Лекция №2.

Лектор: Смертина М.Н.

Физ.хим.св-ва белков.

1. Растворимость. Факторы:

Большинство белков растворимы за счёт наличия полярных ф-циональных групп на по-верхности белка. Белки, имеющие большое кол-во гидрофобных групп, в воде не р-ряют-ся. Большинство белков образуют белковые р-ры. Когда белок оказывается в воде (чаще всего глобулярные) ГБ-группы прячутся внутрь молекулы, а ГЛ располагаются на поверх-ности. Диполи воды присоединяются к ГЛ группам белка, окружают белок плотным слоем, создавая гидратную оболочку. Кол-во ГЛ групп на поверхности белка обеспечивает размер гидратной оболочки и устойчивость белка в р-ре (белкового р-ра) – прямо пропорциональ-но! Те фибрилляные белки, у которых ГБ группы на поверхности – нер-ры. С точки термо-динамики белковые р-ры занимают пром.положение между истинными и коллоидными р-рами, т.е. обладают св-вами и тех, и других.

Общие с-ва с истинными:

-легко самопроизвольно р-ряются в воде без внесения доп.энергии и без внесения стаби-лизатора

-устойчивость и невыпадение в осадок

Белки – ВМС с большим размером, следовательно, они – Р-РЫ ВМС, поэтому белковые р-ры обладают c-вами коллоидных р-ров:

-высокая вязкость (пример: желатин, крахмал – вязкость крови выше, чем вязкость воды в 5 раз)

-эффект Тиндаля (эффект светоотражения или светорассеивания – это с-во используется в приборах нефелометров для количественного нефелометрического метода определения белка)

-неспособность к диализу – перемещение НМС через полупроницаемую мембрану по градиенту концентрации (белки не проходят! – это с-во применяется в аппарате «искусственная почка» для гемодиализа – т.е. для очистки белков от НМС)

Температура также влияет на р-римость(норма – 36-37 по Цельсию)

Ионная сила р-ра – третий фактор р-римости (рН). По соотношению амино- и карбокси- групп делят на кислые, основные и нейтральные. Разница в кол-ве этих групп влияет на

р-римость при разных значениях рН. Схема ионизации:

рН=7.1-10 1 амино, 2 карбокси заряд -1

рН=7.0 2 амино, 2 карбокси заряд 0

рН=4.5-6.9 2 амино, 1 карбокси заряд +1

рН=7.1-10 1 амино, 3 карбокси заряд -2

рН=7.0 2 амино, 3 карбокси заряд -1 В плазме крови находятся кислые белки

рН=4.5-6.9 2 амино, 2 карбокси заряд 0

рН=7.1-10 2 амино, 2 карбокси заряд 0

рН=7.0 3 амино, 2 карбокси заряд +1

рН=4.5-6.9 3 амино, 1 карбокси заряд +2

Максимальный по модулю заряд у кислых, нейтральных и основных белков обеспечивает хорошую р-римость.

Т.о. Кислый белок в плазме крови р-ряется хорошо (рН= 7.35-7.44) – ацидоз – закисливание среды, алкалоз – защелачивание. Мин.р-римость у белков наблюдается при рН=0. Это значение рН называется изоэлектрической точкой. В сильнокислой и сильнощелочной среде заряд у белка есть, но он разрушается и плохо р-рим.

2) Методы осаждения белков:

-Высаливание (обратимое осаждение белков из р-ров)

Факторы (водоотнимающие агенты): соли Ще и ЩеЗе металлов (натрий хлор, калий хлор), спирт, ацетон, сульфат аммония.

Механизм действия: эти ВОА разрушают гидратную оболочку, оттягивают молекулы воды, и белки, обладающие зарядом, взаимодействуют друг с другом, образуя конгломераты и выпадая в осадок. Структура белка не разрушается, ф-ция сохраняется. При добавлении избытка воды гидратная оболочка восстанавливается, осадок р-ряется, белок обладает своей ф-цией.

Применение: Получение сухих кристалл.белковых препаратов, сухой плазмы крови

Разделение белков, обладающих разным размером гидратной оболочки: пример: альбумины – оболочка большая, размер маленький, а глобулины – оболочка тонкая, размер большой. Поэтому если мы добавим ВОА, первыми выпадут глобулины.

-Денатурация (необратимое осаждение белков из р-ров)

Происходит разрушение четвертичной, третичной и вторичной структур. Первичная структура разрушается только гидролизом. Начальные этапы денатурации могут быть обратимы (реденатурация), если конформационные изменения незначительны, т.е. маленькое время действия или маленькая концентрация денатурирующего фактора (агента).

Факторы:

-физические: Температура выше 50 гр.

Вибрация

Ультразвук

Все виды излучения (рентген, УФ, ИК и др.)

Механизм действия: увеличение энергии системы, что повышает амплитуду колебаний атомов, групп атомов, фрагментов полипептидной цепи, что приводит к разрыву слабых связей (ГБ взаимодействий и водородных взаимодействий).

Применение: терм.обработка воды, пищи; дезинфекция одежды и перевязочного материала, инструментов; диагностика (рентген.излучение); кварцевание помещений, физиотерапия (ИК-излучение), методы лечения (рентген-излучение и ИК-излучение).

-химические: Концентрированные кислоты и щёлочи, сильные орган.кислоты

Механизм действия: сдвиг рН-среды, изменяется ионизация амино- и карбокси- групп, разрываются ионные связи.

Применение: в лабораториях для осаждения белков из р-ров.

Окислители (перекись водорода, перманганат калия)

Мех.действия: окисление тиоловой группы с образованием дисульфидов (происходит снижение биоактивности белка)

Применение: для обеззараживания раневых поверхностей.

Восстановители

Мех.действия: разрушение прочной дисульфидной связи с образованием SH-групп.

Применение: использование после окрашивания волос, завивки

Тяжёлые металлы (ртуть, свинец, кадмий)

Мех.действия: связывание ф-циональных групп (в первую очередь, тиоловых с образова-нием меркаптидов). Отравление доходит до летального исхода за 1-2 часа. Организм вы-рабатывает протекторы: глутатион Г-SH. Препарат-протектор: унитиол (глицерин с двумя тиоловыми группами и одной сульфатной)

Применение: р-ры тяж.металлов используются в диагностике (р-ры сулемы и р-ры тимола) и дерматовенерологии.

Норма: содержание альбуминов – 55-65%, глобулинов – 35-45%. Наличие осадка в пробир-ке при добавлении р-ров сулемы или тимола свидетельствует о повышении глобулинов в плазме крови.

Шапероны: - Конститутивные, синтезируются постоянно и обеспечивают правильное формирование структуры белка после биосинтеза

- Индуцибельные, синтезируются в организме при воздействии стрессорных факторов. Они защищают белки от действия денатурирующих агентов.