใช้ในอุตสาหกรรมกีฬาได้ วิธีการหลักในการไฮโดรไลซิสของโปรตีนนมคือ กรดไฮโดรไลซิสและ เอนไซม์ไฮโดรไลซิส.

กรดไฮโดรไลซิส

สาระสำคัญของกระบวนการนี้คือการประมวลผลวัตถุดิบด้วยกรดบางชนิด โปรตีนแปรรูป กรดไฮโดรคลอริกและให้ความร้อนประมาณ 105-110 °C ในสถานะนี้จะถูกเก็บไว้เป็นเวลาหนึ่งวัน เป็นผลให้พันธะโมเลกุลแตกตัวและโปรตีนแตกตัวเป็นกรดอะมิโนแต่ละตัว การไฮโดรไลซิสของกรดเป็นวิธีที่ง่ายและถูกที่สุดในการนำไปใช้ อย่างไรก็ตาม เขามีความต้องการสูงมากในการปฏิบัติตามเทคโนโลยี และที่สำคัญที่สุดคือคุณภาพและความถูกต้องของปริมาณรีเอเจนต์ การใช้กรดที่ไม่ถูกต้องหรือปริมาณที่ไม่ถูกต้องพร้อมกับพันธะโมเลกุลสามารถทำลายกรดอะมิโนได้เอง เป็นผลให้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะมีสเปกตรัมของกรดอะมิโนที่ไม่สมบูรณ์ และเกลือและกรดที่เหลือไม่น่าจะมีผลดีต่อการย่อยอาหาร

เอนไซม์ (เอนไซม์) ไฮโดรไลซิส

เอนไซม์ไฮโดรไลซิสของโปรตีนค่อนข้างจะทำซ้ำกระบวนการย่อยอาหารตามธรรมชาติ วัตถุดิบ (โดยปกติคือ -) ผสมกับเอ็นไซม์ที่ทำหน้าที่ "ย่อย" ของโปรตีน และทำให้แน่ใจว่ามันจะสลายตัวเป็นกรดอะมิโน และเป็นวิธีที่นิยมใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรมกีฬา การไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์ (เอนไซม์) ของโปรตีนมีความต้องการน้อยกว่าในแง่ของเทคโนโลยี เอ็นไซม์ที่มากเกินไปนั้นง่ายต่อการกำจัดและไม่ก่อให้เกิดอันตรายเช่นกรด

ในขั้นตอนแรกของกระบวนการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์ วัตถุดิบจะต้องผ่านการอบชุบด้วยความร้อนเล็กน้อย เป็นผลให้โปรตีนถูกทำให้เสียสภาพบางส่วน (ถูกทำลาย) หลังจากนั้นเศษที่ได้จะผสมกับเอนไซม์ที่ทำให้กระบวนการไฮโดรไลซิสเสร็จสมบูรณ์

การใช้โปรตีนไฮโดรไลซิสในโภชนาการการกีฬา

การไฮโดรไลซิสของโปรตีนเป็นการค้นพบและความรอดที่แท้จริงสำหรับอุตสาหกรรม ต้องขอบคุณสิ่งนี้ คุณไม่เพียงแต่ได้กรดอะมิโนบริสุทธิ์เชิงซ้อนเท่านั้น แต่ยังเพิ่มประสิทธิภาพของโปรตีนและสารเพิ่มคุณภาพทั่วไปอีกด้วย หลายคนถึงกับปฏิบัติต่อการเตรียมการแต่ละอย่างด้วยเอนไซม์โดยเฉพาะ อันเป็นผลมาจากการไฮโดรไลซิสบางส่วนของโปรตีนนี้ อัตราการดูดซึมจะเพิ่มขึ้น และยังมีการแก้ไขปัญหามากมายเกี่ยวกับการแพ้ส่วนประกอบโปรตีนนม ในบางผลิตภัณฑ์ คุณยังสามารถระบุถึงการมีอยู่ของเอนไซม์ย่อยอาหารในผลิตภัณฑ์เหล่านั้น ในโปรตีนบางชนิด เหล่านี้เป็นเอนไซม์ย่อยอาหารธรรมดาที่เริ่มทำงานในกระเพาะอาหารเท่านั้น และในบางส่วน สิ่งเหล่านี้คือส่วนที่เหลือของกระบวนการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์ ไม่ว่าในกรณีใดโปรตีนดังกล่าวจะถูกดูดซึมได้เร็วกว่าและดีกว่ามาก

ตามทฤษฎีแล้ว การบริโภคโปรตีนไฮโดรไลซ์สามารถแทนที่ด้วยการบริโภคโปรตีนอย่างง่ายร่วมกับ เอนไซม์ย่อยอาหาร(เช่น festal, mezim forte เป็นต้น) มันจะถูกกว่ามาก อย่างไรก็ตาม การบริโภคโปรตีนจากนมและเอนไซม์แยกกันไม่ได้ผล คุณจะไม่สามารถกำหนดปริมาณเอนไซม์ที่ถูกต้องได้อย่างแม่นยำ ส่วนเกินของพวกเขาไม่น่าจะเป็นประโยชน์ต่อร่างกายของคุณ ข้อเสียคือไฮโดรไลซิสของโปรตีนจะเป็นเพียงบางส่วนเท่านั้น

ประโยชน์และโทษของโปรตีนไฮโดรไลซิส

โปรตีนไฮโดรไลซิสใช้ในกรณีต่อไปนี้:

เพื่อเร่งการย่อยโปรตีน
เพื่อลดอาการแพ้
เพื่อให้ได้กรดอะมิโนบริสุทธิ์

โดยเฉพาะอย่างยิ่งปัญหาของปฏิกิริยาการแพ้ การแพ้อาหารไม่ใช่เรื่องแปลกในยุคของเรา การแพ้ผลิตภัณฑ์หรือส่วนประกอบแต่ละอย่างเกิดขึ้นค่อนข้างสม่ำเสมอ ตัวอย่างคือการแพ้แลคโตส การแพ้อาหารเป็นปฏิกิริยาต่อโปรตีนจำเพาะที่พบในอาหารเมื่อไฮโดรไลซิส โปรตีนเหล่านี้จะแตกตัวเป็นเปปไทด์ ซึ่งเป็นเพียงเศษโปรตีนและไม่ก่อให้เกิดอาการแพ้อีกต่อไป เป็นที่น่าสังเกตว่า คุณค่าทางโภชนาการส่วนผสมที่ได้นั้นไม่ได้ด้อยไปกว่าคุณค่าทางโภชนาการของวัตถุดิบ

จากข้อเสียของการไฮโดรไลซิสมันคุ้มค่าที่จะสังเกตการทำลายแบคทีเรียที่เป็นประโยชน์ แม้ว่าที่จริงแล้วหลายบริษัทจะอ้างว่ามีไบฟิโดแบคทีเรียอยู่ แต่ก็ต้องมีจุดประสงค์ - การไฮโดรไลซิสทำลายพวกมัน และไบฟิโดแบคทีเรียสามารถปรากฏได้ก็ต่อเมื่อได้รับการแนะนำจากภายนอกเท่านั้น แต่ถ้าเป็นเรื่องเกี่ยวกับ โภชนาการการกีฬาจากนั้นในตอนแรกก็ยังคงคุณค่าทางโภชนาการของการกวาดที่เกิดขึ้น