Методы осаждения белков

Растворимость

Амфотерность

Физико-химические свойства белков

Четвертичная структура

Если белки состоят из двух и более полипептидных цепей, связанных между собой нековалентными (не пептидными и не дисульфидными) связями, то говорят, что они обладают четвертичной структурой. Такие агрегаты стабилизируются водородными связями и электростатическими взаимо­действиями между остатками аминокислот, находящихся на поверхности глобулы.

Подобные белки называются олигомерами, а их индивидуальные цепи – протомерами (мономерами, субъединицами). Если белки содержат 2 протомера, то они называются димерами, если 4, то тетрамерами и т.д.

Например:

Гемоглобин - белок эритроцитов, переносящий кислород, состоит из 4 субъединиц – 2 альфа и 2 бета в гемоглобине взрослых, 2 альфа и 2 гамма в фетальном гемоглобине.

Дополнение

Лактатдегидрогеназа – фермент, принимающий активное участие в окислении глюкозы при мышечном сокращении, также включает 4 субъединицы - Н (heart) и М (muscle) в разных сочетаниях: Н4, Н3М1, Н2М2, Н1М3, М4. Всего 5 изоферментов.

Креатинфосфокиназа – фермент, участвующий в регенерации АТФ при мышечном сокращении, состоит из 2 субъединиц - В (brain) и М (muscle) в разных сочетаниях: ВВ, ВМ, ММ. Всего 3 изофермента.

К свойствам белков относят амфотерность, растворимость, способность к денатурации, коллоидные свойства.

Так как белки содержат кислые (СООН) и основные (NH₂) группы, то благодаря этому они обладают буферными свойствами. Однако при физиологических рН их буферная емкость ограничена. Только гемоглобин, который содержит до 8% гистидина обладает существенной буферной емкостью, т.к. рI гистидина 7,6. Амфотерность позволяет разделить белки по заряду. Аналогично аминокислотам, они заряжаются положительно при уменьшении рН, и отрицательно при его увеличении. При нейтральных рН заряд белка зависит от соотношения кислых и основных аминокислот. Если преобладают кислые – то заряд отрицательный, если основные – положительный, при рН соответствующей изоэлектрической точке рI заряд равен 0.

Так как большинство белков несет много заряженных групп, то в целом они водорастворимы. Растворимость связана:

со взаимоотталкиванием молекул

с гидратацией белков – чем больше полярных аминокислот, тем больше гидратная оболочка (на 100 г белка может быть 30-50 г воды)

Таким образом, растворимость белков зависит от заряда и наличия гидратной оболочки. Исчезновение одного или обоих этих факторов ведет к осаждению белков.

1. Высаливание — добавление солевых растворов (Na₂SO₄, (NH₄)₂SO₄).

Анионы и катионы соли взаимодействуют с зарядами белка и, в результате, заряд исчезает, и соответственно, исчезает взаимоотталкивание молекул. Одновременно пропадает гидратная оболочка. Это ведет к «слипанию» молекул и осаждению. Так как белки плазмы крови отличаются по размерам, заряду, строению, то можно подобрать такие количества соли, которые вызовут осаждение менее устойчивых белков, пока другие еще будут растворены.

Например, таким способом можно определять соотношение альбумины/глобулины. Альбумины, как более полярные молекулы, остаются в растворенном состоянии при 50% насыщении раствора нейтральными солями, в то время как глобулины в этих условиях уже осаждаются. В норме соотношение равно 1,5‑2,3.

Дополнение

Однако, не следует забывать, что при низких концентрациях соли способны взаимодействовать с ионными группами белков, отвечающих за внутримолекулярные взаимодействия, приводить к их раскрытию и повышать растворимость.

2. Осаждение водоотнимающими средствами (ацетон, этанол)

При этом происходит лишение белка гидратной оболочки, но не заряда, растворимость несколько снижается, но денатурации не наступает

Например, антисептическое действие этанола.

3. Изменение рН ведет к исчезновению гидратной оболочки, снижению растворимости белков и исчезновению заряда (в изоэлектрической точке).