загрузка...
 
СПОСОБЫ НЕОБРАТИМОГО ОСАЖДЕНИЯ БЕЛКА
Повернутись до змісту

СПОСОБЫ НЕОБРАТИМОГО ОСАЖДЕНИЯ БЕЛКА

Необратимое осаждение белка всегда является следствием его денатурации. Наиболее распространенным способом денатурации является нагревание (кипячение). При этом усиливается тепловое движение молекул, в том числе - подвижность отдельных частей белка относительно друг друга. Происходящее ослабление и даже разрыв слабых типов связей приводит к увеличению масштабов этих сдвигов. В результате нарушаются высшие структуры белка - четвертичная, третичная и даже вторичная.

Легче всего это происходит с глобулярными белками. Полипептидная цепь теряет свою упорядоченность, ее клубок разворачивается. Как следствие, на поверхность начинают выступать и гидрофобные структуры, ранее «замаскированные» в глубине молекулы. Это ведет к тому, что белковая молекула теряет свою безусловную гидрофильность и лишается гидратной оболочки. Поскольку нагревают белковый раствор обычно вблизи изоэлектрической точки, то и заряд белковой молекулы при этом отсутствует или не очень значителен. В отсутствие обоих факторов стабилизации белковые молекулы могут сближаться друг с другом, формируя крупные конгломераты (хлопья), видимые глазом. Их образованию способствует и неупорядоченное, хаотичное замыкание слабых типов связи, уже не только внутри молекулы, но и между развернутыми полипептидными цепями. Появившиеся хлопья укрупняются и оседают, особенно при последующем охлаждении раствора.

Достаточное прогревание растворов белка всегда ведет к денатурации. Однако осадок образуется не всегда. Если нагревание проводить в щелочной или в сильно кислой среде, то белок все равно денатурируется и утрачивает гидратную облочку, но сохраняет свой заряд (очень значительный в среде, далекой от р1). Поэтому выпадения белка в осадок не происходит даже после охлаждения раствора. Но это будет уже коллоидный раствор денатурированного белка, стабилизированный только электрическим зарядом каждой частицы. Убедиться в этом легко: при добавлении к охлажденному раствору соответственно кислоты или щелочи наступает образование осадка, усиливающееся по мере приближения pH раствора к р1 растворенного белка.

Устойчивость к нагреванию очень различна у разных белков. Некоторые из них денатурируются уже при 50-60°С, другие — только при более высокой температуре (например, при 80°С), а есть и такие, которые устойчивы даже в кипятке. Все зависит от стабильности внутримолекулярной организации белка, особенно от плотности его пространственной упаковки, характера и обилия нековалентных связей. Эти различия иногда используют в экспериментальной практике. Например, при 56°С в течение 30 мин полностью денатурируется компонент Clq - один из белков системы комплемента, сосредоточенных в плазме крови и играющих незаменимую роль в механизмах им- мунохимической защиты организма. Два других белка этой системы — фактор В и компонент С2 - денатурируются и тоже полностью теряют биологическую активность в результате 20-мин. прогревания при 50°С. Прогрев сыворотку крови в том или ином режиме, можно получить реагент, лишенный нативной формы соответствующего компонента комлемента и не способный осуществлять иммунный лизис клеток. Если к такому реагенту добавить порцию интересующей исследователя сыворотки, то логическая активность вновь станет проявляться. По количеству исследуемой сыворотки, необходимому для этого, можно судить о содержании в ней того компонента, активность которого отсутствует в использованном реагенте. Описанный способ широко применяется в биохимии и иммунологии: несмотря на технические трудности, он несравненно проще и доступнее любого другого метода количественного определения индивидуального белка в столь сложной белковой смеси, каковой является любой биологический объект.

Дифференцированная денатурация белков прогреваниием используется и в одном из способов консервирования пищевых продуктов

пастеризации. Предложенный Л.Пастером, он заключается в кратковременном (15-30 мин) выдерживании, например, молока при температуре 60-70°С. В таких условиях главный белок молока (казеиноген) сохраняет свою на- тивность, тогда как некоторые белки микробов денатурируются, что препятствует размножению микрофлоры и удлиняет сроки сохранности пищевого продукта (в стерильных, разумеется, условиях).

Помимо тепловой обработки, известны и другие способы необратимого осаждения белка Нередко они сопряжены с химическим преобразованием белковых молекул, что уже выходит за рамки понятия «денатурация». Обычно речь идет о сильно действующих реагентах: крепкие растворы серной и других сильных кислот, щелочей, ряда органических веществ (пикриновая и сульфосалициловая кислоты, фенол, некоторые алкалоидные реактивы). Однако один из таких способов следует рассмотреть подробнее. Это - осаждение белков солями тяжелых металлов (Иg, РЬ, Си и другие). Они легко образуют прочные связи с некоторыми функциональными группами белковых молекул, особенно с группами -Я#. В результате происходит грубая и необратимая деформация белка — его денатурация. Важно подчеркнуть, что эффект наступает даже при очень низких концентрациях таких солей. Поэтому- то они и ядовиты. Особенно сулема - хорошо растворимый хлорид ртути. Острое отравление ими угрожает самой жизни. При попадании таких ядов через рот обычное промывание желудка нежелательно, т.к. создает условия для лучшего их всасывания в пищеварительном тракте. Лучше всего быстро ввести в желудок раствор какого-нибудь белка (нативного!): молоко, белок сырого яйца, сыворотку или плазму крови, наконец. Катионы тяжелых металлов окажутся прочно связанными с белками, после чего можно промывать желудок. При хроническом отравлении малыми дозами денатурированные белки быстро расщепляются ферментами клеток, а освободившиеся катионы тяжелых металлов оказывают свое денатурирующее воздействие на новые белковые молекулы. И эта последовательность повторяется снова и снова. Отсюда - длительная задержка катионов тяжелых металлов в организме, трудность их выведения и кумулятивный эффект повторных доз.



загрузка...