Структура и физико-химические свойства белков

1. Уровни структурной организации белков: первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры

2 Физико-химические свойства белков

3. Классификация белков

4. Методы выделения, очистки и фракционирования белков

5. Методы количественного определения белков в биологических объектах

Полипептиды с молекулярной массой более 5000 и несущие биологические функции, называются белками. Белки - биополимеры, состоящие из остатков аминокислот.

Значение белков:

1.Выполнение биологических функций в живом организме (структурная, гормональная, каталитическая, транспортная и т.д.), зависящих от пространственного строения белков;

2. Белки – составная часть пищевых продуктов, где они выполняют питательную функции (источник энергии и незаменимых аминокислот) и техно-функциональную, обеспечивая такие показатели качества изделий как внешний вид, консистенция, вкус, запах.

1. Уровни структурной организации белков: первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры

1.1Пространственное строение пептидной группы

В группе −СОNH атомы C, N и O находятся в состоянии sp² -гибридизации и лежат в одной плоскости. Неподеленная пара электронов атома N вступает в сопряжение с - электронами двойной связи С=О, образуется система, электронная плоскость которой смещена в сторону электроотрицательного атома кислорода:

Конформация пептидных связей характеризуется особенностями (Полинг с сотр., США 1939г.),

• связь С–N короче, чем другие ординарные связи (0,132 нм против 0,147 нм) за счет мезомерного сопряжения (+М-эффект) группы NH и (–М-эффект) группы С=О;

• имеет характер частично двойной связи, а значит, вращение вокруг нее заторможено (жесткая плоская структура);

• связь С=О удлиняется до 0,124 нм против обычной длины 0,121 нм;

• кислород карбонильной группы и водород –NH- группы находятся в транс-положении по отношению друг к другу.

• Каждая третья связь, зафиксированная в плоскости пептидной группы, является жесткой, и нет свободного вращения.

• Группы R - чередуются по обе стороны пептидной связи, т. е. есть транс-изомерия.

0,124 Нм боковой радикал α-углеродный атом

α-С атом Боковой 0,132 нм 0,147 нм

радикал

Расстояние и углы между атомами в структуре полипептидной цепи

Некоторые белки содержат дисульфидные связи (-S-S-), образованные между двумя остатками цистеина, находящимися внутри одной полипептидной цепи

Глиадин

Глютенин

Дисульфидные связи в белках пшеницы

1.2 Первичная структура -

последовательность α-аминокислотных остатков в цепи, т.е. порядок соединения их в молекулах.

Последовательность аминокислотных остатков определяется последовательностью нуклеотидов в ДНК, которая и обеспечивает самопроизвольное формирование трехмерной пространственной структуры белка.

Первичную структуру определяют для:

1. выяснения молекулярной основы биологической активности белков

2. установления причин, на основе которых формируются определенные физико-химические и функциональные свойства, определяющие их усвояемость, качество пищевых продуктов и поведение в ходе технологии и хранения.

Определение первичной структуры включает:

1. гидролиз белка с 6н HCl при 110 ⁰С в течение 24-х ч в запаянных под вакуумом ампулах;

2. хроматография смеси аминокислот на катионообменной смоле КМ-целлюлозе (R-O-CH₂-COO ). Смолу уравновешивают NaOH и пропускают кислые растворы аминокислот, заряженные положительно. Аминокислоты связываются смолой, вытесняя из нее ионы Na .

Элюцию аминокислот с колонки проводят буферными растворами с постепенно изменяющимся значением рН, содержащими также ионы Na , которые снова обмениваются местами с аминокислотами, вытесняя их из смолы. Элюируемые вещества собирают при помощи коллектора фракций.

Аминокислота со свободной NH₂ - группой носит название N-концевая, со свободной COOH –

С-концевая.

Для определения N-концевой аминокислоты: