8. Физико-химические свойства белков

8.1 Физические свойства

1. В живых организмах белки находятся в твердом и растворенном состоянии. Многие белки являются кристаллами, однако, они не дают истинных растворов, т.к. молекула их имеет очень большую величину. Водные растворы белков – это гидрофильные коллоиды, находящиеся в протоплазме клеток, и это активные белки. Кристаллические твердые белки – это запасные соединения. Денатурированные белки (кератин волос, миозин мускулов) являются опорными белками.

2. Все белки имеют, как правило, большую молекулярную массу. Она зависит от условий среды (t°, рН) и методов выделения и колеблется от десятков тысяч до миллионов.

3. Оптические свойства. Растворы белка преломляют световой поток, и чем больше концентрация белка, тем сильнее преломление. Пользуясь этим свойством, можно определить содержание белка в растворе.

В виде сухих пленок белки поглощают инфракрасные лучи. Они поглощаются пептидными группами.

8.2 Денатурация белков

Нативная конформация глобулярного белка – исключительно лабильная и подвержена изменениям под влиянием химических агентов или энергетических и механических нагрузок. Под влиянием внешних факторов может происходить разрыв большого числа связей, стабилизирующих пространственную структуру белковой молекулы, упорядоченная, уникальная для каждого белка конформация пептидной цепи нарушается, и белковая молекула целиком или большая ее часть принимает форму беспорядочного клубка – происходит его денатурация.

Денатурация белка – это внутримолекулярная перегруппировка его молекулы, нарушение нативной конформации, не сопровождающиеся расщеплением пептидной связи. Аминокислотная последовательность белка не изменяется.

В результате денатурации происходит нарушение вторичной, третичной и четвертичной структур белка, образованных нековалентными связями, и биологическая активность белка утрачивается полностью или частично, обратимо или необратимо в зависимости от денатурирующих агентов, интенсивности и продолжительности их действия.

8.2.1 Факторы, вызывающие денатурацию

Денатурация происходит под действием различных факторов, которые можно подразделить на:

1. Физические.

Денатурация вызывается высокими температурами – нагреванием раствора белка до 60…80°С. При 100°С все белки денатурируют. Кроме высоких температура, из физических факторов денатурирующее действие на белковую молекулу оказывают излучения различной частоты и природы: α-, β-, γ-излучения, токи высокой частоты, ультразвук, ультрофиолетовое излучение и др.

2. Химические.

Из химических факторов денатурацию белков вызывают концентрированные кислоты и щелочи, соли тяжелых металлов – олова, меди, ртути, мышьяка, кадмия, свинца, марганца и др., а также действие поверхностно-активных веществ, обладающих полярными молекулами, - мочевины, гуанидинхлорида. Эти вещества нарушают нативное распределение связей, стабилизирующих белковую молекулу.

3. Механические – растирание, взбивание, интенсивное перемешивание растворов белка или встряхивание и др.

При денатурации кроме потерь биологической активности возникают потери или снижаются растворимость белка и его водопоглотительная способность, происходит изменение вязкости растворов белка, а также механических свойств белоксодержащих продуктов.

Денатурация может быть:

1. Обратимой – в том случае, когда комплекс белок-ингибитор может распадаться, и белок возвращается в исходное состояние (высаливание).

2. Необратимой – нативные свойства белка не восстанавливаются. Обычно происходит под действием специфических факторов денатурации, когда связываются активные группы.