Биологическое значение белка

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Биология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Биологическое значение белка

ОГЛАВЛЕНИЕ

I. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА АМИНОКИСЛОТ

1.1 Классификация

1.2 Номенклатура

1.4 Получение

1.5 Физические свойства

1.6 Химические свойства

II. УРОВНИ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ БЕЛКОВЫХ МОЛЕКУЛ

III. КЛАССИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ

3.1 Характеристика простых белков

3.2 Характеристика сложных белков

IV. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ БЕЛКОВ

V. МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ И АНАЛИЗА БЕЛКА

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

I. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА АМИНОКИСЛОТ

Среди азотсодержащих органических веществ имеются соединения с двойственной функцией. Особенно важными из них являются аминокислоты.

В клетках и тканях живых организмов встречается около 300 различных аминокислот, но только 20 (б-аминокислоты) из них служат звеньями (мономерами), из которых построены пептиды и белки всех организмов (поэтому их называют белковыми аминокислотами). Последовательность расположения этих аминокислот в белках закодирована в последовательности нуклеотидов соответствующих генов. Остальные аминокислоты встречаются как в виде свободных молекул, так и в связанном виде. Многие из аминокислот встречаются лишь в определенных организмах, а есть и такие, которые обнаруживаются только в одном из великого множества описанных организмов. Большинство микроорганизмов и растения синтезируют необходимые им аминокислоты; животные и человек не способны к образованию так называемых незаменимых аминокислот, получаемых с пищей. Аминокислоты участвуют в обмене белков и углеводов, в образовании важных для организмов соединений (например, пуриновых и пиримидиновых оснований, являющихся неотъемлемой частью нуклеиновых кислот), входят в состав гормонов, витаминов, алкалоидов, пигментов, токсинов, антибиотиков и т. д.; некоторые аминокислоты служат посредниками при передаче нервных импульсов.

Аминокислоты -- органические амфотерные соединения, в состав которых входят карбоксильные группы — СООН и аминогруппы -NH2.

Аминокислоты можно рассматривать как карбоновые кислоты, в молекулах которых атом водорода в радикале замещен аминогруппой.

1.1 Классификация

Аминокислоты классифицируют по структурным признакам.

1. В зависимости от взаимного расположения амино- и карбоксильной гру гршргрупп аминокислоты подразделяют на б-, в-, г-, д-, е- и т. д.

2. В зависимости от количества функциональных групп различают кислые, нейтральные и основные.

3. По характеру углеводородного радикала различают алифатические (жирные), ароматические, серосодержащие и гетероциклические аминокислоты. Приведенные выше аминокислоты относятся к жирному ряду.

Примером ароматической аминокислоты может служить пара-аминобензойная кислота:

Примером гетероциклической аминокислоты может служить триптофан — незаменимая б- аминокислота:

1.2 Номенклатура

По систематической номенклатуре названия аминокислот образуются из названий соответствующих кислот прибавлением приставки амино- и указанием места расположения аминогруппы по отношению к карбоксильной группе. Нумерация углеродной цепи с атома углерода карбоксильной группы.

Например:

Часто используется также другой способ построения названий аминокислот, согласно которому к тривиальному названию карбоновой кислоты добавляется приставка амино- с указанием положения аминогруппы буквой греческого алфавита.

Пример:

Для б-аминокислот R-CH (NH2)COOH, которые играют исключительно важную роль в процессах жизнедеятельности животных и растений, применяются тривиальные названия.

Если в молекуле аминокислоты содержится две аминогруппы, то в ее названии используется приставка диамино-, три группы NH2 — триамино- и т. д.

Пример:

Наличие двух или трех карбоксильных групп отражается в названии суффиксом -диовая или -триовая кислота:

Пример:

1.3 Изомерия

1. Изомерия углеродного скелета

2. Изомерия положения функциональных групп

3. Оптическая изомерия

б-аминокислоты, кроме глицина NН2-CH2-COOH.

