Вопрос №9

Зависимость свойств белка от его конформации. Понятие об аллостерических белках.

Аллостерические белки: аллостерические ферменты и регуляторные аллостерические белки. Последние лишены каталитической активности и регулируют синтез ферментов путём присоединения к бактериальной хромосоме вблизи соответствующих генов. Связывание регуляторных аллостерических белков с молекулами-эффекторами приводит к изменению скорости синтеза мРНК, кодируемых этими генами (регуляция на уровне синтеза ферментов). Для ключевых ферментов метаболизма, которые образуются вне зависимости от условий среды.

Вопрос №10

Растворимость белка в воде. Реакции осаждения белка в водных растворах.

Понятие об изоэлектрической точке.

Осаждение белков из растворов. При добавлении к водным растворам белков концентрированных растворов минеральных солей (например, (NH4)2SO4) белки осаждаются, аналогично действует на белок спирт, ацетон. Во всех этих случаях белки не изменяют своих свойств и при разбавлении водой вновь переходят в раствор. Этот процесс называется высаливанием.

1. Биуретовая реакция. При взаимодействии с солями меди (CuSO4) в щелочной среде все белки дают фиолетовое окрашивание. Эта реакция является качественной на пептидные связи и подтверждает наличие их в белках и полипептидах. Для различных полипептидов окраска, возникающая при взаимодействии с солями меди, неодинакова: дипептиды дают синюю окраску, трипептиды – фиолетовую, а более сложные полипептиды – красную.

2. Ксантопротеиновая реакция. При нагревании растворов белков с концентрированной азотной кислотой (HNO3) они окрашиваются в жёлтый цвет. Реакция объясняется наличием в белках аминокислот, содержащих ароматические углеводородные радикалы (С6Н5–), которые при взаимодействии с азотной кислотой образуют нитросоединения, окрашенные в жёлтый цвет.

3. Цистиновая реакция (сульфгидрильная). Если прокипятить раствор белка с избытком едкого натра и прибавить несколько капель раствора ацетата свинца Рb(СН3СОО)2, то появляется буро-чёрное окрашивание или осадок (PbS↓). Реакция подтверждает наличие слабо связанной серы в белках.

Степень ионизации функциональных групп этих радикалов зависит от рН среды. При рН раствора около 7 все ионогенные группы белка находятся в ионизированном состоянии. В кислой среде увеличение концентрации протонов (Н+) приводит к подавлению диссоциации карбоксильных групп и уменьшению отрицательного заряда белков: -СОО- + Н+ → -СООН. В щелочной среде связывание избытка ОН- с протонами, образующимися при диссоциации NH3+с образованием воды, приводит к уменьшению положительного заряда белков: -NH3+ +ОН- → -NH2 + H2O.

Значение рН, при котором белок приобретает суммарный нулевой заряд, называют "изоэлектрическая точка" и обозначают как pI. В изоэлектрической точке количество положительно и отрицательно заряженных групп белка одинаково, т.е. белок находится в изоэлектрическом состоянии.

Так как большинство белков в клетке имеет в своём составе больше анионогенных групп (-СОО-), то изоэлектрическая точка этих белков лежит в слабокислой среде. Изоэлектрическая точка белков, в составе которых преобладают катионогенные группы, находится в щелочной среде. Наиболее яркий пример таких внутриклеточных белков, содержащих много аргинина и лизина, - гистоны, входящие в состав хроматина.

Белки, имеющие суммарный положительный или отрицательный заряд, лучше растворимы, чем белки, находящиеся в изоэлектрической точке. Суммарный заряд увеличивает количество диполей воды, способных связываться с белковой молекулой, и препятствует контакту одноимённо заряженных молекул, в результате растворимость белков увеличивается. Заряженные белки могут двигаться в электрическом поле: анионные белки, имеющие отрицательный заряд, будут двигаться к положительно заряженному аноду (+), а катионные белки - к отрицательно заряженному катоду (- ). Белки, находящиеся в изоэлектрическом состоянии, не перемещаются в электрическом поле.