§ 2. Влияние рН среды на изолирование алкалоидов и других азотистых оснований из биологического материала

При использовании предложенных ранее методов для выделения алкалоидов из биологического материала в процессе анализа всегда имеют место определенные потери этих веществ. Кроме этого, результаты выделения алкалоидов этими методами являются не репродуктивными. Причины потерь алкалоидов при выделении их из биологического материала с помощью ранее предложенных методов долгое время были не изучены.

Еще в конце прошлого столетия было высказано предположение о возможности связывания алкалоидов с белками в организме. Однако это предположение не имело экспериментального подтверждения. После того как П. Л. Зеренсен в 1909 г. ввел понятие о рН среды и разработал метод его определения, биохимики широко использовали данный метод для решения ряда важных проблем этой науки. Советские ученые А. М. Петрунькина и М. Л. Петрунькин (1928), М. А. Лисицин (1931), X. Ш. Казаков (1957) и ряд зарубежных исследователей показали, что связывание алкалоидов с белками в организме зависит от рН среды.

Чтобы понять механизм связывания алкалоидов с белковыми веществами, кратко остановимся на описании некоторых свойств белков. Белковые вещества являются амфотерными соединениями. В зависимости от рН среды они могут диссоциировать как кислоты и как основания. При определенном значении рН среды число положительных и отрицательных зарядов в белке становится одинаковым. В этом случае суммарный заряд белка будет равным нулю и белок становится неподвижным в электрическом поле. Значение рН, при котором белковые вещества и другие амфотерные соединения не имеют заряда и не передвигаются в электрическом поле, называется изоэлектрической точкой.

Изоэлектрическая точка белковых веществ зависит от их природы. Так, изоэлектрической точке сывороточного альбумина соответствует рН = 4,8, β-глобулина — 5,2, γ-глобулина — 0,4, фибриногена — 5,4, пепсина— 1,0 и т. д. При рН, находящемся выше изоэлектрической точки, белок имеет отрицательный заряд. По мере возрастания рН среды отрицательный заряд белков увеличивается. При рН ниже изоэлектрической точки белки имеют положительный заряд.

При диссоциации алкалоидов их ионы приобретают положительный заряд. Белки, имеющие отрицательный заряд при рН выше изоэлектрической точки, с катионами алкалоидов образуют соединения или комплексы. В живом организме имеются необходимые условия для взаимодействия белковых веществ с алкалоидами. Кровь имеет рН = 7,35...7,40, ткани организма тоже имеют слабощелочную реакцию. При этих значениях рН белки крови и тканей организма, имеющие отрицательный заряд, связываются с алкалоидами. Таким образом, алкалоиды связываются с белками при рН, находящемся выше их изоэлектрической точки.

Позднее установлено, что не только алкалоиды, но и органические синтетические азотсодержащие вещества основного характера связываются с белками при рН выше их изоэлектрической точки. Вопрос о связывании представителей других классов химических соединений с белками до сих пор изучен недостаточно.

Большая роль в связывании алкалоидов в организме принадлежит альбумину, который содержится в крови в количествах, больших, чем другие белковые вещества. Так, например, в сыворотке крови из общего количества белков на долю альбумина приходится около 60%. Альбумин также содержится в различных органах и тканях организма. Кроме альбумина с алкалоидами и некоторыми азотистыми веществами основного характера связываются и другие белковые вещества.

Несмотря на успехи, достигнутые в области изучения влияния рН среды на связывание различных ядов с белками и другими веществами, условия разложения соединений белков с алкалоидами и другими ядами долгое время были не изучены.

В. Ф. Крамаренко с сотрудниками установлено, что соединения белковых веществ с большинством алкалоидов, их синтетических аналогов и других азотистых соединений основного характера разлагаются кислотами при рН = 2...3. Эти данные послужили основанием для выбора рН извлекающих жидкостей (подкисленной воды или подкисленного спирта), с помощью которых производится изолирование алкалоидов и других органических оснований из биологического материала. Согласно методам, которые в настоящее время применяются в химико-токсикологическом анализе для изолирования алкалоидов и других азотистых оснований, извлекающие жидкости подкисляют до рН = 2,5...3,0. При этих значениях рН происходит разрушение связей между бел ками и алкалоидами, а также другими азотистыми основаниями, которые в виде солей переходят в вытяжки из биологического материала.