2. Отношение белков к кислотам и щелочам

Материалы и оборудование: растворы белков – молочного альбумина и яичного альбумина, концентрированная уксусная кислота, 0,1н раствор гидроксида натрия, 15% раствор сульфата аммония, пробирки, штативы для пробирок, пипетки, резиновые груши, спиртовки, пробиркодержатели.

ХОД ОПЫТА

К 2 мл раствора белка добавляют по каплям при встряхи­вании концентрированную уксусную кислоту. Во всех исследуемых растворах наблюдается выпадение белка в осадок в виде мути или хлопьев. При дальнейшем добав­лении кислоты осадок белка снова растворяется.

Полученный кислый раствор делят на две части. Одну из них нагревают до кипения. В отличие от исходного раствора свертывания белка не наблюдается. При введении в го­рячую кислую жидкость 2 или более капель раствора сульфата аммония белок свертывается.

К другой части кислого раствора белка осторожно добавляют по каплям при встряхивании 0,1н раствор гидроксида натрия. При постепенной нейтрализации кислоты образуется осадок белка, снова растворяющийся в избытке щелочи. Добавив еще 1,5 мл раствора щелочи, нагревают полученную жидкость до кипения; при этом белок не свертывается.

Если раствор белка не слишком разбавлен, то при кипячении с избытком щелочи обнаруживается отщепление аммиака и серо­водорода.

ОБЪЯСНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТА

Белки являются коллоидными амфотерными электролитами; их основные свойства обусловлены наличием аминного азота, а кислотные свойства - глав­ным образом присутствием карбоксильных групп:

RNH₂+H₂O → RNH₃⁺+OH^- RCOOH ↔ RCOO^- + H⁺

В большинстве случаев константа диссоциации белка как кислоты несколь­ко превышает константу диссоциации того же белка как основания; поэтому частица чистого белка в водном растворе обычно заряжена отрицательно. При постепенном подкислении такого раствора степень кислотной диссоциации белка снижается (влияние избытков Н-ионов), а степень основной диссоциации повы­шается (связывание ОН-ионов), т. е. отрицательный заряд частиц уменьшается и, наконец, совсем исчезает. При потере частицами заряда коллоидный раствор белка оказывается наименее устойчивым и особенно легко коагулирует, т. е, свертывается. Отвечающая этой изоэлектрической точке концентрация ионов водорода в растворе является величиной, характерной для данного белка. Изоэлектрические точки белков, применяемых в описанном опыте, лежат в пределах рН 4,5 - 6,5.

Добавление избытка кислоты, т. е. снижение рН ниже изоэлектрической точ­ки, резко усиливает диссоциацию белка как основания, частицы белка заря­жаются положительно и коллоидный раствор белка снова становится более устойчивым. Наоборот, в избытке щелочи повышается устойчивость отрицатель­но заряженных коллоидных частиц белка.

3. Коагуляция желатина спиртом

Материалы и оборудование: раствор желатина без добавления щелочи, 96% этиловый спирт, разбавленная (6%) соляная кислота, 0,1н раствор гидроксида натрия, 15% раствор сульфата аммония, пробирки, штативы для пробирок, пипетки, резиновые груши.

ХОД ОПЫТА

В три пробирки помещают по 5 мл раствора желатина. В пер­вую пробирку добавляют 0,5 мл разбавленной соляной кислоты, а в третью - 1 мл 0,1н раствора NaOH. Затем во все три пробирки приливают по 10 мл спирта и встряхивают их.

Коагуляция наблюдается лишь во второй пробирке, в которую не добавлялось ни кислоты, ни щелочи.

ОБЪЯСНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТА

Коллоидные частицы большинства белков гидрофильны, т. е. стабилизова­ны не только зарядом, но и наличием гидратных оболочек. Желатин в раство­рах гидратирован в большей степени, чем другие вводимые в опыты белки, поэтому одного лишь снятия заряда (достижением изоэлектрической точки) недостаточно для его коагуляции (см. опыт 2). Спирт энергично связывает воду и дегидратирует коллоидные частицы белков, в частности желатина. При незначительном заряде частиц, лишенных гидратных оболочек, т. е. вблизи изоэлектрической точки, они коагулируют. В сильнокислой или щелочной среде частицы желатина заряжены гораздо сильнее и благодаря это­му настолько стабилизованы, что дегидратация спиртом уже не вызывает коа­гуляции.

Применяя буферные растворы с различными значениями рН, можно этим же путем найти изоэлектричеекую точку белка более точно; для желатина она лежит в пределах рН 4,7 - 5,0.