Шляхи виділення та розділення білків

3(30), 5(34), 1(22) 1. Висолювання - використовують солі (хлорид натрію, сульфат амонію), відбувається осадження білків за рахунок зняття гідратної оболонки. Різні білки висолюються з розчинів при різних концентраціях солей.

2. 1(26) Застосовують електрофорез (розроблений А.Тізеліусом) базується на різниці в швидкості руху білків в електричному полі, яка визначається величиною заряду білка при певному значенні рН та іонної сили розчину.

3. 3(11), 1(23) Хроматографія (розроблена М.Цвєтом) - базується на здатності речовин специфічно адсорбуватись на сорбенті, внаслідок чого відбувається розділення аналізованих речовин та їх концентрування в певному шарі сорбенту.

4. 14(84) Діаліз – для відділення від білку низькомолекулярних домішок.

5. Гель-фільтрація – розділення білків за величиною та формою.

Методи визначення білка

12(24) Біуретова реакція – при взаємодії розчину сульфату міді з лужним розчином білка спостерігається поява фіолетового забарвлення. Це реакція на пептидний зв’язок. Інтенсивність забарвлення прямо пропорційна концентрації білку у розчині.

Метод К’єльдаля – визначення кількості білку за вмістом азоту (16%).

100 г білка – 16 г азоту

х г білка – 1 г азоту х=6,25

У пробі визначають вміст азоту, множать на 6,25 і отримують кількість білку.

Класифікація білків

5(37), 1(65) Білки поділяються на дві групи: протеїни (прості) та протеїди (складні). Прості білки складаються лише з амінокислот, складні – із залишків амінокислот та небілкової частини, що називається простетичною групою (prostheto - приєдную).

3(31), 1(60), 2(174),12(54),10(119), 15(100) Класифікація простих білків базується на характері їх розчинності. Прості білки діляться на групи:

Альбуміни - розчинні у воді, мають невелику молекулярну масу. Одержують у кристалічному вигляді, легко осаджуються з розчину при повному насиченні його сульфатом амонію. Дуже розповсюджені у тваринному і рослинному світі. Представники – овальбумін (білок яйця); лейкозин – міститься у зародку пшеничного зерна; лактоальбумін – молочний білок. У вищих тварин становлять основну частину плазми крові (більше 50 %). 15(99) Насіння сої містить альбумін легумелін, насіння кліщовини – рицин.

10(119) Альбуміни виконують важливу роль у транспорті різних речовин, зокрема тих, які погано розчинні у воді. При зниженні вмісту альбумінів (альбумінемії) порушується транспорт ліпідів, зокрема вільних жирних кислот з печінки у периферичні тканини.

Глобуліни - нерозчинні у воді, але розчинні у слабих сольових розчинах. Добре осаджуються при 50%-ній концентрації сульфату амонію. Досить розповсюджені у тваринних і рослинних організмах (бобових, олійних – насінні соняшнику, льону, бавовника). Представники – лактоглобулін молока, фібриноген крові, фазеолін квасолі. Особливо велика кількість їх входить до складу насіння соняшника, льону, бавовнику, сої (легумін та гліцинін), арахісу (арахін). Жмих, що залишається після вилучення жиру із насіння олійних культур, складається головним чином із білка (соняшниковий, лляний, бавовниковий жмихи).

Проламіни - білки рослинного походження, зустрічаються в основному в насінні злаків (пшениця, ячмінь). Представники - гордеїн (в ячмені), зеїн (в кукурудзі), гліадин (в пшениці). Не розчинні у воді, сольових розчинах, розчинні у 70% спирті, тоді як всі інші білки в таких умовах випадають в осад. Містять пролін (10 - 15 %) та глутамінову кислоту (20 - 25 %).

13(29) З проламінів складається основна маса клейковини зерна. Клейковина визначає якість пшеничного хліба, те що він буває таким пористим і пишним; це “білковий каркас” зліба. Щоб отримати клейковину: 10 г пшеничного борошна + 6 мл води, отримують тісто. Заливають його водою так, щоб вона покрила його, залишають на 20 хв. Потім на дуже дрібному ситі з капрону відділяють тісто водою під краном. У результаті залишається білковий згусток – клейковина.

Глутеліни - нерозчинні у воді, спирті, сольових розчинах, але розчинні в слабих розчинах лугу. Містять значну кількість глютамінової кислоти та лізину. Відносяться до білків рослинного походження. Частіше зустрічаються у насінні злаків. Представники: глютенін (пшениця), орізенін (рис).

Гістони - мають лужні властивості, що зумовлені наявністю лізину та аргініну, вміст їх 20 - 30 %, невелика молекулярна маса, розчинні у воді. Знаходяться в ядрах клітин, зв’язані з нуклеїновими кислотами. Містяться і у тваринних і у рослинних організмах.

Протаміни - різко виражені лужні властивості, завдяки наявності до 85 % лужних амінокислот (аргініну, лізину). Невелика молекулярна маса. Добре розчинні у воді, не осаджуються при кип’ятінні. В організмі з’єднані з нуклеїновими кислотами. Міститься у молоках риб (клупеїн – молоки оселедця).

10(121) Протеїноїди - нерозчинні ні в воді, ні в більшій частині інших розчинників, не перетравлюються. Входять до складу тваринних тканин і виконують механічну та опірну функції. Деякі містять велику кількість сірковмісних амінокислот. Поперечні дисульфідні зв’язки зумовлюють високу міцність та еластичність. Відносяться до фібрилярних (волокнистих) білків:

– кератин волосся, рогів, нігтів (містить багато дисульфідних зв’язків);

– колаген хрящів, сухожилля, зв’язок, шкіри (колаген практично не містить сірковмісних амінокислот, при тривалому кип’ятінні у воді гідролізує, утворюючи желатину, яка при охолодженні переходить у гель, що використовується у медицині, харчовій промисловості);

– еластин – з нього побудовано внутрішні оболонки судин – артерій та вен. Не містить сірковмісних амінокислот, при кип’ятінні не утворює желатини;

– фіброїн і серицин – білки натурального шовку, які виділяються гусеницями тутового і дубового шовкопрядів, залозами павуків. У чистому вигляді фіброїн добувають нагріванням коконів шовкопряду з розчином соди або мила.

1(65), 3(34), 2(175), 10(123) Протеїди. Поділяються на групи в залежності від природи небілкової частини.

1. Нуклеопротеїди - складаються з білка та нуклеїнових кислот (ДНК та РНК). Молекула ДНК, молекули білків гістонів та негістонних білків складають основу хромосом. Молекули РНК та основних білків складають рибосоми. Негістонні білки (альбуміни, глобуліни) входять до складу вірусних нуклеопротеїдів. Відіграють значну роль у процесах зберігання та передачі спадкової інформації.

Вперше нуклеопротеїнди було виділено більше 100 років тому Е.Мішером з молок рейнського лосося.

2. 10(125) Хромопротеїди - складаються з простого білка та забарвленого небілкового компоненту. Беруть участь в диханні, фотосинтезі, транспорті кисню тощо

Представники: гемоглобін – білковий компонент - глобін, небілковий - гем, що містить залізо. Транспортує кисень від легенів до тканин та вуглекислий газ від тканин до легенів. Молекула гемоглобіну складається з чотирьох поліпептидних ланцюгів. Кожен ланцюг пов’язаний з пігментом гемом. 1(66) В основі структури простетичної групи гемоглобіну лежить порфіринове кільце. Атом заліза розташований в середині гема-пігмента. Структура гемоглобіну була встановлена М.Перетцом, за що був удостоєний Нобелівської премії.

Якщо гемоглобін не зв’язаний з киснем він називається дезоксигемоглобін, якщо зв’язує кисень – оксигемоглобін. Кожна молекула гемоглобіну може зв’язати чотири молекули кисню. 1(70) Кисень приєднується до гему за допомогою координаційних зв’язків, причому валентність заліза на змінюється.

Крім кисню гемоглобін може приєднувати також 4 молекули СО – утворюється карбоксигемоглобін. Це явище спостерігається при вдиханні людиною чадного газу. Гемоглобін втрачає можливість зв’язувати кисень і настає смерть від недостатнього постачання тканин киснем.

