Виды осадочных реакций белков из растворов

Таким образом, гидратная оболочка белковых молекул является вторым мощным стабилизирующим фактором белковых растворов.

Формирование гидратной (водной) оболочки

Таким образом, заряд белковой молекулы является мощным стабилизирующим фактором, препятствующий осаждению белков из растворов.

Белки обычно имеют такую пространственную укладку, при которой гидрофобные группы «прячутся» в глубине белковой молекулы, а гидрофильные находятся на поверхности молекулы. К гидрофильным группам относятся – СООН, –NH₂, –SH, –ОН, пептидная связь, карбонильная группа. К гидрофильным группам притягиваются диполи Н₂О, в результате чего вокруг белковой молекулы формируется защитная водная «шуба», которая препятствует склеиванию белковых молекул и осаждению их из растворов. Вода, входящая в состав гидратных оболочек, называется связанной водой. Она отличается по физическим свойствам и определяет биологическую активность биополимеров.

Если каким-то воздействием убрать один или оба стабилизирующие факторы, то белки выпадают в осадок (происходит осаждение белков).

• Изоэлектрическое осаждение (при приближении рН раствора к изоэлектрической точке, белок теряет заряд и осаждается из раствора). Пример: сворачивание молока при его скисании. Этот процесс осаждения в начальных стадиях носит обратимый характер и может быть использован для разделения белков.
• Дегидратация – снятие водной оболочки белковой молекулы при добавлении дегидратирующих средств (спирт, ацетон). Этот процесс также обратим, и используется для разделения белков.
• Высаливание – осаждение белков из растворов при добавлении к ним электронейтральных или слабокислых солей, таких как NaCl, KCl, (NH₄)₂SO₄.. Механизм высаливания заключается в обратимом снятии с белковой молекулы двух стабилизирующих факторов. Высаливающие вещества содержат в своем составе гидрофильные катионы и анионы, которые «снимают» водную оболочку с белка. При добавлении (NH₄)₂SO₄ в растворе возникает слабокислая реакция и рН приближается к изоэлектрической точке, что уменьшает заряд молекулы белка. Высаливание не нарушает структуры белка и является полностью обратимым процессом, вследствие чего используется для разделения белков.
• Денатурация – нарушение физико-химических свойств белка, его биологической активности при воздействии факторов, разрушающих вторичную, третичную, четвертичную структуры белка.

При денатурации белковая молекула теряет свою прижизненную (нативную) структуру и переходит в форму неупорядоченного клубка, на поверхности которого располагается много гидрофобных групп, что резко снижает растворимость белка.

Признаками денатурации являются:

1. выпадение осадка
2. изменение оптических свойств
3. изменение активности его химических групп и конформации белковой молекулы
4. снижение биологической активности
5. более быстрое расщепление ферментами пептидазами

К денатурирующим факторам относятся химические факторы (минеральные и органические кислоты, соли тяжелых металлов, алкалоиды, высокая концентрация мочевины); физические факторы (высокая температура, рентгеновское излучение, УФЛ).

На начальных стадиях денатурация носит обратимый характер и возможна ренатурация – восстановление структуры белка. При продолжительном действии денатурирующих факторов она приобретает необратимый характер. Денатурацию белков применяют для обнаружения белков в растворах и биологических жидкостях, для удаления белков из биологических жидкостей при проведении биохимических исследований.