1.4 Получение

1. Из карбоновых кислот по схеме:

2 1

R-CH2-COOH + Cl2 t, hн > R-CH-COOH + HCl (р. замещения)

¦

Cl

2-хлоркарбоновая кислота

2 стадия:

б

R-CH-COOH + 2NH3 > R-CH-COOH + NH4Cl

¦ ¦

Cl NH2

б -аминокарбоновая кислота

2. Гидролиз полипептидов (белков):

CH2-CO-NH-CH-COOH + H2O — CH2-COOH + CH3-CH-COOH

¦ ¦ ¦ ¦

NH2 CH3 NH2 NH2

глицил-аланин (дипептид) глицин аланин

3. Микробиологический синтез. Известны микроорганизмы, которые в процессе жизнедеятельности продуцируют б — аминокислоты белков.

1.5 Физические свойства

Аминокислоты представляют собой кристаллические вещества с высокими (выше 250°С) температурами плавления, которые мало отличаются у индивидуальных аминокислот и поэтому нехарактерны. Плавление сопровождается разложением вещества. Аминокислоты хорошо растворимы в воде и нерастворимы в органических растворителях, чем они похожи на неорганические соединения. Многие аминокислоты обладают сладким вкусом.

1.6 Химические свойства

Аминокислоты амфотерные органические соединения, для них характерны кислотно-основные свойства.

I. Общие свойства

1. Внутримолекулярная нейтрализация > образуется биполярный цвиттер-ион:

Водные растворы электропроводны. Эти свойства объясняются тем, что молекулы аминокислот существуют в виде внутренних солей, которые образуются за счет переноса протона от карбоксила к аминогруппе:

+ -

NH2-CH2-COOH — NH3-CH2-COO

цвиттер-ион

Водные растворы аминокислот имеют нейтральную, кислую или щелочную среду в зависимости от количества функциональных групп.

2. Поликонденсация > образуются полипептиды (белки):

При взаимодействии двух б-аминокислот образуется дипептид.

3. Разложение > Амин + Углекислый газ:

NH2-CH2-COOH > NH2-CH3 + CO2^

II. Свойства карбоксильной группы (кислотность)

1. С основаниями > образуются соли:

NH2-CH2-COOH + NaOH > NH2-CH2-COONa + H2O

натриевая соль аминоуксусной кислоты

2. Со спиртами > образуются сложные эфиры — летучие вещества (р. этерификации):

NH2-CH2-COOH + CH3OH HCl (газ)> NH2-CH2-COOCH3 + H2O

метиловый эфир аминоуксусной кислоты

3. С аммиаком > образуются амиды:

NH2-CH®-COOH + H-NH2 > NH2-CH®-CONH2 + H2O

4. Практическое значение имеет внутримолекулярное взаимодействие функциональных групп е-аминокапроновой кислоты, в результате которого образуется е-капролактам (полупродукт для получения капрона):

III. Свойства аминогруппы (основность)

1. С сильными кислотами > соли:

HOOC-CH2-NH2 + HCl > [HOOC-CH2-NH3]Cl

или HOOC-CH2-NH2*HCl

2. С азотистой кислотой (подобно первичным аминам):

NH2-CH®-COOH + HNO2 > HO-CH®-COOH + N2^+ H2O

гидроксокислота

Измерение объёма выделившегося азота позволяет определить количество аминокислоты (метод Ван-Слайка)

IV. Качественная реакция

1. Все аминокислоты окисляются нингидрином с образованием продуктов сине-фиолетового цвета!

2. С ионами тяжелых металлов б-аминокислоты образуют внутрикомплексные соли. Комплексы меди (II), имеющие глубокую синюю окраску, используются для обнаружения б-аминокислот.

II. УРОВНИ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ БЕЛКОВЫХ МОЛЕКУЛ

Последовательность чередования аминокислотных остатков в полипептидной цепи называется первичной структурой белка (или первым уровнем структурной организации белковой молекулы).

Закручивание полипептидной цепи белка в спиралеобразную структуру (б-спираль) происходит вследствие взаимодействия посредством образования водородных связей между кислородом карбонильной группы i-го аминокислотного остатка и водородом амидогруппы i+4 аминокислотного остатка.

Наряду со спирализованными участками в образовании вторичной структуры белка принимают также участие в-структуры параллельная и антипараллельная, и в-изгиб.

При упаковке вторичной структуры белка в пространстве образуется третичная структура белка, состоящая из всех компонентов вторичной структуры. При образовании третичной структуры белка происходят гидрофобные, ионные (электростатические), водородные ковалентные взаимодействия между группировками в боковых радикалах аминокислотных остатков полипептидной цепи.

С появлением третичной структуры у белка появляются и новые свойства — биологические. В частности, проявление каталитических свойств связано именно с наличием у белка третичной структуры. И наоборот, нагревание белков, приводящее к разрушению третичной структуры (иначе известно как денатурация) одновременно приводит к утрате биологических свойств.

Четвертичная структура белка подразумевает такое объединение белков третичной структуры, при котором появляются новые биологические свойства, не характерные для белка в третичной структуре. Каждый из белков — участников третичной структуры — при образовании четвертичной структуры называют субъединицей или протомером. В образовании четвертичной структуры белка принимают участие те же связи, что и при образовании третичной структуры, за исключением ковалентных.

Объединение белковых молекул третичной структуры без появления новых биологических свойств называют агрегированным состоянием.

Биологический смысл появления четвертичной структуры у белков — экономия «генетического материала», поскольку каждая из субъединиц кодируется только одним геномом ДНК. К тому же, в случае появления ошибки при трансляции у одной из субъединиц, отпадает необходимость ресинтеза остальных субъединиц. Четвертичная структура в таком случае распадается на субъединицы, дефектная субъединица удаляется и вновь образуется четвертичная структура с участием нормальной субъединицы. В конце концов, появление ошибки менее вероятно при синтезе (трансляции) сравнительно небольшой полипептидной цепи.

Практически все белки-ферменты имеют четвертичную структуру и состоят, как правило, из четного числа протомеров (двух, четырех, шести, восьми).

III. КЛАССИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ

В организме человека содержится свыше 50 000 индивидуальных белков, отличающихся первичной структурой, конформацией, строением активного центра и функциями. Однако до настоящего времени нет единой и стройной классификации, учитывающей различные особенности белков. В основе имеющихся классификаций лежат разные признаки. Так белки можно классифицировать:

* по форме белковых молекул (глобулярные — округлые или фибриллярные — нитевидные)

* по молекулярной массе (низкомолекулярные, высокомолекулярные)

* по выполняемым функциям (транспортные, структурные, защитные, регуляторные и др.)

* по локализации в клетке (ядерные, цитоплазматические, лизосомальные и др.)

* по структурным признакам и химическому составу белки делятся на две группы: простые и сложные. Простые белки представлены только полипептидной цепью, состоящей из аминокислот. Сложные белки имеют в своем составе белковую часть и небелковый компонент (простетическую группу). Однако и эта классификация не является идеальной, поскольку в чистом виде простые белки встречаются в организме редко.

3.1 Характеристика простых белков

белок аминокислота карбоксильный

К простым белкам относят гистоны, протамины, альбумины и глобулины, проламины и глютелины, протеиноиды.

Гистоны — тканевые белки многочисленных организмов, связаны с ДНК хроматина. Это белки небольшой молекулярной массы (11−24 тыс. Да). По электрохимическим свойствам относятся к белкам с резко выраженными основными свойствами (поликатионные белки), ИЭТ у гистонов колеблется от 9 до 12. Гистоны имеют только третичную структуру, сосредоточены в основном в ядрах клеток.

Основная функция гистонов — структурная и регуляторная. Структурная функция состоит в том, что гистоны участвуют в стабилизации пространственной структуры ДНК, а следовательно, хроматина и хромосом. Регуляторная функция заключается в способности блокировать передачу генетической информации от ДНК к РНК.

Протамины — своеобразные биологические заменители гистонов, но отличаются от них составом и структурой. Это самые низкомолекулярные белки (М — 4−12 тыс. Да), обладают резко выраженными основными свойствам из-за большого содержания в них аргинина (80%).

Как и гистоны, протамины — поликатионные белки. Они связываются с ДНК в хроматине спермиев и находятся в молоках рыб.

Сальмин — протамин из молоки лосося.

Скумбрин — из молоки скумбрии.

Протамины делают компактной ДНК сперматозоидов, т. е. выполняют как и гистоны, структурную функцию, однако не выполняют регуляторную.

Альбумины и глобулины.

Альбумины (А) и глобулины (Г).

А и Г белки, которые есть во всех тканях. Сыворотка крови наиболее богата этими белками. Содержание альбуминов в ней составляет 40−45 г/л, глобулинов 20−30 г/л, т. е на долю альбуминов приходится более половины белков плазмы крови.

