Растворы белков - коллоидные растворы

Свойства белковых растворов определяются большими размерами молекул, т.е. белки являются коллоидными частицами и образуют коллоидные растворы.

К свойствам белковых растворов относятся:

1. Рассеивание света вследствие дифракции на коллоидных частицах – опалесценция. Особенно это заметно при прохождении луча света через белковый раствор, когда виден светящийся конус (эффект Тиндаля).

2. Белковые растворы в отличие от истинных обладают малой скоростьюдиффузии.

3. Неспособность белковых частиц проникать через мембраны, поры которых меньше диаметра белков (полунепроницаемые мембраны). Это используется в диализе. Очистка белковых препаратов от посторонних примесей лежит в основе работы " искусственной почки " при лечении острой почечной недостаточности.

4. Создание онкотического давления, то есть перемещение воды в сторону более высокой концентрации белка, что проявляется, например, как формирование отеков при повышении проницаемости сосудистой стенки.

5. Высокая вязкость в результате сил сцепления между крупными молекулами, что проявляется, например, при образовании гелей и студней.

Денатурацией называется существенное изменение вторичной и третичной структуры белка, т. е. Нарушение системы нековалентных взаимодействий, не затрагивающее его ковалентной (первичной) структуры. Денатурированный белок лишен всякой биологической активности в клетке и в основном используется как источник аминокислот. Денатурирующими агентами могут быть химические факторы: кислоты, щелочи, легко гидратирующие соли, органические растворители, различные окислители. К физическим факторам могут быть отнесены: действие высокого давления, многократное замораживание и оттаивание, ультразвуковые волны, УФ-лучи, ионизирующая радиация. Но наиболее распространенным физическим фактором денатурации белка является повышение температуры.

В ряде случаев денатурированный белок в клетке может быть подвергнут ренатурации, т. е. свернут обратно в первоначальную пространственную структуру. Этот процесс происходит при участии специфических белков, так называемых белков теплового шока (heat shock proteins или hsp) молекулярной массой 70 кДа. Данные белки синтезируются в клетках в большом количестве при воздействии на нее (или весь организм) неблагоприятных факторов, в частности повышенной температуры. Присоединяясь к развернутой полипептидной цепи hsp 70 быстро сворачивают ее в правильную первоначальную структуру.

Денатурирующие агенты делятся на химические и физические. К последним относится прежде всего температурное воздействие, в частности замораживание или нагревание, а также давление, ультразвуковое воздействие, облучение и др. Химические агенты - это органические растворители (ацетон, хлороформ, спирт), концентрированные кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов. В лабораторной практике в качестве денатурирующих агентов чаще всего используют мочевину или гуанидинхлорид, легко разрывающие водородные и гидрофобные связи, при помощи которых формируется третичная структура белка. [ 1 ]

Денатурирующие агенты очень различаются по своему действию, главным образом в зависимости от свойств тех белков, на которые они действуют. Некоторые белки (например, волосы и кожа) очень устойчивы ко многим денатурирующим агентам. Следует заметить, что белки волос, шерсти, перьев, когтей, копыт и в меньшей степени белки кожи животных и человека богаты ди-сульфидными связями, которые обеспечивают высокую прочность их вторичной структуры. [ 2 ]

Разныеденатурирующие агенты вызывают различное изменение конформации. Один и тот же белок может вступать в различные реакции денатурации. Денатурация сывороточного альбумина происходит также под действием тепла32, приводя к получению продукта, нерастворимого в определенных стандартных условиях, при которых нативный продукт растворим. Вопрос о том, является ли конформация макромолекул на начальных стадиях процесса более развернутой, не исследовался. [ 3 ]

Еслиденатурирующий агент удалить из среды или приостановить денатурацию каким-либо другим путем, то может произойти восстановление нативных свойств белка. [ 4 ]

Если убратьденатурирующий агент, то возможно восстановление слабых связей, а следовательно, олигомерного белка и его функций. [ 5 ]

Известны различныеденатурирующие агенты. Высококонцентрированные гуанидингидрохлорид и мочевина используются для денатурации белков чаще всего. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что гуанидингидрохлорид с восстанавливающим агентом (используемым для разрыва дисульфидных связей и предотвращения образования дисульфидных связей из SH-групп, освобождающихся при денатурации) является тем агентом, который следует использовать, если ставится задача достижения полной диссоциации молекул белка до составляющих их полипептидных цепей. [ 6 ]

Действие данногоденатурирующего агента может быть связано либо с дестабилизацией нативного состояния, либо со стабилизацией денатурированного состояния, либо и с тем и с другим. Если исходить из данных по денатурации миоглоби-на, приняв этот белок в качестве модели, то можно сделать вывод, что большинство полярных групп как в нативном, так и в денатурированном состоянии обращено в сторону растворителя, тогда как полипептидная цепь и непо1 - лярные группы контактируют с растворителем только в денатурированном. [ 7 ]

Другим эффективнымденатурирующим агентом является деионизованный формамид. [ 8 ]

Белки-ферменты чувствительны кденатурирующим агентам. [ 9 ]

Это значит, что такиеденатурирующие агенты взаимодействуют в растворе с тетрапептидом, моделирующим амидные группы полипептидной цепи, понижая его энергию. [ 10 ]

Наибольший интерес представляет действие техденатурирующих агентов, которые являются нейтральными и, на первый взгляд, индифферентными веществами. К числу таких веществ принадлежат мочевина, некоторые кислотные амиды и производные гуанидина. Мочевина не обладает ни кислыми, ни щелочными свойствами, не оказывает влияния на поверхностные явления и не вызывает токсического действия. Она, однако, является одним из немногих соединений, повышающих диэлектрическую постоянную воды. [ 11 ]

При гель-электрофорезе РНК в качестведенатурирующего агента обычно используют мочевину. [ 12 ]

Устойчивость нативной спиральной структуры к воздействию различныхденатурирующих агентов на ДНК с различным нукяеотидным составом связана с содержанием в них ГЦ-пар нуклеотидов, а именно: о повышением содержания ГЦ-пар термостабильность ДНК (устойчивость к денатурации нагреванием) возрастает линейно. [ 13 ]

Это вытекает из того, что влияниеденатурирующего агента на стабильность полярных групп должно быть одинаковым как в нативном, так и в денатурированном состоянии, а полипептидная цепь и полярные группы в нативном состоянии изолированы от действия этого агента. Сравнительное изучение способности различных денатурирующих агентов переводить в растворимое состояние такие модельные соединения, как ацетилтетраглицин и карбобенз-оксидиглицинамид, позволяет высказать предположение, что действие этих агентов в значительной мере определяется их способностью стабилизировать пептидные связи и неполярные остатки. [ 14 ]

Дата добавления: 2015-07-25