1(66) Гем – це протопорфірин, сполучений з Fe²⁺

• 10(127) міоглобінм’язів. Схожий за будовою на гемоглобін, але містить лише одну молекулу гему. Приєднує кисень і забезпечує ним м’язи. Міститься у тілі тварин, що живуть у воді (черепахи, кити, тюлені, пінгвіни). Створення запасів кисню має для них важливе значення, тому що забезпечується нормальне протікання метаболічних процесів в організмі при тривалому їх перебуванні під водою;

–10(124) хлорофіл (містить Мg, утворює зелений пігмент рослин – хлорофіл, який забезпечує фотосинтетичну активність рослин).

13(45) Під впливом ядерного вибуху в Хіросімі кактус втратив здатність синтезувати хлорофіл, тому він має кривово-червоний колір. Із залишків цієї рослини виростили кактус, що зараз росте у Румунії.

3. 1(76) Металопротеїди - містять білок та іони якогось одного або декількох металів (залізо, мідь, кобальт, цинк тощо). Відмінність від хромопротеїдів – метал сполучається безпосередньо з білком, а не через порфіринове кільце як у хромопротеїдів. Представники: ферритин (водорозчинний білок, міститься в печінці, кістковому мозку, виконує роль депо заліза в організмі), трансферрін (у сироватці крові).

4. 10(131) Фосфопротеїди - містить білок та залишки фосфорної кислоти, пов’язані складно ефірним зв’язком. Представники: казеїн молока (до його складу входять всі незамінні амінокислоти), вітелін яєчного жовтка (є дуже важливим дежером поживних речовин для ембріона, що розвивається).

5. Глікопротеїди - містить білок та вуглеводи або їх похідні. Представники: інтерферони (мають антивірусні та протипухлинні властивості, імунорегулюючу дію), муцин (компонент слини, соку шлунку; мають захисну роль, послаблюючи механічне і хімічне подразнення органів травлення, захищають слизові оболонки травного каналу від дії протеолітичних ферментів).

6. Ліпопротеїди - білок та будь-який ліпід (нейтральні жири, вільні жирні кислоти, фосфоліпіди). Ліпопротеїди є компонентами мембран, присутні у вільному стані в плазмі крові.

10(132) Утворення комплексів білків з ліпідами сприяє розчинності і стабілізації ліпідів і забезпечує їх транспорт до різних органів і тканин організму. Причому ліпіди у комплексі з білками набувають нових властивостей (розчиняються у воді, втрачають здатність розчинятись у органічних розчинниках).

Усі ліпопротеїди поділяються на кілька груп:

1. Ліпопротеїди високої густини (1,063 – 1,210) або α-ліпопротеїди. Становлять 3 % білків плазми. Молекулярна маса 200 000. Білкова частина містить 58 % α-глобуліну; 42 % - ліпідний компонент. У ліпідній частині переважають фосфоліпіди (30 %) та холестерин (18 %).

2. Ліпопротеїди низької густини (1,006 – 1,063) або β-ліпопротеїди. Становлять 5 % білків плазми. Молекулярна маса 300 000. Білкова частина містить 25 % β -глобуліну; 75 % - ліпідний компонент. У ліпідній частині переважають холестерин та його ефіри (45 %), фосфоліпіди (25 %). Високий вміст холестерину та оптимальний розмір молекул зумовлюють провідну роль β-ліпопротеїдів при виникненні атеросклерозу.

3. Ліпопротеїди дуже низької густини (0,950 – 1,006) містять 9 % білків і 91 % ліпідів (триацилгліцеридів).

4. Хіломікрони (густина менше 0,950) містять 1 % білка та 99 % ліпідів (триацилгліцеридів (80 %), фосфоліпідів (7 %), холестерину (8 %)).

Важливе значення для нормального функціонування організму має співвідношення між α- та β-ліпопротеїдами. Підвищений вміст β-ліпопротеїдів спостерігається при серцево-судинних захворюваннях – гіпертонії, атеросклерозі. Зниження вмісту α- ліпопротеїдів має місце при цирозі печінки.