Из азотистых соединений особенно распространены белковые
вещества. Белки, или протеиновые вещества, – это
наиболее сложные органические высокомолекулярные азотистые вещества,
встречающиеся в каждом растительном и животном организме.
Установлено, что молекулы различных белков разнообразны и их состав
отличается исключительной сложностью. В них содержится углерода 55-56%
(сухого вещества), азота 15-18%, водорода 6,5-7,5%, серы 0,3-2,5%,
кислорода 20-25%. Разнообразие белковых веществ зависит от порядка и
сочетания в белковых молекулах разнообразных аминокислот
–
более простых азотистых бесцветных кристаллических веществ. Растворы
аминокислот в воде имеют нейтральную слабокислую реакцию. Те же
элементы, которые находятся в белках, входят в состав аминокислот.
Известно свыше двух десятков аминокислот, входящих в состав различных
белков, качественно и по названиям различающихся между собой (аланин,
лейцин, тирозин, аспарагиновая кислота и др.). Различных сочетаний и
возможных комбинаций аминокислот в одной молекуле насчитывается многие
миллиарды.
Полностью изучено лишь незначительное количество белковых молекул.
Белки – вещества коллоидные, с крупными молекулами, они
неспособны проникать через клеточные оболочки.
Растения беднее белковыми веществами, чем животные, но в каждой живой
клетке белок обязательно присутствует. Белок входит в состав живых
частей клетки (протоплазмы, ядра, пластид, митохондрий). Белок образует
также запасные питательные вещества в форме алейроновых зерен.
Распределение белковых веществ в растении неравномерное. Больше всего
белков в молодых частях растений, кончиках корней и стеблей, почках,
молодых листьях, цветках и семенах. Наоборот, в закончивших рост и
огрубевших стеблях, корнях и листьях содержится белков меньше. Трава,
убранная во время бутонизации и цветения, богаче белками в процентном
отношении, чем трава огрубевшая. Белковых веществ больше скопляется в
бобовых растениях, чем в растениях других семейств. Это связано с
особым способом питания бобовых растений.
Белки подразделяются на простые – протеины и сложные
– протеиды.
Из протеинов остановимся на альбуминах,
глобулинах, проламинах и глютелинах.
Альбумины
– это растворимые в воде белки, легко
свертывающиеся при температуре 70-75о и приобретающие при этом вид
белой хлопьевидной массы. Альбумины чаще встречаются в животном
организме, а у растений они найдены в незначительном количестве в
семенах гороха, в зерновках злаков, а также в зеленых частях растений.
Глобулины
– распространенные в растениях белки, встречающиеся
в семенах, корнях и стеблях в виде запасных питательных веществ. Они
нерастворимы в воде, но растворимы в растворе поваренной соли.
Глобулины находятся также в белке куриного яйца.
Проламины
– белки, отличающиеся наилучшей растворимостью в
60-80%-ном этиловом спирте. Проламины встречаются в зерновках злаков.
Известны следующие проламины: глиадин в зерновках пшеницы и ржи,
гордеин в зерновках ячменя, зеин в зерновках кукурузы и др.
Глютелины
– белки, растворимые только в растворах щелочей.
Глютелины содержатся в зерновках злаков и в зеленых частях растений.
Наиболее изучены следующие глютелины: глютенин в зерновках пшеницы,
оризенин в зерновках риса и глютелин в зерновках кукурузы.
В состав муки хлебных злаков, помимо крахмала, входят также белковые
вещества (глиадин и глютенин), которые легко можно выделить, например,
из пшеничной муки в виде клейковины.
Протеиды (сложные белки) представляют собой соединения простых белков
(протеинов) с каким-либо веществом небелковой природы. В состав
клеточных ядер входят нуклеопротеиды,
распространенные в растительных и
животных клетках. Они состоят из белков и нуклеиновых кислот
– дезоксирибонуклеиновой
и рибонуклеиновой
(ДНК и РНК).
Характерным для этих веществ является наличие в них фосфора (кроме С,
Н, О, N и S). В воде нуклеопротеиды нерастворимы и обладают более
кислой реакцией, чем предыдущие группы. Липопротеиды
содержат, кроме
белков, жироподобные вещества – липоиды. Они распространены в
пластидах, а также в протоплазме растительных клеток. В хромопротеидах
белок – глобин – связан со сложным азотистым
соединением, содержащим железо. Красный цвет крови животных зависит от
хромопротеида – гемоглобина. Глюкопротеиды –
слизистые вещества, встречающиеся в животных и растительных клетках,
являются соединениями белковых веществ с углеводами.
При нагревании белков с разведенными кислотами (например, с 20%-ной
серной кислотой) белки распадаются (гидролизуются) на более простые
группы – альбумозы, пептоны и пептиды, которые при дальнейшем
гидролизе распадаются на аминокислоты. Аминокислоты
– это
органические соединения, содержащие одновременно амино- и карбоксильные
группы. Аминокислоты представляют собой бесцветные кристаллические
вещества, обладающие хорошей растворимостью в воде и способностью
проникать через растительные и животные перепонки. В растительных
организмах разложение белков совершается при посредстве особых
внутриклеточных ферментов.
Белки можно обнаружить следующими реакциями: 1) кипячение их в растворе
азотнокислой закиси ртути дает кирпично-красное окрашивание (миллонова
реакция); 2) от крепкой азотной кислоты белки свертываются и дают
ярко-желтое окрашивание (ксантопротеиновая реакция); 3) от смеси едкого
калия и слабого раствора медного купороса белки дают красное
окрашивание с фиолетовым оттенком (биуретовая реакция); 4) щелочной
раствор окиси свинца при нагревании с белком вследствие присутствия
серы в белках дает черный осадок сернистого свинца. Наиболее
специфичной реакцией на белки считается биуретовая реакция.
Количество белковых и других азотистых веществ в различных растениях
сильно колеблется. Больше всего их в семенах бобовых растений: сои
– 40%, люпина – 35%, бобов – 24% и гороха
– 22%. Зерна хлебных злаков содержат в два-три раза меньше
белковых веществ: пшеницы – от 13 до 20%, кукурузы и ячменя
– 10%; семя льна содержит до 23%, зеленая масса вики
– 4%, клевера – 5%, корни свеклы – 1 %,
клубни картофеля – 2%. Много белковых веществ в грибах
– до 53%.
Органические вещества, находящиеся в растениях, могут переходить из
клетки в клетку лишь в том случае, когда они присутствуют в состоянии
раствора (кристаллоидное состояние). Большая же часть сложных
органических веществ находится в растении в нерастворимом (коллоидном)
состоянии и может быть использована на процессы питания и дыхания лишь
в том случае, когда эти органические вещества подвергаются гидролизу на
ряд более простых и растворимых соединений. В этих превращениях важную
роль играют энзимы, или ферменты (диастаз и др.).
