Работа 17. Осаждение белков при нагревании

Реакции осаждения белков

Физико-химические свойства белка

Контрольные вопросы

1. Что такое белок?

2. Как связаны между собой аминокислоты в молекуле белка? Напишите трипептид из различных аминокислот. С помощью какой реакции можно их открыть?

3. Напишите аминокислоты, имеющие в своем составе бензольное кольцо. С помощью какой реакции их можно открыть?

4. Напишите аминокислоты, содержащие серу. С помощью какой реакции их можно открыть?

5. Что открывает нингидриновая реакция?

6. Значение цветных реакций на белки.

7. Классификация аминокислот. Строение (формулы) и номенклатура аминокислот.

8. Перечислите существующие структуры белков.

9. Какие существуют дополнительные связи (помимо основной пептидной), сохраняющие пространственную конфигурацию молекулы белка?

Для осаждения белков нужно лишить его факторов, удерживающих белок в растворе, используя различные агенты, снижающие заряд или разрушающие гидратную оболочку белковой частицы. Реакции осаждения могут быть обратимыми и необратимыми.

1).Обратимые реакции осаждения не приводят к глубоким изменениям структуры белка, поэтому получаемые осадки могут быть вновь растворены в первоначальном растворителе. Белки при этом сохраняют свои начальные нативные, включая биологические, свойства.

2).Необратимые реакции вызывают глубокие изменения структуры белка, поэтому получаемые осадки не могут быть растворены в первоначальных растворителях, наступает денатурация белка. Денатурацией называют такое изменение белка, при котором он утрачивает свои естественные биологические и физико-химические свойства, становится менее гидрофильным и теряет способность растворяться в воде.

Практическое значение реакций осаждения белков состоит в том, что они дают возможность: 1) изучить свойства белков, 2) освободить жидкость от присутствия белка, 3) установить наличие белка в моче при патологических состояниях, 4) разделить отдельные белковые фракции на альбумины и глобулины.

Почти все белки денатурируют при нагревании (50-55^оС и выше). Механизм тепловой денатурации связан с перестройкой структуры белковой молекулы, в результате которой белок теряет свои нативные свойства, уменьшается его растворимость (уменьшение гидрофильных свойств ведет к нарушению гидратной оболочки). Присутствие солей и концентрация водородных ионов играют важную роль в выпадении в осадок денатурированного при нагревании белка. Наиболее полное и быстрое осаждение происходит в изоэлектрической точке белка, то есть при такой величине рН, при которой коллоидные частицы белка являются наименее устойчивыми. Поэтому для полного осаждения белка при нагревании следует создавать реакцию среды, соответствующую его изоэлектрической точке. Белки, обладающие кислыми свойствами, осаждают в слабокислой среде, белки, обладающие щелочными свойствами, – в слабощелочной. В сильнокислых и сильнощелочных растворах денатурированный при нагревании белок не выпадает в осадок, так как частицы белка перезаряжаются (или происходит усиление имеющегося заряда) и несут в первом случае положительный, во втором - отрицательный заряд, что повышает их устойчивость в растворе в результате электростатических сил отталкивания. Поэтому в сильно кислых и сильно щелочных растворах белки обычно не выпадают в осадок при нагревании. Однако в сильно кислых растворах белки могут коагулировать при добавлении достаточного количества какой-либо нейтральной соли. Степень влияния ионов нейтральных солей на осаждаемость белков зависит от их способности адсорбироваться на частицах белка. Адсорбированные ионы солей (если они противоположны по знаку заряду коллоидной частицы) нейтрализуют заряд частицы. Наступает момент, когда силы притяжения между молекулами превышают силы отталкивания и белок выпадает в осадок.

Исследуемый материал: раствор яичного белка.

Реактивы: 1%-ный раствор CH₃COOH, 10%-ный раствор NaOH, насыщенный раствор NaCl.

Оборудование: пробирки, капельницы, спиртовка.

ХОД РАБОТЫ. В 5 пробирок наливают по 5 капель раствора яичного белка (без NaCl). В первой пробирке нейтральный раствор нагревают до кипения. Жидкость мутнеет, поскольку разрушаются водные оболочки вокруг молекул белка и происходит укрупнение его частиц. Мицеллы белка несут заряд и удерживаются во взвешенном состоянии.Во 2-ой пробирке раствор белка нагревают до кипения и прибавляют 1 каплю 1% раствора уксусной кислоты для слабого подкисления. Через некоторое время выпадает хлопьевидный осадок белка. Частицы белка теряют заряд и приближаются к изоэлектрическому состоянию. В 3-ю пробирку добавляют 5 капель 1%-го раствора уксусной кислоты для получения сильнокислой реакции среды. При кипячении жидкости осадка не образуется, поскольку белковые мицеллы перезаряжаются и несут положительный заряд, что повышает их устойчивость. В 4-ю пробирку добавляют 2 капли 10%-го раствора NaOH, создавая щелочную среду. При кипячении жидкости осадка не образуется, поскольку в щелочной среде отрицательный заряд на частицах белка увеличивается. В 5-ю пробирку наливают 5 капель 1%-го раствора уксусной кислоты и 2 капли насыщенного раствора NaCl и нагревают. Выпадает белый хлопьевидный осадок белка, так как частицы белка теряют заряд вследствие взаимодействия белка с разноименно заряженными ионами хлористого натрия.

Оформление работы. Записать в таблицу результаты осаждения белков при кипячении в различных средах и указать в каждом случае причину появления или отсутствия осадка белка.

ОСАЖДЕНИЕ БЕЛКА ПРИ КИПЯЧЕНИИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕАКЦИЯХ СРЕДЫ

Щелочная среда	Нейтральная среда	Слабокислая среда	Сильнокислая среда	Сильнокислая среда+электролит