III. Коллоидное состояние белковых растворов, растворимость, осаждение, денатурация.

Коллоидными являются растворы, размер частиц которых составляет 0,001-0,1мкм. О коллоидном характере белковых растворов свидетельствует эффект Тиндаля. Если перед источником света поместить экран со щелью, раствор соли или белка, затем темный экран и пропустить его через щель и раствор соли, то размер щели на темном экране будет таким же, как и в начальный момент. При прохождении света через раствор белка, лучи света отражаются от его молекул, рассеиваются и на противоположном экране образуется пятно большего размера. Это свидетельствует о том, что растворы белков являются коллоидными.

Специфическими свойствами белков являются растворимость, осаждение и денатурация.

Гидрофильность белков – способность связывать на своей контактной поверхности воду. Гидрофильные свойства (растворимость) белков обусловлены тем, что на поверхности белковой молекулы имеются ионизирующие группы:

R-CH-COOH



NH₂

карбоксильная (-СООН) – притягивает 4 молекулы воды,

аминогруппа (-NH₂) – притягивает 2 молекулы воды.

Водные растворы белков устойчивы, так как белковая глобула окружена гидратной оболочкой. Таким образом, гидрофильность белков представляет собой следствие действия электростатических сил притяжения, развивающихся между ионными и полярными группами белковой молекулы и диполями воды.

Если к раствору белка добавить какое-либо гидрофильное соединение, то частицы белка слипаются, раствор мутнеет и белок выпадает в осадок. Это явление называется осаждение белков. Осаждать белки можно органическими растворителями (ацетон, этиловый спирт, изопропиловый спирт, эфиром) или концентрированными растворами нейтральных солей. Процесс осаждение белков нейтральными солями называется высаливание.

Физический смысл осаждения заключается в том, что происходит разрушение гидратной оболочки, в результате чего белок выпадает в осадок. Если к образовавшемуся осадку добавить достаточное количество воды, то белок снова растворится, при этом он не утрачивает своих первоначальных физико-химических свойств. Таким образом, осаждение – обратимый процесс.

Денатурация – любое негидролитическое разрушение конформационной структуры белка, приводящее к изменению его физико-химических свойств. При этом происходит разрушение третичной структуры белка и потеря всех его первоначальных физико-химических свойств. Денатурацию вызывают следующие факторы:

физические: - интенсивное механическое встряхивание;

• действие УФ лучей;

• высокая температура;

химические: - концентрированные кислоты и щелочи;

• трихлоруксусная кислота;

• соли тяжелых металлов.

Денатурация является необратимым процессом. Её широко применяют в пищевой промышленности: при приготовлении кремов, выпечки хлеба, варки мяса, яиц, рыбы. Денатурированные белки легче усваиваются организмом человека.

IV. Белки – амфотерные электролиты.

Амфотерность – способность веществ проявлять свойства как кислоты, так и основания. Амфотерный характер белка обусловлен его химическим строением. Если раствор белка поместить в кислую среду, то он приобретет положительный заряд, в щелочную – отрицательный.

R-CH-COO^- + Н⁺  R-CH-COOH + (n-1) Н⁺

 

NH₃⁺ NH

R-CH-COO^- + ОН^-  R-CH-COO^- + (n-1) ОН^-

 

NH₃⁺ NH₂

В водных растворах белок находится в виде цвиттер-иона:

R-CH-COO^-



NH

Растворы белков являются амфотерными электролитами. Можно подобрать такое значение рН среды при котором белок будет электронейтрален, то есть сумма его положительных зарядов равна сумме отрицательных зарядов. Такое значение рН называется изоэлектрической точкой (ИЭТ). Для каждого белка имеется свое значение ИЭТ. В ИЭТ белки обладают минимальной растворимостью, наименее устойчивы и легко выпадают в осадок, не перемешаются в электрическом поле.

Всем белкам присущи цветные реакции, указывающие на их химическое строение.