Занятие № 3

ТЕМА. КЛАССИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ. ХИМИЯ ПРОСТЫХ И

СЛОЖНЫХ БЕЛКОВ. МЕТОДЫ ОСАЖДЕНИЯ БЕЛКОВ

Цель занятия: 1.Ознакомиться с классификацией белков, харак-

теристиками отдельных групп белков и пептидов.

2.Освоить методы осаждения белков.

Исходный уровень знаний:

- строение и свойства белков;

- биологическая роль белков.

Содержание занятия.

I.2. Характеристика основных групп простых белков.

Принцип классификации сложных белков.

Характеристика природных пептидов.

Содержание белков и аминокислот в крови в норме и при патологии.

I.3. Контрольная работа.

 

СВОДНЫЕ ВОПРОСЫ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

ПО РАЗДЕЛУ "СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА БЕЛКОВ";

 

1. Определение класса белков. Элементарный состав, наименьшая структурная единица, молекулярная масса белков.

2. Классификация аминокислот, входящих в состав белков, основанная на полярности радикалов; примеры неполярных, полярных, положительно- и отрицательно заряженных аминокислот.

3. Амфотерность и растворимость аминокислот. Функциональные группы аминокислот, участвующие в образовании ковалентных, ионных, электростатических и гидрофобных (Ван-дер-Ваальса) связей белковой молекулы.

4. Структура и название аминокислот, производных пропионовой, масляной, валериановой, капроновой, янтарной и глутаровой кислот.

5. Структура и название окси- и серусодержащих, гомо- и гетероциклических аминокислот.

6. Факторы, удерживающие белок в растворе. Изоэлектрическая точка белков. Методы осаждения белков, значение для медицины. Обратимое и необратимое осаждение. Примеры.

7. Основные физико-химические свойства белков. Свойства коллоидных растворов, отличительные от свойств истинных растворов. Методы выделения и очистки белков. Диализ, значение для медицины.

8. Методы обнаружения белков в растворе и изучения качественного состава белка. Гидролиз белка, виды гидролиза, промежуточные и конечные продукты. Применение белковых гидролизатов в лечебной практике.

9. Назовите трипептид, например:

 

H₃C-CH-CH₂-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-COOH

| | | |

CH₃ NH₂ CH₃ CH₂

|

CH₂-S-CH₃

-CH₂-CH-CO-NH-CH-CO-N

| | |

NH₂ (CH₂)₃ COOH

|

CH₂NH₂

 

10. Напишите трипептид: а) глицил-валил-изолейцин;

б) лейцил-тирозил-гистидин; в) аланил-метионил-триптофан и т.п.

11. Белки - основа жизненных процессов. Значение работ А.Я.Данилевского, Э.Фишера, Л.Полинга в формировании представлений о строении белков. Уровни структурной организации белковой молекулы.

12. Первичная структура, формирующие её связи. Зависимость биологических свойств белков от характера аминокислотной последовательности в полипептидной цепи (HbA, HbS).

13. Конформация пептидных цепей в белках: вторичная и третичная структуры, связи, определяющие эти структуры. Об-ратимая и необратимая денатурация белков; причины, значение.

14. Высшая форма организации белковой молекулы - четвертичная структура. Кооперативные изменения конформации протомеров (на примере гемоглобина и миоглобина).

15. Зависимость функциональных свойств белков от их конформации. Способность к специфическим взаимодействиям ("узнавание") как основа функционирования всех белков. Антигенные свойства белков.

16. Биологические функции белков. Различия белкового состава органов. Изменение белкового состава при онтогенезе и болезнях.

17. Классификация белков. Химия сложных белков. Важ-нейшие представители простых и сложных белков в организме человека.

18. Структурные белки. Классификация, особенности строения, распределение в тканях. Самосборка многомолекулярных белковых структур на примере коллагеновых волокон.

 

II.1. Работа № 1. ОСАЖДЕНИЕ БЕЛКОВ ПРИ КИПЯЧЕНИИ

Принцип метода основан на денатурации большинства белков при нагревании их растворов при температуре свыше 5О-6О⁰С, что приводит к потере растворимости, особенно в изоэлектрической точке.

Почти все белки свертываются и осаждаются при нагревании в нейтральной и слабокислой среде. В сильнокислых и щелочных средах растворы белков при кипячении денатурируют, но не коагулируют и могут дать осадок лишь при добавлении достаточного количества какой-либо нейтральной соли (NaCl, сернокислый аммоний и др.). Устойчивость белка в растворе зависит от приобретения (+) заряда в случае сильнокислой среды и усиления (-) заряда в щелочной среде.