Альбумины-белки относительно небольшой молекулярной массы; они имеют отрицательный заряд и кислые свойства, ИЭТ — 4,7, содержат много глутаминовой аминокислоты. Это сильно гидратированые белки, поэтому они осаждаются только при большой концентрации водоотнимающих веществ.

Характерным свойством альбуминов является их высокая адсорбционная способность. Они адсорбируют полярные и неполярные молекулы, выполняя транспортную роль. Это неспецифические переносчики они транспортируют гормоны, холестерол, билирубин, лекарственные вещества, ионы кальция. Связывание и перенос длинноцепочных жирных кислот — основная физиологическая функция сывороточных альбуминов. Альбумины синтезируются преимущественно в печени и быстро обновляются, период их полураспада 7 дней.

Глобулины — белки с большей, чем альбумины молекулярной массой. Глобулины слабокислые или нейтральные белки (ИЭТ = 6 — 7,3). Некоторые из глобулинов обладают способностью к специфическому связыванию веществ (специфические переносчики).

Проламины и глютелины.

Это группа растительных белков, которые содержатся исключительно в клейковине семян злаковых растений, где выполняют роль запасных белков. Характерной особенностью проламинов является то, что они не растворимы в воде, солевых растворах, щелочах, но растворимы в 70% растворе этанола, в то время как все другие белки выпадают в осадок. Наиболее изучены белки глиадин (пшеница) и зеин (кукуруза). Установлено, что проламины содержат 20−25% глутаминовой кислоты и 10−15% пролина.

Глютелины — тоже растительные белки, не растворимые в воде, в растворах солей, этаноле. Они растворимы в слабых щелочах.

Протеиноиды — белки опорных тканей (костей, хрящей, сухожилий, связок), кератины — белки волос, рогов, копыт, коллагены — белки соединительной ткани, эластин — белок эластических волокон.

Все эти белки относятся к фибриллярным, не гидролизуются в желудочно — кишечном тракте. Коллаген составляет 25−33% от общего количества белка организма взрослого человека или 6% от массы тела. Пептидная цепь коллагена содержит около 1000 аминокислотных остатков, из которых каждая 3-я аминокислота — глицин, 20% составляют пролин и гидроксипролин, 10% аланин. При формировании вторичной и третичной структур этот белок не может давать типичных a-спиралей, поскольку аминокислоты пролин и оксипролин могут давать только одну водородную связь. Поэтому полипептидная цепь на участке, где находятся эти аминокислоты, легко изгибается, так как не удерживается, как обычно, второй водородной связью.

3.2 Характеристика сложных белков

Сложные белки кроме полипептидных цепей содержат в своем составе небелковую (простетическую) часть, представленную различными веществами. В зависимости от химической природы небелковой части выделяют следующие группы сложных белков:

* хромопротеины

* углевод — белковые комплексы

* липид — белковые комплексы

* нуклеопротеины

* фосфопротеины

Хромопротеины — это сложные белки, простетическая часть которых представлена окрашенным компонентом (от греч. Chromos — краска). К ним относятся биологически важные белки гемоглобин, миоглобин, а также некоторые ферменты: каталаза, пероксидаза, цитохромы, все они являются гемпротеинами, так как простетическая часть их содержит гем.

Гемоглобин (Нв).

Гемоглобин имеет четвертичную структуру, молекулярная масса его 66−68 тыс. Да. Как следует из названия Нв представляет собой соединение гема с белком глобином. Это олигомерный белок, состоящий из 4 субъединиц (протомеров), соединенных нековалентными связями (гидрофобные, ионные взаимодействия, водородные связи).

Каждый из протомеров гемоглобина представляет собой природный координационный комплекс. В нем комплексообразователем служит Fe 2+. Углевод — белковые комплексы

Это комплексы белков с небелковой частью, представленной углеводными компонентами.

Смешанные макромолекулы этого типа делятся на:

Гликопротеины (гп)

Протеогликаны

ГП — это сложные белки, содержащие олигосахаридные (гликановые) цепи, ковалентно связанные с белковой основой. К этой группе химических соединений относятся многие белки внешней поверхности цитоплазматических мембран и большинство секретируемых белков. ГП могут содержать до 40% углеводов, но, как правило, в молекуле преобладает белковая часть.

