Опыт 1. Осаждение белков при нагревании

Большинство белков при нагревании подвергается необратимому осаждению (необратимой денатурации). Механизм тепловой денатурации заключается в перестройке пространственной структуры белковой молекулы, в результате которой белок теряет нативные свойства, поэтому резко уменьшается его растворимость. Некоторые белки, например яичный, при нагревании приобретают упругость. Процесс денатурации протекает постепенно и ускоряется с повышением температуры.

Наиболее полное и быстрое осаждение происходит в изоэлектрической точке, т.е. таком значении рН среды, когда белковые частицы нейтральны.

Почти все белки свертываются при нагревании в нейтральной или слабокислой среде.

В сильнокислых и щелочных средах растворы белков при кипячении не коагулируют и могут дать осадок лишь при добавлении достаточного количества какой-нибудь нейтральной соли (NaCl, NH₄Cl и др.) Добавление к растворам белка солей ускоряет процесс осаждения белка.

Добавление к растворам белка сахаров, многоатомных спиртов, альдегидов, аминов, кетонов защищает белки от свертывания В этом случае свертывание происходит при более высокой температуре и более продолжительном нагревании.

Устойчивость белка в растворе зависит от приобретения положительного заряда в сильнокислой среде и усиления отрицательного заряда в щелочной среде.

Полное и быстрое осаждение белков происходит при достижении изоэлектрической точки.

Изоэлектрической точкой называется такое значение pH, при котором частицы белка не передвигаются в электрическое поле ни к аноду, ни к катоду, и, следовательно, суммарный заряд их равен нулю.

Для большинства белков изоэлектрическая точка соответствует слабокислой среде (pH около 5,0), за исключением протаминов и гистонов, имеющих изоэлектрическую точку в щелочной среде (pH около 8,0). Это объясняется тем, что протамины и гистоны в отличии от других белков содержат избыток диаминомонокарбоновых кислот - аргинина, лизина, гистидина, обусловливающих щелочной характер белков.

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

 

Ход работы:

Сравнивают отношение к нагреванию нейтральных, слабокислых и сильнокислых солей, а также щелочных растворов белка.

В пять пробирок наливают по 5 капель 1%-ного раствора несолевого белка (без N aCl). В первой пробирке нейтральный раствор белка нагревают до кипения. Жидкость мутнеет, т.е. наблюдается опалесценция, поскольку разрушаются водные оболочки вокруг белка и происходит укрупнение взвешенных частиц. Мицеллы белка несут заряд и удерживаются во взвешенном состоянии.

Во второй пробирке раствор белка нагревают до кипения и прибавляют каплю 1%-ного раствора уксусной кислоты для слабого подкисления. При стоянии выпадает хлопъевидный осадок белка. Частицы белка теряют заряд, так как приближаются к изоэлектрическому состоянию.

В третью пробирку добавляют 5 капель 1%-ного раствора уксусной кислоты для получения сильнокислой реакции среды. При кипячении жидкости осадка не образуется, поскольку белковые мицеллы перезаряжаются и несут положительный заряд, что повышает их устойчивость.

В четвертую пробирку приливают 5 капель 1%-ного раствора уксусной кислоты и две капли насыщенного раствора NaCl и нагревают. Выпадает белый хлопъевидный осадок белка, так как частицы белка теряют заряд вследствие взаимодействия белка с разноименно заряженными ионами хлористого натрия.

В пятую пробирку добавляют 2 капли 2%-ного раствора гидроксида натрия, что создает щелочную среду. При кипячении жидкости осадка не образуется, поскольку в щелочной среде отрицательный заряд на частицах белка увеличивается.

Отметить положительный результат осаждения плюсом, а отрицательный - минусом. Запись в таблицу 4 результаты осаждения белков при кипячении в различных средах и указать в каждом случае причины появления или отсутствия осадка.

 

Таблица 4

Осаждение белка при кипячении в различных реакциях среды