Кислотно-основні властивості. Завдяки наявності значної кількості іоногенних груп (аміно-, карбокси-), білкові молекули є амфотерними електролітами. У водних розчинах білки утворюють амфіони, знак та заряд яких залежить від амінокислотного складу і рН середовища. Змінюючи рН, можна перевести білок в стан, при якому сумарний електричний заряд білкової молекули дорівнює нулю (ізоелектричний стан). Відповідне значення рН одержало назву ізоелектрична точка білка (pI). Наявність заряду у молекул білків в розчинах визначає їх здатність до електрофорезу (руху в постійному електричному полі). Електрофоретна здатність білків залежить від знаку і величини заряду, а також від їх молекулярної маси. Цей метод застосовується для розділення (фракціонування) білкових сумішей.
Розчинність білків. Розчинність окремих білків в різних фізико-хімічних середовищах залежить від заряду і переважання в їх складі полярних або неполярних амінокислотних залишків.
Більшість глобулярних білків містить на своїй поверхні гідрофільні залишки полярних незаряджених амінокислот, які взаємодіють з дипольними молекулами води, утворюючи навколо білкових молекул гідратні оболонки, і тому вони легко розчинні у воді чи слабких розчинах солей лужних металів.
У воді білки утворюють достатньо стійкі колоїдні розчини. Факторами стабільності білків в розчинах є:
- наявність електричного заряду на поверхні;
- наявність гідратної оболонки навколо молекул білка.
Механізм осадження (випадіння білка з розчину в осад) пов'язаний з втратою одного чи обох факторів стабільності в розчині.
Осадження буває двох видів: зворотнє і незворотнє. Зворотнє осадження спостерігаєтья в тому випадку, якщо осад білка розчиняється при додаванні надлишку первинного розчинника. Зворотнє осадження спостерігається при:
- дії на розчин білка солей лужних і лужноземельних металів та амонію (таке осадження називають висолюванням);
- нетривала дія на розчин білка спирту чи ацетону.
При незворотньому осадженні осад білка не розчиняється в первинному розчиннику. Цей вид осадження викликають дією на розчин білка:
- солей важких металів;
- сильних неорганічних кислот і лугів;
- сильних органічних кислот (трихлороцтової, сульфосаліцилової);
- ультрафіолетового або рентгенівського випромінювання;
- ультразвуку;
- високих температур.
Денатурація білків – це втрата білком притаманної йому просторової структури (четвертинної, третинної і вторинної) та порушення характерних фізико-хімічних властивостей. При денатурації первинна структура білкових молекул зберігається.
Ознаки денатурації білка:
- Втрата біологічної функції.
- Зміна розчинності (осадження).
- Зміна розмірів і форми молекули білка внаслідок розщеплення зв'язків, що формують четвертинну (якщо є), третинну, вторинну структури.
- Зміна кількості певних функціональних груп (зокрема, сульфгідрильних –SH).
- Зміна в'язкості розчину білка.
- Зміна оптичної активності розчину білка.
Денатурація відбувається внаслідок дії на білкові розчини та білки в складі біологічних середовищ жорстких хімічних, фізико-хімічних і фізичних факторів, тобто тих же факторів, які викликають незворотнє осадження. Механізм впливу денатуруючих агентів полягає в руйнуванні слабких зв'язків (водневих, іонних, дипольних, гідрофобних), які стабілізують впорядковані типи просторової організації білкових молекул.
Практичні роботи.
1. Біуретова реакція на пептидний зв¢язок.
Принцип метода:Біуретова реакція є якісною на виявлення пептидних зв¢язків (не менше двох), з¢являється рожево-фіолетове забарвлення під дією гідроксиду міді (ІІ) в лужному середовищі при кімнатній температурі.
Хід роботи:В пробірку вміщуємо 10 краплин розчину білка, 6 краплин розчину NaOH та 1-2 краплини розчину CuSO4. Перемішуємо та спостерігаємо за змінами забарвлення.
2. Реакції осадження білків.
Принцип метода:При дії сильних неорганічних, органічних кислот, лугів, солей важких металів та сульфату амонію білки осаджуються з розчинів. Зворотнім є осадження лише сульфатом амонію (осад розчиняється).
Хід роботи:В 7 пробірок вміщуємо по 10 краплин розчину білка та додаємо по 2 краплини осаджуючих агентів (різних в різні пробірки): азотної кислоти, соляної кислоти, трихлороцтової кислоти, сульфосаліцилової кислоти, гідроксиду натрію, сульфату амонію, ацетату свинця. Спостерігаємо за утворенням осаду. Для перевірки зворотності осадження додаємо по 2 мл дистильованої води.
Література
Основна:
1. “Біоорганічна хімія” за ред. Проф. Ю.І.Губського, К.:Вища школа, 1997, С.187-204.