 

+H⁺ -H⁺

H₃N⁺-CH-COOH H₃N⁺-CH-COO ^- H₂N-CH-COO ^-

^{| | |}

R R R

молекула заряжена цвиттерионная молекула заряжена

"+" форма аминокислоты "-"

рН = 2-3 рН = 4-9 рН = 9-10

(биполярная форма)

При понижении рН диссоциация карбоксильной группы подавляется и молекула становится положительно заряженной. При повышении pH происходит отрыв связанного протона аминокислоты и молекула приобретает отрицательный заряд. Более полное и быстрое осаждение происходит при достижении изоэлектрической точки. Изоэлектрической точкой называют такое значение рН, при котором суммарный электрический заряд белка равен нулю и, следовательно, белок при этом в электрическом поле теряет подвижность, т.е. остается на старте. Для большинства белков изоэлектрическая точка соответствует слабокислой среде (в пределах от 5,5 до 6,9).

Итак, важную роль в денатурации белков при нагревании играет концентрация водородных ионов, т.е. определенная реакция среды, и присутствие солей.

Порядок выполнения работы:

Реактивы (кап.)	Пробирки
1	2	3	4	5
1% раствор яичного белка
1% раствор CH3COOH	-				-
насыщенный раст-вор NaCl	-	-	-		-
10% раствор NaOH	-	-	-	-
КИПЯЧЕНИЕ
Реакция среды	Нейт-ральная	слабо-кислая	сильнокислая	сильнокислая, + электролит	щело-чная
РЕЗУЛЬТАТЫ:

ВЫВОД:

 

Работа № 2a. ОСАЖДЕНИЕ БЕЛКОВ СОЛЯМИ

ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

Принцип метода.

Осаждение белков солями тяжелых металлов в отличие от высаливания происходит при небольших концентрациях солей. Белки при взаимодействии с солями тяжелых металлов (свинца, меди, серебра, ртути и др.) адсорбируют их, образуя солеобразные и комплексные соединения, растворимые в избытке этих солей (за исключением солей AgNO₃, HgCl₂), но нерастворимые в воде.

Растворение осадка в избытке солей называется адсорбционной пептизацией. Данное явление происходит вследствие возникновения одноименного (+) заряда на частицах белка. Способность белка прочно связывать ионы тяжелых металлов в виде нерастворимых осадков в воде используется как противоядие при отравлении солями ртути, меди, свинца и др. Обычно применяют белки молока и яиц сразу после отравления, пока эти соли еще находятся в желудке и не успели всосаться. Вслед за введением белка у больного вызывают рвоту, чтобы удалить остатки яда из организма.

Порядок выполнения работы.

Реактивы (кап.)	Пробирки
1	2	3
а) Раствор яичного белка
1% раствор CuSO4		-	-
5% раствор Pb(CH3COO)2	-		-
5% pаствор AgNO3	-	-
РЕЗУЛЬТАТЫ:
б) продолжение опыта в тех же пробирках (добавить)
1% раствор CuSO4	5-10	-	-
5% pаствоp Pb(CH3COO)2	-	5-10	-
5% pаствоp AgNO3	-	-	5-10
РЕЗУЛЬТАТЫ:

ВЫВОД:

 

Работа № 2б. ОСАЖДЕНИЕ БЕЛКОВ КОНЦЕНТРИРОВАН-

НЫМИ МИНЕРАЛЬНЫМИ КИСЛОТАМИ

Принцип метода.

Концентрированные минеральные кислоты вызывают денатурацию белка и образуют комплексные соли белка с кислотами. В избытке всех минеральных кислот, за исключением азотной, выпавший осадок белка растворяется. Качественная реакция с концентрированной HNО₃ лежит в основе количественного определения белка в моче по методу Робертса-Столь-никова-Брендберга.

Порядок выполнения работы:

Реактивы (кап.)	I этап	II этап
Пробирки
Концентрированная HNO3		-		-
Концентрированная H2SO4	-		-
Раствор белка			-	-
Примечание: Раствор белка осторожно наслоить на кислоту по стенке пробирки, наклоненной под углом 450.
РЕЗУЛЬТАТЫ:

ВЫВОД:

 

 

 

Рис. 2. Наслаивание пробы на концентрированную кислоту:

1 -раствор белка; 2-кислота.

 

III.2. Контрольные вопросы.

Какие факторы удерживают белки в растворе?

Чем обусловлена реакция осаждения белков?

Что такое коагуляция белков? Виды коагуляции.

Что такое денатурация белка? Виды денатурации.

При каких условиях происходит: коагуляция

с денатурацией; коагуляция без денатурации;

денатурация без коагуляции?

Что такое адсорбционная пептизация?

Как используется в медицине реакция адсорбционной

пептизации?

Материал для самоподготовки: I а)1. с.19-74, 662-565. II, III.