Заряд белка. Изоэлектрическая точка.

Если в белковую молекулу входят аминокислоты с боковыми карбоксильными или аминогруппами, то они формируют заряд белковой молекулы. Величина заряда зависит от рН раствора. В кислой среде свободные катионы Н⁺ притягиваются к боковым аминогруппам и связываются по механизму донорно-акцепторной связи. Т.о. все аминогруппы превращаются в катионные группировки аммония, следовательно заряд белка положительный.

В щелочной среде ОН^- взаимодействуют с боковыми карбоксильными группами, отнимая у них Н⁺ для образования Н₂О. По этой причине карбоксильные группы превращаются в анионные группировки и суммарный заряд молекулы становится отрицательным.

Для каждого белка существует такое значение рН, при котором молекула не имеет заряда. Это значение рН называется изоэлектрической точкой белка. Величина этой точки зависит от соотношения карбоксильных и аминогрупп.

Водные растворы белков имеют свои особенности. Во-первых, белки обладают большим сродством к воде, т.е. онигидрофильны. Это значит, что молекулы белка, как заряженные частицы, притягивают к себе диполи воды, которые располагаются вокруг белковой молекулы и образуют водную или гидратную оболочку. Эта оболочка предохраняет молекулы белка от склеивания и выпадения в осадок. Величина гидратной оболочки зависит от структуры белка. Например, альбумины более легко связываются с молекулами воды и имеют относительно большую водную оболочку, тогда как глобулины, фибриноген присоединяют воду хуже, и гидратная оболочка и них меньше. Таким образом, устойчивость водного раствора белка определяется двумя факторами: наличием заряда белковой молекулы и находящейся вокруг нее водной оболочки. При удалении этих факторов белок выпадает в осадок. Данный процесс может быть обратимым и необратимым.

57) Белки и их основные свойства:

Белки- это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты, соединенные между собой пептидными связями. Молекулы белков синтезируются в клетках на рибосомах, аминокислотный состав белка кодируется генетически.

Если в полимерной цепи более 100 аминокислот, то ее принято называть белком, а если менее, то полипептидом. Молекулы белков могут иметь 4 различные структуры:

1)Первичная структура (цепь аминокислот)

2)Вторичная структура (α-спираль или β-складчатой структуры, фиксируется водородными связями между карбонильной и аминогруппами в составе полипептидной цепи

3) Третичная структура (глобула, которая фиксируется за счет следующих связей: дисульфидной, водородной (с участием боковых полярных группировок ОН, NH₂, СООН), гидрофобных (с участием радикалов алифатических аминокислот).

Образование дисульфидных связей: это связи, образующиеся между SH-группами 2х молекул цистина. Такие связи образуются уже после синтеза белка в процессе посттрансляционной модификации белка.

В образование гидрофобных связей участвуют аланин, валин, лейцин, изолейцин и фенилаланин. Они являются неполярными, т.к. их радикал состоит исключительно из углеводородов.

В процессе формирования глобулы эти радикалы выталкиваются водойи конгламирируют между собой.)

4)Четвертичная структура (комплекс глобул)

Белки бывают простые и сложные. Простые белки состоят только из аминокислот, а сложные имеют кроме белковой части еще и небелковую. Простые белки: альбумины, глобулины, протамины, проламины, гистоны, склеропротеины. Сложные белки: металлопротеины (белок + МЕ трансферин Fe²⁺, церуллоплазмин Cu²⁺), гликопротеины (белок+углевод), липопротеины( белки+жиры) хромопротеиды (белки+окрашенная молекула, гемсодержащие белки – гемоглобин), фосфопротеины (белки+остатки фосфорной кислоты)

По конфигурации молекулы подразделяются на глобулярные и фибриллярные. Фибриллярные имеют форму волокон. Глобулярные белки, как правило, хорошо растворимы в воде или растворах солей, щелочей и спирте. Растворимость белков связана с тем, что молекулы воды могут проникать внутрь молекулы белка, вследствие чего гидрарная оболочка формируется не только снаружи, но и внутри. Фибриллярные белки, как правило, нерастворимы. Это связано с тем, что гидрофобные остатки аминокислот находятся снаружи и они отталкивают воду. Однако такие белки способны к набуханию.

Растворимые белки представляют собой отдельный класс дисперсных систем – высшие молекулярные системы. По своим характеристикам занимают положение между истинными растворами и коллоидными системами.

Кинетические св-ва:

1) Способность к диффузии (у мелких молекул способность слабая, крупные колеблются под действием ударов молекул Н₂О)

2) Осмос (способность к нему низкая, из-за высокой молекулярной массы)

3) Кинетическая устойчивость (белковые растворы достаточно стабильны за счет следующих факторов: наличие гидратной оболочки снаружи и внутри молекулы, наличие заряда, кинетическое движение молекул в растворе)

Для нарушения стабильности белковых растворов необходимо разрушить гидратную оболочку или создать изоэлектрическую точку белка, тогда молекулы не будут отталкиваться.

4) Диализ.

Активная реакция среды . рН. Методы определения рН.

[H⁺]*[OH^-]/H₂O=1.8*10^-16=K

K – это константа диссоциации воды. Численное значение К показывает насколько мало молекул Н₂О подвергается диссоциации.

1000/18=55.56

[H⁺]*[OH^-]/55.56=1.8*10^-16

[H⁺]*[OH^-]=55.56*1.8*10^-16

[H⁺]*[OH^-]=10^-14

Т.к. в воде [H⁺]=[OH^-], то [H⁺]=√10^-14=10^-7

Т.о было принято определить шкалу для измерения кислотности раствора от 0 до 14 по степенному показателю. Величина, показывающая кислотность, называется рН и она равна –lg[H⁺] в растворе.

В соответствие с этой шкалой нейтральное значение рН=7, кислое от 0 до 7 и щелочное от 7 до 14.

В живых системах крайне важно поддержание рН в узких диапазонах, смещение в кислотную среду – ацитоз, а в щелочную – алкалоз.

Методы измерения рН растворов:

1) Колориметрический (к этому способу относят: применение идентификаторов, а также специальные тест-полоски)

2) Элекртохимический (с помощью рН-метра)