Коацервация.

В растворах белков при высаливании или изменении температуры могут происходить аномальные явления, сопровождающиеся слиянием водных оболочек нескольких частиц без объединения самих частиц – коацервация.

Сущность ее заключается в том, что в растворах появляется новая фаза, обогащенная белком, в результате чего раствор расслаивается по плотности или по концентрации белка. Внешне это проявляется либо в образовании двухслойного раствора, либо в образовании капель (продуктов коацервации) в растворе – коацерватов.

Они отличаются от обычных растворов структурированностью белка. Кроме того, такой белок способен захватывать и структурировать другие белки из раствора, при этом образуется протоплазма. Это дало основания Опарину объяснить зарождение жизни на земле явлением коацервации. Считают, что коацервация играет огромную роль в биологических процессах, происходящих в цитоплазме.

Влияние pH на состав и свойства белков. Понятие изоэлектрической точки белка.

Белки относятся к аморфным полиэлектролитам, так как на их поверхности одновременно имеется множество кислотных и основных групп: RCOOH – кислотная; NH₂ – основная.

Молекула белка имеет электрический заряд, обусловленный почти исключительно диссоциацией ионогенных групп –COOH и –NH₂. Эти группы принадлежат концевым аминокислотам, т.е. находящимся на концах полипептидных цепочек, а также дикарбоновым и диаминовым аминокислотам, рпсположенным в середине цепочки.

Схематически диссоциацию этих групп белка, учитывая гидратацию аминогрупп, можно представить так:

NH₂-R-COOH+H₂O NH₃OH-R-COOH  NH₃⁺-R-COO^-+H⁺+OH^-

В нейтральной среде заряд белковой макромолекулы определяется количественным соотношением групп -COOH и -NH₂ и степенью их диссоциации. Чем больше групп -COOH, тем выше отрицательный заряд и белки будут проявлять свойства слабой кислоты. Группы -NH₂ сообщают белку основные свойства и положительный заряд.

В кислой среде белок приобретает положительный заряд:

NH₃⁺-R-COO^-+H⁺ NH₃⁺-R-COOH (катионная форма, перемещается к катоду).

В щелочной – отрицательный:

NH₃⁺-R-COO^-+OH^-NH₃OH-R-COO^- (анионная форма, перемещается к аноду).

Т.о. заряд белка зависит от реакции среды, а также от соотношения количества его карбоксильных и аминных групп и их степеней их диссоциации.

Значение pH, при котором число различных зарядов в белковой макромолекуле одинаково и ее общий заряд равен нулю, называется изоэлектрической точкой белка, а такое состояние белка – изоэлектрическим состоянием.

Для каждого белка существует свое характерное значение pH, при котором белок находится в изоэлектрическом состоянии. В изоэлектрическом состоянии наиболее эффективно происходит высаливание белков.

В изоэлектрической точке белок теряет агрегативную устойчивость, уменьшается степень набухания, макромолекулы белков слипаются и выпадают в осадок. Благодаря изоэлектрической точке белка стало возможным подвергать белки электрофорезу. Электрофорез – движение заряженных частиц под действием внешнего электрического поля к противоположно заряженному электроду. Электрофорез белков приобрел большое значение для препаративных и аналитических работ. Электрофоретическое исследование белков сыворотки крови (иногда и мочи, спинномозговой жидкости, желудочного сока и т.п.) в настоящее время – один из широко применяемых клинических анализов.

Изоэлектрическая точка белка может быть определена по:

1. электрофоретической подвижности. Исследуемый белок подвергают электрофорезу в буферных растворах с разным значением рН. В буфере со значением рН, равным изоэлектрической точке белка, последний электронейтрален и перемещаться в электрическом поле не будет.

2. степени коагуляции. В пробирки наливают буферные растворы с различным значением рН, затем туда вносят равные количества исследуемого белка и добавляют спирт. Наиболее выраженное помутнение произойдет в пробирке с буфером, рН которого соответствует изоэлектрической точке белка.

3. скорости желатинирования. В пробирки наливают буферные смеси с различным значением рН и добавляют концентрированный раствор исследуемого белка. Желатинирование его произойдет быстрее всего в растворе, рН которого наиболее близко к изоэлектрической точке белка.

4. величине набухания. Одинаковые количества сухого белка насыпают в ряд пробирок, туда же приливают равные объемы буферных растворов с различным значением рН. Наименьшее набухание белка окажется в пробирке, где рН среды будет ближе всего к изоэлектрической точке белка.