22.5.1. Виділення з природних джерел і очищення
Білок вилучається з природної подрібненої сировини найчастіше сольовим розчином або ацетоном. Розчини білків вивільнюються від домішків небілкового характеру за допомогою діалізу крізь мембрани, проникні для домішок, але непроникні для білків (зазвичай це целофанова плівка). Для прискорення видалення сторонніх йонів застосовують електродіаліз. З очищених розчинів білок осаджують нейтральними солями — амоній або натрій сульфатом. Повільним обережним випарюванням розчинів білка його можна одержати в кристалічному стані. Для встановлення чистоти білка велике значення мають електрофорез та ультрацентрифугування.
22.5.2. Фізичні і хімічні властивості
Більшість білків — або безбарвні аморфні речовини (порошки), або зберігають природну форму (наприклад ниткоподібні білки вовни). Як уже зазначаюсь, вони здебільшого розчинні у воді, кислотах, лугах, але нерозчинні в органічних розчинниках. У розчинах ці природні полімери існують у вигляді гідрофільних колоїдів і виявляють багато властивостей колоїдних розчинів. У разі добавляння до них солей лужних металів, Магнію, амонію вони осаджуються без зміни структури своєї молекули. Таке осадження є оборотним, оскільки осади білків знову легко розчиняються у воді або в розбавлених розчинах солей.
Білки належать до амфотерних електролітів (як і їх складові амінокислоти). Тому подібно до амінокислот у кислих розчинах вони виявляють основні властивості, існують у вигляді катіонів і в разі прикладання електричного поля мігрують до катода. В лужному розчині білки виявляють кислотні властивості, існують у вигляді аніонів і під час електрофорезу мігрують до анода. Як і для амінокислот, для білків існує таке значення рН середовища, при якому загальний позитивний заряд у молекулі врівноважується загальним негативним зарядом, і під час електрофорезу молекули білка не зміщуються ні до анода, ні до катода. Це значення називається ізоелектричною точкою білка рНt, або ізоелектричним станом білка. Кожен білок характеризується певним значенням рНt — це одна з основних констант білка.
Природні білки оптично активні. Вони є лівообертаючими, незалежно від того, що складові амінокислоти можуть бути як ліво-, так і правообертаючими.
22.5.3. Рівні структурної організації молекули білка
Функціональні властивості білків визначаються послідовністю амінокислот у полімерному ланцюгу і конфігурацією, тобто просторовою структурою. З цієї точки зору розрізняють чотири рівні структурної організації молекули білка.
Первинна структура характеризує якісний і кількісний склад амінокислот і послідовність їх розміщення в пептидному ланцюгу білкової молекули. Основою первинної структури є пептидні зв'язки. Вперше така гіпотеза була висловлена А.Я. Данилевським і розвинена Е. Фішером у поліпептидну теорію будови білка. Для вивчення первинної структури використовують ті самі методи й агенти, що і для вивчення будови пептидів.
Вторинна структура визначає просторову конфігурацію поліпептидного ланцюга. Відомо три види вторинної структури:
α-спіральна, β-складчаста і колагенова спіраль.
α-Спіраль — це правий гвинт, де на один виток припадає 3 – 6 амінокислотних залишків (рис. 1б) β-Складчаста структура — це система паралельно й антипаралельно розміщених фрагментів. Складки виникають тому, що площини двох сусідніх зв'язків утворюють певний кут (рис. 1в). Колагенова спіраль складається з трьох спіральних ланцюгів, які закручуються («зчеплюються») один навколо одного й утворюють суперспіраль (рис. 1а).
Вторинна структура стабілізується водневими зв'язками, які виникають між атомом Гідрогену, що сполучений з електронегативним атомом Нітрогену одного пептидного зв'язку, і карбонільним атомом Оксигену віддаленої від нього, якщо рахувати вздовж пептидного ланцюга, але наближеної у просторі (рис. 1а) амінокислоті. Отже, водневі зв'язки напрямлені вздовж осі спіралі. Внутрішньоланцюгові водневі зв'язки стабілізують α-спіральну, а міжланцюгові — β-складчасту структури.
.
а б в