Растворимость белков

Полярные группы белков способны взаимодействовать с водой (гидратироваться), а также с низкомолекулярными органическими соеди­нениями и ионами (с этим свойством связана транспортная функция бел­ков). Количество воды, связанной с белком, достигает 30-50 г на 100 г белка. Гидрофильных полярных групп значительно больше на поверхно­сти белковой глобулы, чем внутри ее, эти группы образуют так называе­мую гидратную оболочку белковой молекулы. Но есть и гидрофобные белки, они нерастворимы в воде, но растворяются в жирах (липидах) и встречаются в основном в клеточных мембранах. Растворимость белков зависит от количества гидрофильных (полярных) групп, от размеров и формы молекул, от величины суммарного заряда, а также от наличия в растворе других растворенных веществ. Например, некоторые белки не растворяются в дистиллированной воде, но растворяются в присутствии небольшой концентрации нейтральных солей. При высоких концентраци­ях солей белки выпадают в осадок (высаливание), причем для осаждения различных белков требуется разное количество соли, что используется для фракционирования белков. Чаще всего для разделения белков мето­дом высаливания используют сульфат аммония. После удаления соли (например, диализом) осажденный белок вновь растворяют, при этом сохраняются его нативные свойства.

Растворимость белков зависит также от особенностей их струк­турной организации: глобулярные белки, как правило, лучше раствори­мы, чем фибриллярные.

рН среды влияет на заряд белка, а, следовательно, на его рас­творимость. Растворимость и устойчивость белка минимальны при рН, соответствующем изоэлектрической точке белка.

Между температурой и растворимостью белка строгой зависимо­сти не имеется. Одни белки (глобулины, пепсин, фосфорилаза мышц) в водных или солевых растворах с повышением температуры растворяются лучше; другие (альдолаза мышц, гемоглобин и другие) - хуже.

Денатурация и ренатурация

При нагревании растворов белков до 60-80% или при действии реагентов, разрушающих нековалентные связи в белках, происходит раз­рушение третичной (четвертичной) и вторичной структуры белковой мо­лекулы, она принимает в большей или меньшей степени форму беспоря­дочного случайного клубка. Этот процесс называют денатурацией. В ка­честве денатурирующих реагентов могут быть кислоты, щелочи, спирты, фенолы, мочевина, гуанидинхлорид и др. Сущность их действия в том, что они образуют водородные связи с =NH и =СО - группами пептидного остова и с кислотными группами радикалов аминокислот, подменяя соб­ственные внутримолекулярные водородные связи в белке вследствие чего вторичная и третичная структуры изменяются. При денатурации падает растворимость белка, он "свертывается" (например, при варке куриного яйца), утрачивается биологическая активность белка. На этом основано, например, применение водного раствора карболовой кислоты (фенола) в качестве антисептика. В определенных условиях при медлен­ном охлаждении раствора денатурированного белка происходит ренату­рация - восстановление исходной (нативной) конформации. Это под­тверждает тот факт, что характер укладки пептидной цепи определяется первичной структурой.