Углеводный компонент, даже небольшой по массе, сообщает качественно новые свойства молекуле белка гликопротеинов. Для гликопротеинов характерна термостабильность, в отличие от простых белков ГП выдерживают высокие и низкие температуры без изменения физико-химических свойств. ГП в отличие от других белков с трудом перевариваются протеолитическими ферментами.

Протеогликаны.

Это углевод-белковые комплексы, углеводный компонент которых представлен гетерополисахаридами, построенными из большого числа повторяющихся единиц. В отличие от гликопротеинов, которые содержат только несколько процентов углеводов (по массе), протеогликаны могут содержать до 95% и более углеводов. Кроме того, по свойствам они ближе к углеводам, чем к белкам. Белки в протеогликанах представлены одной полипептидной цепью разной молекулярной массы.

В состав протеогликанов входят кислые гетерополисахариды (гликозамингликаны) линейного строения. Они построены из повторяющихся дисахаридных единиц — димеров. Одним из компонентов этих димеров является Д-глюкуроновая кислота.

Протеогликаны являются обязательными компонентами межклеточного матрикса, играют важную роль в межклеточных взаимодействиях, формировании и поддержании формы клеток и органов, образовании каркаса при формировании тканей.

Липид — белковые комплексы

Это комплексы белков с липидными компонентами, их условно подразделяют на две группы:

1. Свободные липопротеины.

Липопротеины плазмы крови, молока, растворимы в воде.

2. Структурные протеолипиды.

Входят в состав биомембран, растворимы в жирах.

Липид — белковые комплексы в качестве небелковой части содержат липидные компоненты.

Высшие жирные кислоты

С17 Н35 СООН Предельная

Стеариновая

С15 Н31 СООН Пальмитиновая

С17 Н33 СООН Олеиновая

С17 Н31 СООН Линолевая

С17 Н29 СООН Линоленовая

С19Н29СООН Арахидоновая

1. Свободные липопротеины.

Содержатся в плазме крови, все они имеют разную плотность (от 0,92 до 1,21 кг/л) благодаря липидному компоненту. В крови человека присутствуют несколько фракций ЛП, отличающихся по плотности, что связазано с различным соотношением липидного и белкового компонента в молекуле.

2. Структурные липопротеины (протеолипиды).

Они входят в состав биологических мембран и растворяются в неполярных растворителях (хлороформ, метанол). Причина такого поведения протеолипидов в том, что белок составляет сердцевину их молекулы, а оболочку образует липидный компонент. Содержание белка в протеолипидах 65 — 85%. Они обнаружены в сердце, почках, легких, скелетных мышцах. В клетках перечисленных органов они представляют основу биологических мембран, образуя двойной липидный слой, в формировании которого участвуют фосфо- и гликолипиды. Состав протеолипидов в различных органах неодинаков.

Нуклепротеины — это сложные белки, небелковая часть которых представлена нуклеиновыми кислотами. Поскольку нуклеиновые кислоты бывают двух типов, нуклеопротеины делятся по составу на 2 группы: рибонуклеопротеины и дезоксирибонуклеопротеины.

Нуклеиновые кислоты — это высокомолекулярные соединения, состоящие из мононуклеотидов, т. е. их структурной единицей является мононуклеотид (нуклеотид). Каждый нуклеотид включает 3 химически различных компонента: моносахарид, азотистое основание, остаток фосфорной кислоты. Нуклеотиды, входящие в РНК и ДНК, отличаются друг от друга по составу.

Нуклеотиды представляют собой соединения нуклеозидов с фосфорной кислотой (связь сложно — эфирная). В составе РНК и ДНК по 4 нуклеозидмонофосфата (нуклеотида).

Фосфопротеины — это сложные белки, содержащие в своем составе в качестве простетической части фосфорную кислоту. Фосфорная кислота связана сложно — эфирной связью с белковой частью молекулы через гидроксильные группы оксиаминокислот (серин, треонин).

К фосфопротеинам относится казеиноген молока, который представляет собой белок с сильно выраженными гидрофильными свойствами. Казеиноген в молоке находится в виде кальциевой соли. Поэтому организм получает с молоком необходимые аминокислоты, кальций, лабильно связанный фосфор, находящиеся в казеиногене.

