Фізико-хімічні властивості білків в розчинах.

Кислотно-основні властивості. Завдяки наявності значної кількості іоногенних груп (аміно-, карбокси-), білкові молекули є амфотерними електролітами. У водних розчинах білки утворюють амфіони, знак та заряд яких залежить від амінокислотного складу і рН середовища. Змінюючи рН, можна перевести білок в стан, при якому сумарний електричний заряд білкової молекули дорівнює нулю (ізоелектричний стан). Відповідне значення рН одержало назву ізоелектрична точка білка (pI). Наявність заряду у молекул білків в розчинах визначає їх здатність до електрофорезу (руху в постійному електричному полі). Електрофоретна здатність білків залежить від знаку і величини заряду, а також від їх молекулярної маси. Цей метод застосовується для розділення (фракціонування) білкових сумішей.

Розчинність білків. Розчинність окремих білків в різних фізико-хімічних середовищах залежить від заряду і переважання в їх складі полярних або неполярних амінокислотних залишків.

Більшість глобулярних білків містить на своїй поверхні гідрофільні залишки полярних незаряджених амінокислот, які взаємодіють з дипольними молекулами води, утворюючи навколо білкових молекул гідратні оболонки, і тому вони легко розчинні у воді чи слабких розчинах солей лужних металів.

У воді білки утворюють достатньо стійкі колоїдні розчини. Факторами стабільності білків в розчинах є:

- наявність електричного заряду на поверхні;

- наявність гідратної оболонки навколо молекул білка.

Механізм осадження (випадіння білка з розчину в осад) пов'язаний з втратою одного чи обох факторів стабільності в розчині.

Осадження буває двох видів: зворотнє і незворотнє. Зворотнє осадження спостерігаєтья в тому випадку, якщо осад білка розчиняється при додаванні надлишку первинного розчинника. Зворотнє осадження спостерігається при:

- дії на розчин білка солей лужних і лужноземельних металів та амонію (таке осадження називають висолюванням);

- нетривала дія на розчин білка спирту чи ацетону.

При незворотньому осадженні осад білка не розчиняється в первинному розчиннику. Цей вид осадження викликають дією на розчин білка:

- солей важких металів;

- сильних неорганічних кислот і лугів;

- сильних органічних кислот (трихлороцтової, сульфосаліцилової);

- ультрафіолетового або рентгенівського випромінювання;

- ультразвуку;

- високих температур.

Денатурація білків – це втрата білком притаманної йому просторової структури (четвертинної, третинної і вторинної) та порушення характерних фізико-хімічних властивостей. При денатурації первинна структура білкових молекул зберігається.

Ознаки денатурації білка:

- Втрата біологічної функції.

- Зміна розчинності (осадження).

- Зміна розмірів і форми молекули білка внаслідок розщеплення зв'язків, що формують четвертинну (якщо є), третинну, вторинну структури.

- Зміна кількості певних функціональних груп (зокрема, сульфгідрильних –SH).

- Зміна в'язкості розчину білка.

- Зміна оптичної активності розчину білка.

Денатурація відбувається внаслідок дії на білкові розчини та білки в складі біологічних середовищ жорстких хімічних, фізико-хімічних і фізичних факторів, тобто тих же факторів, які викликають незворотнє осадження. Механізм впливу денатуруючих агентів полягає в руйнуванні слабких зв'язків (водневих, іонних, дипольних, гідрофобних), які стабілізують впорядковані типи просторової організації білкових молекул.

Практичні роботи.

1. Біуретова реакція на пептидний зв¢язок.

Принцип метода:Біуретова реакція є якісною на виявлення пептидних зв¢язків (не менше двох), з¢являється рожево-фіолетове забарвлення під дією гідроксиду міді (ІІ) в лужному середовищі при кімнатній температурі.

Хід роботи:В пробірку вміщуємо 10 краплин розчину білка, 6 краплин розчину NaOH та 1-2 краплини розчину CuSO₄. Перемішуємо та спостерігаємо за змінами забарвлення.

2. Реакції осадження білків.

Принцип метода:При дії сильних неорганічних, органічних кислот, лугів, солей важких металів та сульфату амонію білки осаджуються з розчинів. Зворотнім є осадження лише сульфатом амонію (осад розчиняється).

Хід роботи:В 7 пробірок вміщуємо по 10 краплин розчину білка та додаємо по 2 краплини осаджуючих агентів (різних в різні пробірки): азотної кислоти, соляної кислоти, трихлороцтової кислоти, сульфосаліцилової кислоти, гідроксиду натрію, сульфату амонію, ацетату свинця. Спостерігаємо за утворенням осаду. Для перевірки зворотності осадження додаємо по 2 мл дистильованої води.

Література

Основна:

1. “Біоорганічна хімія” за ред. Проф. Ю.І.Губського, К.:Вища школа, 1997, С.187-204.

Додаткова:

2. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. – М.: Медицина, 1991, С.344-377.

Поиск по сайту: