Принципы методов диализа и хроматографии, их его практическое назначение

Диализ — очистка коллоидных растворов и субстанций высокомолекулярных веществ от растворённых в них низкомолекулярных соединений при помощи полупроницаемой мембраны. При диализе молекулы растворенного низкомолекулярного вещества проходят через мембрану, а неспособные диализировать коллоидные частицы остаются за ней. Простейший диализатор представляет собой мешочек из коллодия (полупроницаемого материала), в котором находится диализируемая жидкость. Мешочек погружают в растворитель (например, в воду). Постепенно концентрация диализирующего вещества в диализируемой жидкости и в растворителе становится одинаковой. Меняя растворитель, можно добиться практически полной очистки от нежелательных примесей. Скорость диализа обычно крайне низка. Процесс диализа основан на процессах осмоса и диффузии, что объясняет способы его ускорения. Применяют для очистки коллоидных растворов от примесей электролитов и низкомолекулярных неэлектролитов. Диализ применяют в промышленности для очистки различных веществ, например в производстве искусственных волокон, при изготовлении лекарственных веществ.

Гемодиализ - Кровь циркулирует вне тела пациента - она проходит через машину, которая имеет специальные фильтры. Кровь поступает из пациента через катетер (гибкая трубка), которую вставляют в вену. Фильтры делают то, что делают обычные почки; они отфильтровывают продукты жизнедеятельности из крови. Затем отфильтрованную кровь возвращают пациенту через другой катетер. Пациент, по сути дела, подключен к искусственной почке. Пациенты должны быть подготовлены для гемодиализа. Кровеносные сосуды, как правило, в руке, должны быть увеличены.

Разновидностью распределительной хроматографии является хроматография на бумаге, широко используемая в биохимических лабораториях, в том числе клинических, для разделения пептидов, аминокислот и других веществ. В качестве стационарной фазы при этом служит вода, адсорбированная целлюлозными цепями фильтровальной бумаги. Образец помещают на одном конце бумажной полосы, этим же концом бумагу погружают в подходящую смесь органических растворителей.. При движении растворителя по бумаге благодаря силе капиллярности происходит разделение компонентов смеси. Проявленную хроматограмму высушивают, а местоположение каждого из разделяемых веществ определяют химическими или физико-химическими методами.

Ионообменная хроматография. Ионообменные смолы являются полимерными органическими соединениями, содержащими функциональные группы, способные вовлекаться в ионный обмен. Различают положительно заряженные анионообменники, представленные органическими основаниями и аминами, и отрицательно заряженные катионообменники, содержащие фенольные, сульфо- или карбоксильные группы.

Новейшие методы ионообменной хроматографии, в частности высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ), широко используются в фармакологии (при создании и определении лекарственных веществ), в клинической биохимии (при определении биологически активных веществ в физиологических жидкостях), в биотехнологических процессах и производствах и других областях: они позволяют определять вещества в нано-, пико- и фемтаграммных количествах.

15. Классификация белков. Простые белки общая характеристика альбуминов, глобулинов, гистонов, протаминов и глютелинов.

В организме человека содержится свыше 50 000 индивидуальных белков, отличающихся первичной структурой, конформацией, строением активного центра и функциями. В основе имеющихся классификаций лежат разные признаки. Так белки можно классифицировать: по форме белковых молекул (глобулярные – округлые или фибриллярные – нитевидные), по молекулярной массе (низкомолекулярные, высокомолекулярные), по выполняемым функциям (транспортные, структурные, защитные, регуляторные), по локализации в клетке (ядерные, цитоплазматические, лизосомальные), по структурным признакам и химическому составу белки делятся на две группы: простые и сложные.

Простые белки представлены только полипептидной цепью, состоящей из аминокислот. Сложные белки имеют в своем составе белковую часть и небелковый компонент (простетическую группу).

К простым белкам относят гистоны, протамины, альбумины и глобулины, проламины и глютелины, протеиноиды.

Гистоны - тканевые белки многочисленных организмов, связаны с ДНК хроматина. Это белки небольшой молекулярной массы. По электрохимическим свойствам относятся к белкам с резко выраженными основными свойствами (поликатионные белки). Гистоны имеют только третичную структуру, сосредоточены в основном в ядрах клеток. Связь гистон-ДНК электростатическая, так как гистоны имеют большой положительный заряд, а цепь ДНК-отрицательный. В составе гистонов преобладают диаминомонокарбоновые аминокислоты аргинин, лизин. Основная функция гистонов - структурная и регуляторная. Структурная функция состоит в том, что гистоны участвуют в стабилизации пространственной структуры ДНК, а следовательно, хроматина и хромосом. Регуляторная функция заключается в способности блокировать передачу генетической информации от ДНК к РНК.

Протамины - своеобразные биологические заменители гистонов, но отличаются от них составом и структурой. Это самые низкомолекулярные белки, обладают резко выраженными основными свойствам из-за большого содержания в них аргинина (80%). Протамины - поликатионные белки. Они связываются с ДНК в хроматине спермиев и находятся в молоках рыб. (Скумбрин - из молоки скумбрии). Протамины делают компактной ДНК сперматозоидов, т.е. выполняют структурную функцию, однако не выполняют регуляторную.

Альбумины и глобулины. А и Г белки, которые есть во всех тканях. Сыворотка крови наиболее богата этими белками. Содержание альбуминов в ней составляет 40-45 г/л, глобулинов 20-30 г/л, т.е на долю альбуминов приходится более половины белков плазмы крови.

А-белки относительно небольшой молекулярной массы, они имеют отрицательный заряд и кислые свойства, содержат много глутаминовой аминокислоты. Это сильно гидратированые белки, поэтому они осаждаются только при большой концентрации водоотнимающих веществ.Благодаря высокой гидрофильности, небольшим размерам молекул, значительной концентрации альбумины играют важную роль в поддержании осмотического давления крови. Характерным свойством альбуминов является их высокая адсорбционная способность. Они адсорбируют полярные и неполярные молекулы, выполняя транспортную роль. Это неспецифические переносчики они транспортируют гормоны, холестерол, билирубин, лекарственные вещества, ионы кальция. Связывание и перенос длинноцепочных жирных кислот - основная физиологическая функция сывороточных альбуминов. Альбумины синтезируются преимущественно в печени и быстро обновляются, период их полураспада 7 дней.

 

Г - белки с большей молекулярной массой. Глобулины слабокислые или нейтральные белки. Некоторые из глобулинов обладают способностью к специфическому связыванию веществ (специфические переносчики). Возможно фракционирование белков сыворотки крови на альбумины и глобулины методом высаливания с помощью (NH4)2SO4. В насыщенном растворе осаждаются альбумины как более легкая фракция, в полунасыщенном – глобулины.

Глютелины – растительные белки, не растворимые в воде, в растворах солей, этаноле. Они растворимы в слабых щелочах.

16. Сложные белки, общая характеристика, классификация.

Сложные белки кроме полипептидных цепей содержат в своем составе небелковую (простетическую) часть, представленную различными веществами.

Классификация сложных белков зависит от строения простетической группы.

-Гликопротеины (содержат углеводы).

-Липопротеины (содержат липиды).

-Фосфопротеины (содержат фосфорную кислоту).

-Хромопротеины (содержат окрашенную простетическую группу).

-Металлопротеины (содержат ионы различных металлов).

-Нуклеопротеины (содержат нуклеиновые кислоты).

-Гликопротеины. Простетические группы этих белков представлены углеводами и их производными.

У сложных белков, кроме белковой цепи, имеется дополнительная небелковая группа. Она называется лиганд, то есть молекула, связанная с белком. В случае если лиганд несет структурную и/или функциональную нагрузку, он называется простетической группой. В роли лиганда могут выступать любые молекулы: 1)молекулы, выполняющие в белке структурную функцию – липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты, минеральные элементы, какие-либо другие органические соединения: гем в гемоглобине, углеводы в гликопротеинах, ДНК и РНК в нуклеопротеинах, медь в церулоплазмине, 2)переносимые белками молекулы: железо в трансферрине, гемоглобин в гаптоглобине, гем в гемопексине, 3)субстраты для ферментов – любые молекулы и даже другие белки.