Заряд белковой молекулы
Появление заряда на молекулах белков связано с его амфотерными свойствами (наличием кислотных и основных свойств). Группы, способные приобретать заряды, называются ионогенными. К ним относятся – СООН группы глютамата, аспартата, –NH2 группы лизина, аргинина, азот имидазольного кольца гистидина. В очень незначительной степени ионизируются –SH группы цистеина и –OH группы тирозина. Ионизация различных функциональных групп белка групп определяется рН среды. Ионизация кислотных групп (СООН - группы – доноры Н+). При рН = 2-4 половина карбоксильных групп в белках находится в ионизированном состоянии (–СОО-), половина – в неионизированном виде(– СООН). В силу этого при рН 2-4 карбоксильные группы придают белкам буферные свойства. При физиологических значениях рН в интервале 7, 35 – 7, 45 (более щелочная среда) преобладает ионизированная форма карбоксильных групп, придающая белковым молекулам отрицательный заряд. Ионизация щелочных групп ( NH2 -группы - акцепторы Н+) При рН около 10 половина аминогрупп белков ионизирована, а половина не ионизирована. При рН = 10 NH2 – группы придают белкам буферные свойства. Физиологическое значение рН близкое к 7, является более кислой средой, поэтому, при физиологических величинах рН преобладает ионизированная форма аминогрупп (NH3+), придающая белковым молекулам положительный заряд. Кислотно-основные свойства изучают особым методам потенциометрического титрования Изменение ионизации белка при разных значениях рН имеет вид графика, приведенного ниже. Из всех аминокислот только гистидин обладает буферными свойствами при рН = 6-7. Входя в состав белка гемоглобина, гистидин определяет его буферные свойства, необходимые для связывания кислорода.
Изменениями величины рН среды белок можно перевести в особое изоэлектрическое -электронейстральное состояние, в котором сумма положительных зарядов равна сумме отрицательных зарядов и молекула в целом электронейтральна (+ Н3N- белок - СОО-). Значение рН, при котором молекула белка электронейтральна, называется изоэлектрической точкой (ИЭТ). Для большинства белков изоэлектрическая точка находится в кислой среде (рН = 5-5, 5). В то же время для гистонов ИЭТ находится в щелочной среде (рН= 9-11). В изоэлектрическом состоянии белки менее устойчивы, чем при наличии зарядов, поскольку заряд белковой молекулы является фактором электростатического отталкивания белковых молекул, определяют ионные связи в белках и формируют наиболее устойчивую конформацию белковой молекулы.
|
