Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Тема 15_теория_пептиды белки

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
13.02.2026
Размер:
602.85 Кб
Скачать

В катио ообме

ик в осят смесь ами окислот в кислой среде (рН 3,0),

где ами окислоты

в

ос ов ом представляют

катио ы,

т.е.

есут

положитель ый заряд.

Положитель о заряже

ые ами окислоты

присоеди яются к отрицатель о заряже ым частицам смолы.

ем больше

суммар ый заряд ами окислоты, тем проч ее её связь со смолой. Так,

ами окислоты лизи ,

арги и и гистиди

аиболее проч о связываются с

катио ообме иком,

а аспараги овая и глутами овая кислоты -

аиболее

слабо.

 

 

 

Высвобожде ие ами окислот из коло ки осу ествляют вымыва ием

(элюирова ием) их буфер ым раствором с увеличиваю ейся ио

ой силой

(т.е. с увеличе ием

ко це трации NaCl)

и рН. При увеличе ии рН

ами окислоты теряют прото , в результате уме ьшается их положитель ый

заряд, а следователь о и проч ость связи с отрицатель о

заряже ыми

частицами смолы.

 

аждая ами окислота выходит из коло ки при определё

ом з аче ии

рН и ио ой силы. Собирая с

иж его ко ца коло ки раствор (элюат) в виде

ебольших порций, мож о

получить фракции, содержа ие отдель ые

ами окислоты.

 

Рис. 4.5. Разделе ие ами окислот с помо

ью ио ообме

ой хроматографии. А.

роматограсрическая коло ка, апол е

ая катио ообме

ой смолой. Б. Этапы

разделе ия ами окислот: 1 - присоеди е ие ами окислот к частицам смолы; 2 -

высвобожде ие ами окислот при определё ом з аче ии рН и ко це трации

NaCI.

Количественный анализ полученных фракций.

оличество каждой из ами окислот в да ом белке определяют,

агревая отдель ые фракции ами окислот с и гидри ом, образую им соеди е ие крас о-фиолетового цвета. И те сив ость окраски в пробе

пропорцио аль а количеству аходя ейся в ей ами окислоты, поэтому по спектрофотометрическому измере ию света, погло ё ого и гидри овыми

производ ыми, мож о определить содержа ие каждой ами окислоты в

гидролизате да

ого белка.

 

 

 

В астоя

ее время процесс разделе ия и количестве

ого определе ия

ами окислот

в

гидролизате белка пол остью

автоматизирова

и

осу ествляется в специаль ом приборе - аминокислотном анализаторе.

 

7. Физико-химические свойства белков: гидратация, растворимость,

ионизация, денатурация и ренатурация.

 

 

 

Гидратация и растворимость белков.

 

 

 

Больши ство

глобуляр ых белков от осятся

к

гидрофильным

ве ествам, хорошо растворяю имся в воде. Это свойство обусловле о

расположе ыми

а поверх ости белка группами, способ

ыми

гидратироваться.

 

 

Гидратация – это связыва ие диполей воды с ио ыми и поляр

ыми

группами белка, такими как –СОО-, -NН3+, -СОNH2, -OH, -SH , в результате чего образуется гидрат ая оболочка белков (рис. 4.6.). Благодаря этому каждая молекула белка покрывается есколькими молекуляр ыми слоями воды, т.е. од а молекула белка отделе а от другой слоем воды и аходится в состоя ии исти ого раствора.

Растворимость белков в воде возрастает при добавле ии

небольших количеств ейтраль ых солей (сульфат аммо ия,

сульфат атрия, сульфат маг ия).

Небольшие ко це трации солей увеличивают степе ь диссоциации ио изирова ых групп, экра ируют заряже ые группы белка и тем самым уме ьшают белок-белковое взаимодействие.

Высокие концентрации ейтраль ых солей осаждают белки из

вод ых растворов.

При больших ко це трациях соли оттягивают

а себя от молекул белка

молекулы воды, т.е. лишают белок его гидрат ой оболочки.

Так как, степе ь диссоциации ио оге ых

групп белка определяет

возмож ости его гидратации, о хуже растворяется при рН рав ой его изоэлектрической точке (ИЭТ).

акторы стабилизации белков в растворе:

-аличие заряда поверх ости белковой молекулы;

-броу овское движе ие молекул.

При добавле ии в раствор белка орга ических растворителей

вследствие уме ьше ия диэлектрической постоя ой и уме ьше ия степе и гидратации белков происходит их агрегация и выпаде ие в осадок.

Белковые растворы е являются типич ыми коллоид ыми растворами,

т.к. белки диспергирова ы до еди ич ых молекул и образуют гомоге ый раствор. Сходство белковых и коллоид ых растворов ос ова о а том, что

молекулы белков имеют размеры, приближаю иеся к размеру мицелл коллоид ого раствора (10-7 – 10-9м).

Растворы белков при определе ых условиях могут терять текучесть и образовывать гели, воз икаю ие в результате объеди е ия молекул в виде сетки, в утре ее простра ство которой запол е о растворителем. В виде гелей белки аходятся в хрусталике глаза, гели образуются при сквашива ии молока, при подготовке расте ий к зим ему периоду происходит переход части белков в гелеобраз ое состоя ие.

Рис.4.6. Образова ие гидрат ой (сольват ой) оболочки белков

Благодаря гидрофиль ым и гидрофоб ым группировкам, белки могут влиять а растворимость других ве еств, выступая в роли эмульгаторов.

Например, как эмульсию мож о рассматривать молоко, представляю ее собой эмульгирова ые казеи оге ом капельки жира в воде. Од ой из причи образова ия мочевых и желч ых кам ей может быть едостаток

муцинов - слизистых гликопротеи ов, обволакиваю их микрочастицы и способствую их тем самым выведе ию их из орга изма.

Ионизация белка и зависимость заряда от рН среды.

Благодаря аличию в своем составе свобод ых ами о- и

карбоксиль ых групп белки являются полиэлектролитами (амфотер ыми

электролитами). Белки в растворах аходятся преиму естве о в виде

биполярных ионов (цвиттерионов). При этом свобод ые карбоксиль ые

группы белков оказываются диссоциирова ыми (-СОО-), а

свобод ые

ами огруппы

оказываются

прото ирова ыми

(-NН3+). Таким

образом,

ио изация

белков является

следствием

диссоциации

свобод ых

карбоксиль ых групп и прото ирова ия свобод ых ами огрупп.

 

 

В свою очередь степе

ь ио

изации (а з ачит и з ак, и величи

а заряда)

зависит от рН среды.

 

 

 

 

 

Изоэлектрическая точка (ИЭТ) белка – это з аче ие рН, при

котором число положитель ых зарядов рав о числу отрицатель ых

зарядов.

В растворах с рН иже ИЭТ белок приобретает положитель ый заряд, а

выше ИЭТ - отрицатель ый.

В ИЭТ точке белки аиболее еустойчивы.

Такое поведе ие белков при раз ых з аче иях рН может быть использова о для разделения белков. Белки с ИЭТ в области кислых

з аче ий рН характеризуются преоблада ием кислых ами окислот (ГЛУ и

АСП). ИЭТ белка выше 7 указывает а преоблада ие в составе белка ос ов ых ами окислот (АРГ, ЛИЗ, ГИС).

Денатурация белков.

Большая часть белковых молекул сохра яет биологическую актив ость только в пределах оче ь узкой области температур и рН.

Макроструктура белка определяется весьма хрупким рав овесием

между различ ыми силами притяже ия и отталкива ия, которые действуют между этим биополимером и окружаю ей его вод ой средой. Стоит только арушить это рав овесие, как вся структур ая орга изация белка, кроме

первич ой структуры, исчез ет.

 

Разрыв большого количества слабых связей в молекуле белка приводит

к

разруше ию её природ ой ко формации. Этот процесс азывается

де

атурацией белка.

Денатурация утрата белком природ ой ( атив ой) ко формации,

обыч о сопровождаю аяся потерей его биологической фу кции.

