Фізико-хімічні властивості білків

1(37) 1. Білки – високомолекулярні сполуки, що мають велику молекулярну масу (від 6 000 до 1 000 000 та більше дальтон).

10(107), 3(28), 1(39) Для визначення молекулярної маси білків використовують седиментаційні методи (базуються на вимірюванні швидкості осадження (седиментації) при ультрацентрифугуванні) – розроблений шведським вченим Сведбергом; гельфільтрацію (пропускання розчину білку через шар сильно гідратованого полімерного матеріалу (сефадексу), довжина пробігу білка через сефадекс знаходиться у логарифмічній залежності від молекулярної маси білка); рентгеноструктурний аналіз; оптичні методи (залежність здатності до розсіювання променів світла від розмірів молекул) тощо.

2. 10(117) Розсіюють промені світла (ефект Тіндаля).

3. 10(117), 1(38) Молекули білка не здатні проходити через напівпроникні штучні мембрани (целофан, пергамент), а також біомембрани рослинних та тваринних тканин. Тобто, білки не здатні до діалізу. При хворобах нирок, капсули ниркових клубочків стають проникними для білків сироватки крові, тому вони з’являються в сечі.

4. 10(116), 1(40) Білки мають яскраво виражені гідрофільні властивості. Здатність до набрякання у воді у великих межах, при цьому утворюються різної густини еластичні гелі (замочування желатини).

5. 1(37) Білки, як і амінокислоти, амфотерні, завдяки наявності вільних аміно- та карбоксильних груп і характеризуються властивостями кислот та лугів.

6. В залежності від реакції середовища та співвідношення кислих та основних амінокислот білки мають або позитивний або негативний заряд, переміщуючись до катода або анода, тобто мають рухомість в електричному полі.

7. 4(8), 5(34) Розчинність білків у воді обумовлюється двома факторами: зарядом та гідратною оболонкою. Вони є факторами стабілізації білка у розчині.

5(34), 12(49) Гідратна (водна) оболонка виникає навколо молекули білка завдяки наявності гідрофільних груп СООН, NН₃, ОН, СО, які притягують до себе дипольні молекули води. Найбільшу гідрофільність має СООН група (зв’язує 4 молекули води, а амінна група – одну).

8(25) Величина і знак заряду залежать від кількості вільних іонізованих карбоксильних та аміногруп амінокислот, що входять до складу даного білка. Переважання тих чи інших груп визначає сумарний заряд молекули. Іонізація карбоксильних груп глютамінової та аспарагінової кислот надають білковій молекулі негативного заряду, а іонізація аміногруп лізину та аргініну – позитивного. Більшість білків має негативний заряд, тобто є кислими білками.

Молекули білка, що мають однакові заряди, в розчині відштовхуються один від одного, що перешкоджає їх злипанню та випаденню в осад.

10(110) При зниженні значення рН (кисле середовище) пригнічується дисоціація карбоксильних груп і молекула білка набуває сумарного позитивного заряду; при підвищенні значення рН (лужне середовище) іонізація аміногруп пригнічується і білок набуває негативного заряду. При певному значенні рН, кількість позитивно та негативно заряджених груп у складі молекули білка зрівноважується, молекула стає електронейтральною. Таке значення рН називається ізоелектричною точкою. Електростатичні сили між часточками відсутні, білкові молекули при цьому не відштовхуються, злипаються і випадають в осад, що визначається візуально по помутнінню розчину.

Кожен білок має свою ІЕТ. Так, для пепсину ІЕТ менше 1; альбуміну яйця ІЕТ=4,6; зеїну (білку кукурудзи) 6,2; цитохрому с 10,6.

8. Осадження білка. Для осадження білка слід ліквідувати заряд та водну оболонку.

Для ліквідації заряду змінюють рН середовища, додаючи певну кількість кислот чи лугів. Ліквідація заряду не завжди є достатньою умовою для повного переведення білка в осад, цьому може перешкоджати гідратна оболонка. Для її зняття слід додати водовіднімаючі речовини (ацетон, етанол, сульфат амонію, хлорид натрію). Осадження білків концентрованими розчинами нейтральних солей називається висолюванням. (Тріснуте яйце можливо зварити без витікання білку, якщо додати значну кількість солі у воду).

9. 3(29), 1(41) Денатурація – порушення структури нативної молекули білку, що приводить до втрати її біологічних властивостей (каталітичних, гормональних, антигенних). Руйнуються усі види зв’язків, окрім пептидних зв’язків кістяка поліпептидного ланцюга. Повністю зберігається первинна структура, і, як правило, частково вторинна. Повністю руйнується третинна та четвертинна.

10(115) Спершу відбувається розпушування молекули білку, розрив внутрішньомолекулярних зв’язків, ланцюг розкручується, утворюється нитка, яка потім безладно знову скручується, білок переходить у хаотичних стан.

Зовнішній прояв денатурації: втрата розчинності, підвищення в’язкості, зміна характеру розсіювання рентгенівського проміння.

2(182) Денатурацію викликають: нагрівання або дія випромінювання ультрафіолетового чи інфрачервоного; сильні кислоти, луги чи концентровані розчини солей (тривала дія реагенту може викликати розрив і пептидних зв’язків); важкі метали, які утворюють малорозчинні солі з білками; органічні розчинники (використання спирту, як дезинфікуючого засобу, основане на тому, що він викликає денатурацію білку будь-яких бактерій).

13(28) Саме тому при отруєнні важкими металами людині дають велику кількість білкової маси (білок яйця). Білок зв’язує цей метал і затримує його всмоктування кишечником.

10(115) Денатурація не завжди є необоротним процесом – при недовготривалій дії денатурую чого агента білок можна повернути у попередній нативний стан. Цей процес називається ренатурацією.