IV. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ БЕЛКОВ

Ферментативная, или каталитичеcкая. Одна из наиболее распространенных функций белков, которая состоит в ускорении химических превращений (синтез и распад веществ; перенос отдельных групп атомов, электронов от одного вещества к другому). Представители: Фумаратгидратаза — катализирует обратимое превращение фумарат + Н2О -> малат; Цитохромоксидаза — участвует в транспорте электронов на кислород.

Гормональная, или регуляторная. Регуляция обмена веществ внутри клеток и интеграция обмена в разных клетках целого организма. Представители: Инсулин — участвует в регуляции углеводного, белкового, жирового и других обменов; Лютропин — участвует в регуляции синтеза прогестерона в желтом теле яичников.

Рецепторная. Избирательное связывание различных регуляторов (гормонов, медиаторов, циклических нуклеотидов) на поверхности клеточных мембран или внутри клетки (цитозольные рецепторы). Представители: Цитозольный рецептор эстрадиола — связывает эстрадиол внутри клеток, например слизистой матки; Глюкагоновый рецептор — связывает гормон глюкагон на поверхности клеточной мембраны, например печени.

Транспортная. Связывание и транспорт веществ между тканями и через мембраны клетки. Представители: Липопротеиды — участвуют в переносе липидов между тканями организма; Транскортин — переносит кортикостероиды (гормоны коры надпочечников в крови); Миоглобин — переносит кислород в мышечной ткани.

Структурная. Участвуют в построении различных мембран. Представители: Структурные белки митохондрий, плазматической мембраны и т. д.

Опорная, или механическая. Близкая по назначению к структурной. Обеспечивает прочность опорных тканей, участвуя в построении внеклеточных структур. Представители: Коллаген — структурный элемент опорного каркаса костной ткани, сухожилий; Фиброин — участвует в построении оболочки кокона шелкопряда; в-Кератин — структурная основа шерсти, ногтей, копыт.

Резервная, или трофическая. Использование белков как запасного материала для питания развивающихся клеток. Представители: Проламины и глютелины — запасной материал семян пшеницы; Овальбумин — запасной белок куриного яйца (используется при развитии зародыша).

Субстратно-энергетическая. Близка к резервной. Белок используется как субстрат (при распаде) для образования энергии. При распаде 1 г белка выделяется 17,1 кДж энергии. Представители: Все белки (поступающие или с пищей, или внутриклеточные), которые распадаются до конечных продуктов (СО2, Н2О, мочевина).

Механохимическая, или сократительная. Сокращение (механический процесс) с использованием химической энергии. Представители: Миозин — закрепленные нити в миофибриллах; Актин — движущиеся нити в миофибриллах.

Генно-регуляторная. Способность некоторых белков участвовать в регуляции матричных функций нуклеиновых кислот и переноса генетической информации. Представители: Гистоны — белки, участвующие в регуляции репликации и частично транскрипции участков ДНК; Кислые белки — участвуют в регуляции процесса транскрипции отдельных участков ДНК.

Иммунологическая, или антитоксическая. Антитела участвуют в обезвреживании чужеродных антигенов микроорганизмов (токсинов, выделяемых ими) путем образования комплекса антиген — антитело. Представители: Иммуноглобулины А, М, G и др. — выполняют защитную функцию; Комплемент — белок, способствующий образованию комплекса — антиген-антитело.

Токсигенная. Некоторые белки и пептиды, выделяемые организмами (в основном микроорганизмами), являются ядовитыми для других живых организмов. Представители: Ботулинический токсин — пептид, выделяемый палочкой ботулизма.

Обезвреживающая. Благодаря функциональным группам белки связывают токсические соединения (тяжелые металлы, алкалоиды), обезвреживая их. Представители: Альбумины — связывают тяжелые металлы, алкалоиды.

Гемостатическая. Участвуют в образовании тромба и остановке кровотечения. Представители: Фибриноген — белок сыворотки крови, полимеризуется в виде сетки, составляющей структурную основу тромба.

V. МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ И АНАЛИЗА БЕЛКА

Препараты высокоочищенных белков находят разнообразное применение в научных исследованиях, медицине и биотехнологии. Так как многие белки, и в особенности глобулярные, высоколабильны, выделение проводят с помощью предельно мягких методов и при пониженной температуре (0−5°С). К таким методам относится ионообменная хроматография. Другие методы выделения белков представлены в этом разделе.

Высаливание

Растворимость белков сильно зависит от концентрации солей (от ионной силы). В дистиллированной воде белки чаще всего растворяются плохо, однако их растворимость возрастает по мере увеличения ионной силы. При этом все большее количество гидратированных неорганических ионов (светло-синие кружочки) связывается с поверхностью белка и тем самым уменьшается степень его агрегации (засаливание). При высокой ионной силе молекулы белков лишаются гидратирующих оболочек, что приводит к агрегации и выпадению белка в осадок (высаливание). Используя различие в растворимости, можно с помощью обычных солей, например (NН4)2SО4, разделить (фракционировать) смесь белков.

Диализ

Для отделения низкомолекулярных примесей или замены состава среды используют диализ. Метод основан на том, что молекулы белка из-за своих размеров не могут проходить через полупроницаемые мембраны, в то время как низкомолекулярные вещества равномерно распределяются между объемом, ограниченным мембраной, и окружающим раствором. После многократной замены внешнего раствора состав среды в диализном мешочке (концентрация солей, величина pH и др.) будет тот же, что и в окружающем растворе.

Гель-фильтрация

Гель-проникающая хроматография (гель-фильтрация) позволяет разделять белки по величине и форме молекул. Разделение проводят в хроматографических колонках, заполненных сферическими частицами набухшего геля (размером 10−500 мкм) из полимерных материалов. Частицы геля проницаемы благодаря внутренним каналам, которые характеризуются определенным средним диаметром. Смесь белков вносят в колонку с гелем и элюируют буферным раствором. Белковые молекулы, не способные проникать в гранулы геля, будут перемещаться с высокой скоростью. Средние и небольшие белки будут в той или иной степени удерживаться гранулами геля. На выходе колонки элюат собирают в виде отдельных фракций. Объем выхода того или иного белка зависит в основном от его молекулярной массы.

Электрофорез

В настоящее время электрофорез в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия электрофорез является общепринятым методом определения гомогенности белковых препаратов. Метод основан на свойстве заряженных частиц (молекул) перемещаться под действием электрического поля. Обычно скорость миграции зависит от трех параметров анализируемых белков: величины молекул, формы молекул и суммарного заряда. Поэтому предварительно белки денатурируют с тем, чтобы скорость миграции зависела только от молекулярной массы. Для полной денатурации в среду добавляют тиолы, которые расщепляют дисульфидные мостики.

Электрофорез проводят в тонком слое полиакриламида. После завершения электрофореза, зоны белков выявляют c помощью красителя.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Гуляев В. Н. Ценный источник белка // Пищ. Промышленность. — 2008. — № 12. — С. 31−35.

Мак-Мюррей У. Обмен веществ у человека / Под ред. Н. Е. Беляевой. — М.: Мир, 2000. — 366 с.

Медников Б. М. Биоорганическая химия / Медников Б. М. — М.: Россия, 2005. — 305с.

Мусил Я. Основы биохимии патологических процессов / Под ред. П. Н. Кизириди. — M.: Медицина, 2005. — 430 с.

Наумов С. П. Белки и их свойства / Наумов С. П. — М.: Академический проект, 2005. — 298с.

Нестурх М. Ф. Методы химии белков / Нестурх М. Ф. — М.: Высшая школа, 2008. — 422с.

Огнев С. И. Аминокислоты, пептиды и белки / Огнев С. И. — М.: Высшая школа, 2005. — 365с.

Парин В. В. Основы биохимии / Парин В. В., Космолинский В. В., Душков В. В. — М.: Просвещение, 2000. — 365с.

Резанов А. Г. Химия белка / Резанов А. Г. — М.: Школа 2000, 2002. — 307с.

Робертис Э. Строение и свойства белков / Робертис Э., Новинский В., Саза Ф. — М.: Мир, 2003. — 305с.

Родман Л. С. Исследование белков / Родман Л. С. — М.: Колос, 2001. — 340с.

Служинская З. А. Функции белков в организме / Служинская З. А., Калынюк П. П. — Львов, 2002. — 278с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой