8.4. Физико-химические свойства белка

8.4.1. Амфотерность - кислотно- основные свойства белков.

Изоэлектрическая точка

Белки, как и аминокислоты, являются амфотерными соединениями и обладают буферными свойствами.

Белки можно разделить на нейтральные, кислые и основные.

Нейтральные белки содержат равное число групп, склонных к ионизации: кислотных и основных. Изоэлектрическая точка таких белков находится в среде, близкой к нейтральной, если рН < pI , то белок становится положительно заряженным катионом, pH > pI , то белок становится отрицательно заряженным анионом.

+Н ⁺ ОН^–

⁺ NH ₃ - белок - COOН <——> ⁺ NH ₃ - белок - COO^– <——> NH ₂ - белок - COO^–

рН < pI водный растворI pH > pI

нейтральный белок

Кислые белки содержат неравное число групп, склонных к ионизации : карбоксильных больше, чем аминогрупп. В водном растворе они приобретают отрицательный заряд, а раствор становится кислым. При добавлении кислоты ( Н⁺) белок вначале входит в изоэлектрическую точку, а затем в избытке кислоты – превращается в катион. В щелочной среде такой белок заряжен отрицательно( исчезает заряд аминогруппы).

Кислый белок

⁺ NH ₃ - белок - COO^– + Н^{+ +} NH ₃ - белок - COO^– + Н^{+ +} NH ₃ -белок- COOН

| <——> | <——> |

CОО^– CООН COOН

Водный раствор рН = р I рН < pI

В избытке кислоты белок

заряжен положительно

Кислый белок в щелочной среде заряжен отрицательно

⁺ NH ₃ - белок - COO^– ОН^– NH ₂ - белок - COO^–

| <——> |

CОО^– CОО^–

pH > pI

Основные белки содержат неравное число групп, склонных к ионизации : аминогрупп больше, чем карбоксильных. В водном растворе они приобретают положительный заряд, а раствор становится щелочным. При добавлении щелочи ( ОН^–) белок вначале входит в изоэлектрическую точку, а далее в избытке щелочи – превращается в анион. В кислой среде такой белок заряжен положительно( исчезает заряд карбоксильной группы)

Основный белок

⁺ NH ₃ - белок - COO^– + ОН^{– +} NH ₃ - белок - COO^– + ОН^– NH ₂ - белок –СОО^–

| <——> | <——> |

⁺ NH ₃ NH₂ NH₂

Водный раствор рН = р I pH > pI

В избытке основания

Основный белок белок заряжен отрицательно

В кислой среде заряжен положительно

⁺ NH ₃ - белок - COO^– + Н^{+ +} NH ₃ - белок – COOН

| <——> |

⁺ NH ₃ ⁺ NH ₃

рН < pI

Сделаем важный вывод: в кислой среде ( рН < 3 ) белки заряжены положительно, в щелочной среде( рН>10 ) белки заряжены отрицательно, нейтральный заряд имеет белок в изоэлектрической точке, которая у каждого белка своя. Наименьшей устойчивостью обладают растворы белков в изоэлектрической точке. Белки, объединяются в более крупные частицы, начинается седиментация( осаждение) под действием собственной силы тяжести.

Значение рН крови равно 7,4, в крови присутствуют, в основном, кислые белки

Электрофорез белков

При наличии заряда белки перемещаются в электрическом поле. Смеси белков можно разделять методом электрофореза – направленного движения белков от одного электрода к другому под действием постоянного электрического тока. Скорость движения зависит от массы белка и величины его заряда.

Метод электрофореза широко применяется в медицине, биохимии, биологии для изучения ферментов, тканевых и плазменных белков , при изготовлении лекарственных препаратов белковой природы.