Лекция №3 Физико – химическое свойства белков

План:

Цель лекции: Обучать студентов физическим и химическим свойствам белков.

Белки имеют большой молекулярный вес, благодаря большим размерам молекул, белки образуют коллоидные растворы обладают растворимостью или гидрофильностью.

С коллоидным характером раствора белка связан ряд их особых свойств. Луч света проходит через истинный раствор и остается невидимым. Если же свет проходит через раствор белка, то луч света становится хорошо заметным, вследствие рассеивания света частицами растворенного вещества . Этот эффект носит название явления Тиндаля.

Молекулы белка вследствие своего большого размера неспособны проникать через поры животных и растительных мембран. В то время как молекулы низкомолекулярных веществ свободно проходят через такие перепонки.

Поэтому, если мешочек, сделанный из пергамента, целлофана, наполнить раствором, содержащим смесь высокомолекулярных веществ, поместить в чистый растворитель (например воду ), то они останутся внутри мешочка. Это метод назван диализом и часто применяют для очистки белковых препаратов от низкомолекулярных веществ.

Белки хорошо растворяются в воде. Растворение белка в воде связано с гидратацией каждой его молекулы, т.е образованием вокруг частиц белка особого рода водных или гидратных оболочек.

Гидрофильность белка зависит от групп , растворимых в воде расположенных на поверхности белковой молекулы.

Белковая молекула строится так, что на поверхности белковой молекулы оказываются группы ОН, СООН, NH₂ , растворяются в воде, притягивают к себе воду и образуют гидратную оболочку.

Чем больше гидрофильных групп на поверхности белковой молекулы, тем лучше растворимость белка.

Белки – полиэлектролиты имеют много групп, которые диссоциируются. Благодаря наличию этих группировок белковая молекула имеет заряд

COOH COO ^-

R R + H⁺,

NH₂ NH₂

Карбоксильная группа, способная к диссоциации с образованием Н ионов , придает белку характер слабой органической кислоты. Наличие в молекуле белка NH₂ - группы определяет основные свойства белка , поскольку к аминогруппе может присоединится протон ( Н – и ОН ) с образованием иона R-NH₃⁺

COOH +Н COOH

R R +

NH₂ NH₃

При растворении белков в воде протоны, появляющиеся в результате диссоциации СООН – группы тотчас присоединяются к NН₂ группам, и группы переходят в ионизированную форму.

COOH COO ^-

R R +

NH₂ NH₃

Получающиеся при этом частицы белка несут одновременно положительные и отрицательные заряды и называются амфионами.

Суммарный заряд их равен нулю. Это состояние называется изоэлектрическим. Достигается это состояние при определенном значении РН.

То значение РН, при котором белок находится в изоэлектрическом состоянии, называется изоточкой белка. Каждый белок имеет свою изоточку. У альбумина изоточка равна 4,3 .

Если белок имеет больше дикарбоновых кислот, его изоточка будет в кислой среде. Изоточка зависит от аминокислотного состава белка .

В кислой среде белок имеет положительный заряд.

COO ^-

COO ^- +Н⁺ NH₃

R

NH₃ ⁺ СООН

В щелочной среде заряжается отрицательно.

COO - +OН^- COO ^-

R R + H₂O

NH₃ NH₂⁺

Во взвешенном состоянии белковая молекула должна иметь заряд и гидратную оболочку.

Факторами устойчивости белковой молекулы являются: заряд и гидратная обалочка.

Для осаждении белка необходимо снять заряд и гидратную оболочку.

При добавлении ( NН₄)₂ SO₄ к белку – белок теряет водную оболочку и выпадает осадок, но белок не изменяется. При добавлении концентрированных кислот и щелочей разрушается не только водная оболочка , но и снимается заряд, разрушается водородная связь нарушается третичная и даже вторичная структура происходит денатурация белка , т.е. потеря способности белка растворяться в воде.

При денатурации белков наблюдается:

1. уменьшение или потеря специфической активности

2. уменьшение растворимости

3. изменение формы или размера молекулы

4. изменение удельной активности.

При денатурации происходит раскручивание свернутых полипептидных цепей с обнаружением ранее демоскированных реактивных групп.

Денатурацию можно вызвать 1) химическим и 2) физическим воздействием, ( облучение, радиация, тепловая).

Денатурацией белков называется такое изменение белков, при котором он утрачивает свои естественные биологические физические и химические свойства, становится мене гидрофильным и теряет способность растворяться в воде.

При денатурации изменяется третичная и четвертичная структура белка.

Реакция осаждения белков в зависимости от применяемого осадителя могут быть обратимыми и необротимыми.

В случае обратимих реакции осаждений, белок не подвергается глубоким изменениям и полученные осадки могут быть растворимы в воде .

Белки при этом сохроняют свои нативные свойства. При необротимых реакциях осаждения белки подвергаются глубоким изменениям, получаемые осадки не растворяются в воде, т.е. наступает денатурация.

К необратимым реакциям осаждения относятся кипячение , действие кислотами , щелочами и осаждения солями тяжелых металлов.

Обратимые реакции осаждения можно получить путем высаливания при помощи NaCe, ( NH₄ ) SO₄, MgSO₄ и действием органических растворителей, спирта и ацетона.

Физические способы : ультразвук , кипячение, центрифугирование .

Химические способы : действия кислот и щелочей.

Способы выделение и очистки белки.

1. Высаливание

2. Электрофорез

3. Центрифугирование

4. Адсорбция

5. Диализ.

Литература:

А. Основные: 1. Биохимия. Т.Т.Берёзов, Б.Ф.Коровкин. 2010

2. Биохимия. Б.А.Строев. 1986

Б. Дополнительные:

1. Медицинская биохимия. С.М.Рапапорта. 1976

2.Биохимия. Р.Страер. 1985

3.Северин. 2003