Физико-химические свойства белков

Белки представляют собой макромолекулы, содержащие большое количество кислых и оснóвных функциональных групп. Кислые свойства белка определяются, главным образом, присутствием карбоксильных групп дикарбоновых аминокислот, а также фенольных, гидроксильных и сульфгидрильных групп. Аминные, гуанидиновые, имидазольные и амидные-группы аминокислот придают белкам оснóвные свойства. На кислотно-щелочные свойства белка, в целом, влияет также характер соединения остатков аминокислот в белковой молекуле. Обладая одновременно кислотными и оснóвными свойствами, белки образуют биполярные ионы. Важнейшим фактором, определяющим поведение белка как аниона или катиона, является концентрация водородных ионов. Снижение рН среды уменьшает кислотную диссоциацию белка и переводит его в катион и, наоборот, повышение рН понижает щелочную диссоциацию и переводит белковые частицы в анионы.

При определенном значении рН (неодинаковом для различных белков) кислотная и щелочная диссоциации уравниваются, в результате суммарный заряд белка в целом может стать равным практически нулю. В этих условиях молекула белка находится в изоэлектрическом состоянии и утрачивает способность перемещаться в электрическом поле. Значение рН раствора, при котором молекула белка находится в изоэлектрическом состоянии, называется изоэлектрической точкой белка. При значении рН раствора, соответствующем изоэлектрической точке, белок существует в виде амфотерного иона, несущего суммарные одинаковые по величине как положительный, так и отрицательный заряд. Для большинства белков изоэлектрическая точка близка к нейтральному значению рН среды, но несколько сдвинута в кислую сторону. Это объясняется тем, что кислотные свойства белков преобладают над щелочными и в растворе с нейтральным рН они реагируют как слабые кислоты. Молекулы таких белков содержат больше дикарбоновых аминокислот, чем положительно заряженных. Некоторые белки, наоборот, относительно богаче оснóвными аминокислотами, поэтому при нейтральном рН они ведут себя как слабые основания. Такие белки (например, гистоны и протамины) имеют изоэлектрическую точку в слабощелочном растворе.

Изоэлектрическая точка зависит от ионной силы и вида используемого буфера, так как компоненты буферного раствора оказывают влияние на степень ионизации ионогенных групп боковых радикалов аминокислот:

белок-катион ↔ белок-цвиттерион ↔ белок-анион

Растворы белков в изоэлектрической точке наименее устойчивы. В этом случае сила отталкивания одноименно заряженных групп, повышающая устойчивость белкового раствора, уменьшается, и в качестве основного фактора стабилизирующего раствор белка выступает лишь гидратная оболочка биополимера. При этом возрастает спонтанная преципитация белковых молекул, понижающая его растворимость. В таких условиях белки, обладающие гидрофобными свойствами (например, казеин), то есть не имеющие водной оболочки, выпадают в осадок даже без дополнительных воздействий.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: