Часть 2. Реакции осаждении белков

Основной теоретический материал

В состав белков входят разнообразные аминокислотные ра­дикалы, поэтому белки вступают во вза­имодействие со многими соединениями (кислотами, ионами металлов, спиртами и т. п.), а также конкурируют с ними за мо­лекулы растворителя (воды). Во многих случаях результатом указанных процессов является выпадение белков в осадок.

Реакции осаждения делят на два вида:

1. Высаливание белков сульфатом аммония (NH₄)SO₄, при котором снимается только гидратная оболочка, белок сохраняет все виды своей структуры, все связи, сохраняет нативные свойства. Такие белки можно затем вновь растворить и использовать.

В водном растворе белков их частицы заряжены и гидратированы, что обусловливает устойчивость белковых растворов. Но при высокой концентрации солей, ионы которых тоже гидратированы, происходит разрушение водных оболочек белковых молекул и снимается заряд с белковой молекулы адсорбирую­щимися на ней ионами соли. В результате этих двух процессов белковые растворы теряют устойчивость, частицы белка слипа­ются друг с другом, укрупняются и, наконец, выпадают в осадок.

Сульфат аммония NH₄OH обладает резко выраженной высаливающей способностью и осаждает белки в нейтральной среде, а еще лучше в слабокислой среде. Другие соли, например, хлорид натрия, вызывают полное осаждение бель­ков только при подкислении раствора белка.

Таким образом, для высаливания раз­личных белков требуется разная концентрация одних и тех же солей. Следовательно, белки можно высаливать фракционно: глобулины выпадают уже при полунасыщении растворов сульфатом аммония, а альбумины выпадают только при полном насыщении.

2. Осаждение 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.

Выпадение белков восадок при нагревании - свертывание - характерно почти для всех белков (исключение составляет же­латина, не свертывающаяся при нагревании). Особенно легко и более полно происходит осаждение белка в слабокислой среде, вблизи от изоэлектрической точки (б). В нейтраль­ной и сильнокислой средах (в) осаждение белков идет значительно хуже, а в щелочной среде вовсе не наблюдается (д).

Белки, как амфотерные электролиты, могут диссоциировать как кислоты и как основания. Условно молекулу белка с равным количеством аминных и карбоксильных групп можно изобразить так:

В водной среде, особенно вблизи изоэлектрической точки, молекулы белка представлены в виде нейтрального биполярного иона:

В кислой среде подавляется диссоциация белка по карбок­сильным группам, и молекула белка заряжается положительно (белок находится в растворе даже при кипячении, в):

В щелочной среде понижается диссоциация белка по ради­калам диаминокислот, и молекулы его приобретают отрицатель­ный заряд, вследствие чего остаются в растворе даже при нагре­вании до кипения (д):

Добавление к раствору белка нейтральных солей (хлорида натрия, сульфата аммония) облегчает и ускоряет свертывание белков при кипячении (г) вследствие наступающего дегидра­тирования белковых частиц. Но есть вещества, стабилизирующие белки, - полисахариды, сахара, альдегиды и др.

II. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

1. Осаждение белков спиртом

2. Осаждение белков концентрированными минеральными кислотами

3. Осаждение белков органическими кислотами

4. Свертывание белков при нагревании

5. Высаливание белков сульфатом аммония

Для проведения реакций осаждения белков пользуются растворами белков, приготовленными ранее (cм. занятие 1).

Осаждение белков спиртом

В пробирку наливают 1-1,5 мл раствора белка и добавляют немного кристаллического хлорида натрия. Приливают посте­пенно туда же 5-6 мл этилового спирта. Выпадает хлопьевид­ный осадок белка вследствие дегидратации белковых молекул при добавлении спирта.