4. Физико-химические свойства белков

1. Белки имеют высокий молекулярный вес 16 000-1 000 000.
2. Заряд белковой молекулы. Все белки имеют хоть одну свободную -NH и — СООН группы.

Белковые растворы — коллоидные растворы с разными свойствами. Белки бывают кислыми и основными. Кислые белки содержат много глу и асп, у которых есть дополнительные карбоксильные и меньше аминогрупп. В щелочных белках много лиз и арг. Каждая молекула белка в водном растворе окружена гидратной оболочкой, так как у белков за счет аминокислот есть много гидрофильных группировок (-СООН, -ОН, -NH₂, -SH). В водных растворах белковая молекула имеет заряд. Заряд белка в воде может меняться в зависимости от РН.

Осаждение белков. У белков есть гидратная оболочка, заряд, препятствующий склеиванию. Для осаждения необходимо снять гидратную оболочку и заряд.

Реакции осаждения делят на два вида.

1. Высаливание белков: (NH₄)SO₄ — снимается только гидратная оболочка, белок сохраняет все виды своей структуры, все связи, сохраняет нативные свойства. Такие белки можно затем вновь растворить и использовать.
2. Осаждения с потерей нативных свойств белка — процесс необратимый. С белка снимается гидратная оболочка и заряд, нарушаются различные свойства в белке. Например соли меди, ртути, мышьяка, железа, концентрированные неорганические кислоты — HNO₃, H₂SO₄, HCl, органические кислоты, алкалоиды — танины, йодистая ртуть.

При кипячении молекулы белков начинают хаотично двигаться, сталкиваются, снимается заряд, уменьшается гидратная оболочка.

Для обнаружения белков в растворе применяются:

1. цветные реакции;
2. реакции осаждения.

Методы выделения и очистки белков.

1. гомогенизация — клетки растираются до однородной массы;
2. экстракция белков водными или водно-солевыми растворами;
3. диализ;
4. высаливание;
5. электрофорез;
6. хроматография: адсорбция, расщепление;
7. ультрацентрифугирование.

Структурная организация белков.

1. Первичная структура — определяется последовательностью аминокислот в пептидной цепочке, стабилизируется ковалентными пептидными связями (инсулин, пепсин, химотрипсин).
2. Вторичная структура — пространственная структура белка. Это либо -спираль, либо -складчатость. Создаются водородные связи.
3. Третичная структура — глобулярные и фибриллярные белки. Стабилизируют водородные связи, электростатические силы (СОО-, NН3+), гидрофобные силы, сульфидные мостики, определяются первичной структурой. Глобулярные белки — все ферменты, гемоглобин, миоглобин. Фибриллярные белки — коллаген, миозин, актин.
4. Четвертичная структура — имеется только у некоторых белков. Такие белки построены из нескольких пептидов. Каждый пептид имеет свою первичную, вторичную, третичную структуру, называются протомерами. Несколько протомеров соединяются вместе в одну молекулу. Один протомер не функционирует как белок, а только в соединении с другими протомерами.

Пример: гемоглобин = -глобула + -глобула — переносит О₂ в совокупности, а не по раздельности.

Денатурация.

При воздействии на белки определенными агентами может нарушаться пространственная структура белка. Первичная структура не изменяется, изменяются нативные свойства белка, он перестает функционировать. Факторы:

1. термические (кипячение);
2. химические (кислоты, щелочи);
3. радиоактивное излучение.

Белок может ренатурировать. Для этого необходимо очень короткое воздействие агентов.