Де атурацию может вызвать:

1)повыше ие температуры;

2)изме е ие рН среды;

3)добавле ие окислителей или восста овителей, которые разрушают дисульфид ые связи;

4)

добавле ие солей тяжелых металлов;

5)

в есе ие детерге тов, арушаю их гидрофоб ые взаимодействия;

6)

добавле ие силь ых акцепторов водорода ( апример мочеви ы),

которые разрушают водород ые связи;

7)

действие ультразвука, ультрафиолетовых и ре тге овских лучей;

8)

добавле ие орга ических ве еств, способ ых реагировать с

фу кцио аль ыми группами, которые имеются в радикалах ами окислот ых

остатков.

 

Так как при де атурации

е происходит разрыв пептид ых связей, а

разрываются ио ые, гидрофоб ые и водород ые, которые стабилизировали

ко формацию белка, был сдела

вывод о том, что причи ой де атурации

является развертыва ие полипептид ых цепей, которые в атив ом

белке(белке, способ ом выпол ять

все

биологические фу кции) были

характер ым образом свер уты.

В

де атурирова ом состоя ии

полипептид ые цепи образуют случай ые и беспорядоч ые клубки и петли,

которые с тече ием време и могут изме яться.

Гидрофоб ые радикалы, которые в атив ой структуре молекулы были

спрята ы

в утри

гидрофоб ого

ядра,

оказываются

а поверх ости.

Молекулы

могут

объеди яться

друг

с другом

гидрофоб ыми

взаимодействиями, при этом растворимость белка с ижается и происходит

выделе ие

осадка.

омпакт ая,

плот ая

структура атив ого белка

при

де

атурации резко увеличивается в размерах и ста овится легко доступ

ой

для

рас

епле ия

пептид ых

связей

протеолитическими ферме тами.

Например, кислая среда желудка вызывает де атурацию белков, попавших в желудок с пи ей, и облегчает её ферме татив ое переварива ие в пи еваритель ом тракте.

При де атурации з ачитель о повышается вязкость глобуляр ых белков. Объяс яется это тем, что глобулы выпрямляются и, приобретая

итевид ую форму, достигают больших размеров.

Де атурация фибрилляр ых белков вызывает уме ьше ие их вязкости,

что, по-видимому, связа о со скручива ием пептид ых цепей и частич ым

уичтоже ием фибрилл.

Взависимости от степе и аруше ия структуры и от природы белка де атурация может быть либо обратимой, либо еобратимой.

Обратимая денатурация (ренатурация),

приводит к

легко

восста авливаемым

изме е иям

в

структуре.

Например,

если

де атурирова ый белок является ферме

том, то в процессе ре атурации его

каталитическая актив ость также может восста овиться и притом без изме е ия специфич ости катализируемой реакции. Следователь о, при

ре атурации

белка

восста авливается

его исход ая биологическая

актив ость.

Никакой

овой

биологической

актив ости,

которая

отсутствовала бы в исход ом белке, при этом е воз икает.

 

Необратимая де атурация это процесс, при котором происходят

глубокие изме е ия в

структуре

белка,

которые

со време ем

е дают

возмож ости восста овить исход ую ко формацию белковой молекулы.

Извест ым примером еобратимой де атурации является свертыва ие яич ого белка при варке яиц.

Качественные реакции на аминокислоты, пептиды и белки.

1) Реакция с нингидрином.

В присутствии и гидри а раствор ами окислоты окрашивается в си е-фиолетовый цвет.

2) Биуретовая реакция.

Эта реакция используется для об аруже ия пептид ых связей в белках

и пептидах. При агрева ии пептидов или белков в елоч ом растворе с сульфатом меди появляется си е-фиолетовая окраска.

3) Ксантопротеиновая реакция

Используется для об аруже ия ароматических и гетероциклических

ами окислот ых остатков Исследуемые соеди е ия

с ко це трирова ой

азот ой кислотой образуют итросоеди е ия, окраше

ые в желтый цвет.

4) Реакция с ацетатом свинца.

Используется

для

об аруже ия белков, содержа их цистеи . В

елоч ой среде образуется чер ый осадок сульфида сви ца.

5) Реакция с диметиламинобензальдегидом (реакция Эрлиха).

Используется

для

качестве

ого и количестве ого определе ия

триптофа а. В растворе,

подкисле

ом сер ой кислотой, появляется крас о-

фиолетовое окрашива ие.

8. Особенности структуры коллагена, белков эмали и дентина.

Коллагены белки соеди итель ой тка и (сухожилий, связок,

подкож ой клетчатки и хря ей) содержат до 25% глици а, 14% проли а. В

их состав

е входят цисти , цистеи

и триптофа . О и ерастворимы в воде,

о легко

абухают с образова ием студ ей.

 

 

 

Так

как

коллаге

богат глици ом

и проли ом,

о

е способе

образовывать

и правую α-спираль, и β-складчатый листок. Этот белок

построе

из трех левых спиралей,

которые переплетаются,

давая правую

«сверхспираль». Две из

трех переплете

ых пептид ых

цепей имеют

оди аковую

первич ую

структуру. Строе ие этой

«сверхспирали»

представле о

а рису ке:

 

 

 

 

 

аждая из трех полипептид ых цепей закруче а в левовра аю ую спираль, а все вместе о и переплетаются, образуя правовра аю ую спираль.

На каждый виток трой ой спирали приходится десять витков отдель ых цепей.

В биологических системах

коллаге

встречается в виде пучков

ли ей ых волоко , которые по

проч ости

а растяже ие почти е

отличаются от сталь ой проволоки.

 

 

Белки эмали в сформирова ых постоя ых зубах образуют то кую

сетку и представле ы энамелинами и амелогенинами в соот оше ии 1:1.

роме этих

белков

 

в эмали определяются

отдель ые

свобод ые

ами окислоты

(глици

,

вали , проли , гистиди ,

лизи и

арги и ) и

пептиды. Считают, что белковая матрица, окружаю ая апатиты,

предотвра

ает ко такт кислот с ими и тем самым смягчает воздействие

этих кислот

а кристаллы гидроксиапатита*. Орга ические компо е ты

эмали влияют

а биохимические и физические процессы, происходя

ие в

эмали зуба. С возрастом увеличивается урове ь белка в

аруж ом слое эмали

и при этом с ижается кариесрезистентность** твёрдых тка ей зуба.

 

 

Поскольку дентин является раз овид остью соеди итель ой тка и, то

о

содержит прису

ий этой тка и орга ический матрикс, сформирова

ый

коллаге овыми белками I, III, IV, V, VI типов, и протеоглика ами, которые

постоя о

с

раз ой

скоростью си

тезируются

одонтобластами***.

Ос

ов ой коллаге

де

ти а, как и в кост

ой тка и, от осится к коллаге у I

типа. В де ти е между коллаге овыми фибриллами расположе ы липид ые гра улы (липосомоподоб ые структуры), и содержа ие липидов достигает

330-350 мг а 100 г тка и. то касается других орга ических соеди е ий, то

их содержа ие доволь о

изкое.

Особое место среди

еколлаге овых белков де ти а за имают кислые

фосфопротеи ы, богатые аспараги овой кислотой и фосфосери ом, что

придаёт этим белкам способ ость связываться с кальцием.

По срав е ию с

кост ой тка ью в де ти е з ачитель о ме ьше

белков,

содержа их

γ-

карбоксиглутами овую кислоту.

 

 

 

 

 

 

 

*Гидроксиапатиты – ве ества с об

ей формулой Са10 (РО4)6

2, где представле , как правило,

а ио ами ОН- (гидроксиапатит - ГАП).

 

 

 

 

**Кариесрезистентность - устойчивость твёрдых тка ей зубов к действию факторов, вызываю

их

кариес.

 

 

 

 

***Одонтобласты - клетки, образую ие де ти

зубов у позво оч ых живот ых и человека.