Лабораторне заняття № 6

Тема: Розподіл амінокислот методом хроматографії на папері. Якісні реакції на білки та їх фізико-хімічні властивості

Мета заняття: Засвоїти методику якісного визначення амінокислот методом хроматографії на папері; проробити якісні реакції на білки та з’ясувати їх характерні фізико-хімічні властивості

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Білки разом із нуклеїновими кислотами є обов’язковими компонентами організмів. Вони входять до складу всіх без винятку живих тіл – починаючи від найпростіших вірусів і закінчуючи людиною. В організмі рослин білки складають 20-25 % у перерахунку на суху масу.

У тілі рослин білки виконують ряд важливих функцій: 1) будівельну або структурну (входять до складу клітинної мембрани, становлять основу гіалоплазми протопласта, беруть участь у побудові всіх його органел); 2) каталітичну (всі ферменти є простими або складними білками); 3) рухову (забезпечують рух джгутиків у статевих клітинах та зооспорах, рух цитоплазми в клітині, переміщення хромосом під час поділу клітини); 4) транспортну (здійснюють перенесення речовин через клітинну оболонку та мембрани, транспортують фітогормони); 5) захисну (отруйні та токсичні речовини, що забезпечують захист рослин від інших організмів, можуть мати білкову природу); 6) запасаючу (можуть відкладатися в рослинних клітинах як запасні речовини); 7) рецепторну (окремі групи білків, насамперед глікопротеїни, вибірково впізнають і зв’язують інші речовини); 8) регуляторну (спеціальні білки впливають на активність генів, можуть бути активаторами або інгібіторами ферментів).

Білки представляють собою високомолекулярні гетерополімерні сполуки, що побудовані з залишків α-амінокислот, які сполучені між собою пептидними (амідними) зв’язками. До складу білків входить, як правило, 20 протеїногенних амінокислот або їх форм. Порядок сполучення конкретних амінокислот у поліпептидному ланцюгу білка визначає його первинну будову. В свою чергу вона задає його вторинну та третинну, а для окремих білків – і четвертинну будови. Прості білки складаються лише з амінокислот, а складні білки містять ще й інші компоненти – вуглеводи, ліпіди, ортофосфорну кислоту, йони металів і ін.

Фізико-хімічні та хімічні властивості конкретного білка визначаються як наявністю багатьох пептидних зв’язків, так і природою амінокислот, які входять до його складу.

Білки представляють собою поліелектроліти й тому здатні рухатись в електричному полі. Сумарний заряд білкової макромолекули залежить, насамперед, від її амінокислотного складу та значення pH середовища. Значення pH, при якому сумарний заряд макромолекули дорівнює нулю й вона не здатна до руху в електричному полі, називається ізоелектричною точкою.

Кислотно-основні властивості білків визначаються, головним чином, бічними радикалами амінокислот, здатними до йонізації. Внесок кінцевих NH₂- і COOH-груп досить невеликий. Білки, маючи амфотерні властивості, виконують роль буферів.

Переважна більшість білків є гідрофільними речовинами та розчинними у водних розчинах. Розчинність їх, як і інших високомолекулярних речовин, визначається природою тих груп, які опиняються на поверхні молекули при її просторовій укладці. Більша частина білкової макромолекули утворена групами, здатними до гідратації. Розчинність білків у воді зростає при додаванні невеликих кількостей нейтральних солей (Na₂SO₄, MgSO₄, (NH₄)₂SO₄ та ін.); цей ефект називають сольовим розчиненням. Високі концентрації нейтральних солей, навпаки, осаджують (висалюють) білки з водних розчинів і найбільш активно це відбувається в ізоелектричній точці білка. Розчинність білків залежить також від величини рH розчинника, його складу, температури.

У розчинах білки проявляють колоїдні властивості: вони повільно дифундують, не проходять через напівпроникний бар’єр, розсіюють світло, характеризуються високою в’язкістю. Завдяки гідрофільним і гідрофобним групам, білки можуть впливати на розчинність інших речовин, виступаючи в ролі емульгаторів.

Білки піддаються денатурації. Під денатурацією розуміють порушення нативної просторової структури білкової молекули, що зумовлює зменшення або повну втрату її розчинності, зміну інших фізико-хімічних властивостей білка, втрату специфічної біологічної активності. В результаті денатурації порушуються нативна третинна та, в значній мірі, й вторинна структури. Денатурацію білкових молекул викликають як деякі хімічні речовини (формамід, органічні речовини, йони важких металів, йонні детергенти та ін.), так і фізичні (нагрівання, високий тиск, різні види випромінювань) фактори.

Усі білки, як правило, поглинають ультрафіолетове світло. Вони є оптично активними речовинами та повертають при пропусканні через них плоскополяризоване світло.

При нагріванні з концентрованими кислотами білки піддаються гідролізу, внаслідок чого розриваються пептидні зв’язки та утворюється суміш амінокислот. Подібно до вільних амінокислот білки дають специфічні кольорові реакції, що обумовлені присутністю в їх складі відповідних амінокислот.

ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА