СВОЙСТВА И МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ БЕЛКОВ

В зависимости от состава аминокислотных группировок белковые молекулы, находясь в растворенном состоянии, могут вступать в различ-ные химические реакции, с помощью которых можно проводить качес-твенные тесты на наличие тех или иных группировок в молекуле белка, а также проводить качественные реакции для обнаружения белков. Так, например, при взаимодействии белков с крепкой азотной кислотой обра-зуется жёлтое окрашивание, которое свидетельствует о наличии радика-лов ароматических аминокислот. Такая качественная реакция на белки получила название ксантопротеиновой реакции.

При добавлении к щелочному раствору белка небольшого коли-чества медного купороса происходит образование комплексного соединения катионов меди (Cu²⁺) с пептидными группировками белка, окрашивающего раствор в сине-фиолетовый цвет. Эту реакцию называют биуретовой, так как такое же окрашивание с катионами меди дает биурет, имеющий группировку -CО-NН- .

В молекулах белков в составе аминокислотных радикалов имеются аминные и карбоксильные группы, которые, как и в аминокислотах, в зависимости от реакции среды могут образовывать анионы или катионы, способные в электрическом поле двигаться соответственно к аноду или катоду. При определенном значении pH, индивидуальном для каждого типа белков, устанавливается равенство положительных и отрицательных зарядов и суммарный заряд молекулы становится равным нулю. Такое состояние белковой молекулы называют изоэлектрическойточкой.

При pH физиологической среды ниже pH изоэлектрической точки белка белковая молекула заряжена положительно за счет заряда аминных групп, присоединяющих катионы водорода. Если же pH среды выше pH изоэлектрической точки белка, белковая молекула заряжена отрицательно вследствие диссоциации карбоксильных групп. И в том, и в другом случае все молекулы данного белка имеют одинаковый по величине заряд, кото-рый обусловливает взаимное отталкивание молекул, вслебствие чего они легче удерживаются в растворе.

В изоэлектрической точке между молекулами белка нет электрос-татического отталкивания и они легко переходят в осадок. Вследствие того, что белки в изоэлектрической точке имеют минимальную растворимость, для их выделения применяется специальный прием, называемый изоэлектрическим осаждением.

Значение pH изоэлектрической точки белков зависит от их ами-нокислотного состава, определяющего число свободных аминных и карбоксильных групп в молекуле. При увеличении в белке содержания остатков дикарбоновых кислот pH изоэлектрической точки смещается в кислую сторону, а при возрастании количества остатков диамино-монокарбоновых кислот - в щелочную сторону.

Растворимость белков зависит от степени гидратации белковой молекулы, которая определяется наличием на её поверхности гидро-фильных группировок, способных образовывать с молекулами воды водо-родные связи или вступать в электростатические взаимодействия. В результате таких взаимодействий вокруг белковой молекулы формируется гидратная оболочка, включающая несколько слоев молекул воды и удер-живающая белковую молекулу в растворенном состоянии. Если под воз-действием каких-либо факторов убрать гидратную оболочку вокруг бел-ковых молекул, то они вступают в межмолекулярные взаимодействия между собой, образуя более крупные агрегаты, способные осаждаться из раствора.

При насыщении белкового раствора некоторыми органическими растворителями (спирт, ацетон) или солями, которые сильнее связывают молекулы воды, чем белки, происходит обезвоживание белковых молекул, вследствие чего они в результате агрегации образуют более крупные частицы и выпадают в осадок. Для предотвращения денатурации осаждение белков органическими растворителями проводится при пониженной температуре (-5˚C). Выделенные таким способом белки после удаления органического растворителя снова можно растворить в воде или слабом рстворе соли, при этом белки сохраняют свои нативные свойства.

Процесс осаждения белков в насыщенных растворах нейтральных солей называют высаливанием. Высаливание белков очень часто приме-няется для выделения и очистки ферментов и других белковых препа-ратов.

Сухие препараты белков или сухая растительная масса, содержащая белки, способны впитывать воду, при этом происходит увеличение объема и может создаваться очень сильное давление. Такие свойства белков назы-вают набуханием. Процессы набухания белков играют важную роль при прорастании семян и учитываются при разработке технологий хранения и переработки растительной продукции (набухание белков при созревании теста, приготовлении кондитерских изделий; набухание зерна при его замачивании и др.).

Белковые молекулы вследствие крупных размеров не способны диффундировать через биологические мембраны, которые свободно про-ницаемы для молекул воды и низкомолекулярных незаряженных веществ. Благодаря этому свойству белков возможна локализация ферментов и катализируемых ими реакций в замкнутых межмембранных отсеках растительной клетки - компартментах.