Вопрос № 10. Четвертичная структура.

Многие белки содержат в своём составе только одну полипептидную цепь. Такие белки называют мономерами. К мономерным относят и белки, состоящие из нескольких цепей, но соединённых ковалентно, например дисульфидными связями (поэтому инсулин следует рассматривать как мономерный белок).

Четвертичная структура – форма пространственной организации, свойственная только состоящим из двух и более полипептидных цепей белкам и обусловленная различными вариантами взаиморасположения и взаимодействия отдельных полипептидных цепей.

Стабилизирована теми же гидрофобными, ионными и водородными связями между радикалами, что и в третичной структуре, но между элементами разных цепей.

Отдельные полипептидные цепи в таком белке носят название протомеров, или субъединиц. Белок, содержащий в своём составе несколько протомеров, называют олигомерным.

При этом, комплексы из одинаковых субъединиц называются гомо-олигомерами (гексокиназа), а из разных — гетеро-олигомерами (ЛДГ).

Взаимодействие между протомерами – по принципу комплементарности (пространственное и химическое соответствие взаимодействующих поверхностей, формируемых радикалами). В местах контакта – слабые связи радикалов, обычно много гидрофобных радикалов.

Кооперативные свойства – изменения в одной части молекулы приводят к изменению в других частях всех остальных.

Вопрос № 11. Физико-химические свойства белков.

Гидратация. Белки связывают воду, т. е. проявляют гидрофильные свойства. При этом они набухают, увеличивается их  масса и объем. Набухание белка сопровождается его частичным растворением. Гидрофильность отдельных белков зависит от их строения. Имеющиеся в составе и расположенные на поверхности белковой макромолекулы гидрофильные, аминные и карбоксильные группы притягивают к себе молекулы воды, строго ориентируя их на поверхности молекулы. Окружающая белковые глобулы  гидратная (водная) оболочка препятствует агрегации, а следовательно, способствует устойчивости растворов белка и препятствует его осаждению.

Белки, благодаря присутствию в их составе ионных и полярных группировок (–NH2; –COOH; –SH; –OH и т.д.) существуют в водных растворах в виде заряженных частиц. В зависимости от соотношения в белке основных (NH-аминных) и кислых (–СООН карбоксильных) группировок и рН среды молекула белка в водном растворе приобретает положительный или отрицательный заряд. Большинство белков животного происхождения содержат в своем составе больше дикарбоновых аминокислот аспарагиновой и глютаминовой и поэтому в водных растворах они заряжаются отрицательно (белки-анионы). Некоторые белки содержат в своем составе значительные количества диаминокислот (аргинина, лизина, гистидина) и поэтому заряжаются положительно (белки-катионы

В изоэлектрической точке белки обладают наименьшей способностью связывать воду, происходит разрушение гидратной  оболочки вокруг белковых молекул, поэтому они соединяются, образуя крупные агрегаты. Агрегация белковых молекул происходит и при их обезвоживании с помощью некоторых органических растворителей, например этилового спирта. Это приводит к выпадению их в осадок. При изменении рН среды макромолекула белка становится заряженной, и его гидратационная способность меняется.

При добавлении щелочи или кислоты к белку, выпавшему в осадок в изоэлектрическом состоянии, наступает перезарядка его молекул, и белок вновь переходит в раствор – растворяется. Увеличение pH в кислую сторону – аминокислоты все положительны. Увеличение концентрации –OH ведет к отрицательным аминокислотам.

При ограниченном набухании концентрированные белковые растворы образуют сложные системы, называемые студнями. Студни не обладают текучестью, они упруги, обладают пластичностью, определенной механической прочностью, способны сохранять свою форму. Глобулярные белки могут полностью гидратироваться, растворяясь в воде (например, белки молока), образуя растворы с невысокой концентрацией.

Гидрофильные свойства белков, т. е. их способность набухать,  образовывать студни, стабилизировать суспензии, эмульсии и пены имеют большое значение в биологии и пищевой промышленности. Очень подвижным студнем, построенным в основном из молекул белка, является цитоплазма - полужидкое содержимое клетки.

Белки обладают явно выраженными гидрофильными свойствами.  Молекулы белка не способны проникать через полупроницаемые искусственные мембраны (целлофан, пергамент, коллодий), а также биомембраны растительных и животных тканей, хотя при органических поражениях, например, почек капсула почечного клубочка (Шумлянского-Боумена) становится проницаемой для альбуминов сыворотки крови и последние появляются в моче.