Физико-химические свойства белков

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Физико-химические свойства белков

Содержание

2. Физико-химические свойства белков Молекулярная масса; Амфотерность; Наличие заряда, электрофорез; Растворимость, свойства белковых растворов Денатурация
3. Белки – амфотерные электролиты. Заряд белковой молекулы. Знак и величина заряда Б молекулы зависят от особенностей
4. ИЭТ – тот pH среды, при котором белок находится в изоэлектрическом состоянии. Заряд равен 0. ИЭТ
5. Методы разделения белков по заряду 1. Электрофорез – движение заряженных частиц в электрическом поле. Скорость движения
6. 2. Ионообменная хроматография Ионообменники Катионообменники (-) Карбоксиметил – целлюлоза (КМЦ) Анионообменники ДЭАЭ – целлюлоза ДЭАЭ –
7. 3. Изоэлектрическое фокусирование (электрофокусирование, изотахофорез) pH = pJ остановка движения О.Вестерберг амфолины (полиаминополикарбоновые кислоты)
8. Молекулярная масса белков Зависит от: Особенностей первичной структуры; Наличия четверичной структуры; Массы небелковой части (простой белок
9. Методы определения молекулярной массы белков Расчетные Вискозиметрические Осмометрические Оптические Гравиметрические (ультрацентрифугирование) Гельфильтрация Электрофорез (ЭФ) Ультрафильтрация
10. Методы определения (разделения) белков по массе Ультрацентрифугирование – гравиметрический метод 1913г. - Думанский, 1923г. – Сведберг
12. 2. Гельхроматография (гельфильтрация) Принцип антисита (медленно – мелкие, быстро – крупные молекулы)
13. 3. Диск-электрофорез в ПААГ в присутствии ДСН (додецилсульфат Na) Чем > мол. масса, тем. > пептидных
14. 4. Ультрафильтрация (молекулярные фильтры) Диализ – неспособность молекул белка проходить через полупроницаемые мембраны – способ очистки
15. Растворимость Зависит от: АК состава (чем больше полярных групп, тем больше растворимость) Особенностей организации молекулы (Г>Ф)
16. Влияет на растворимость: Ионная сила раствора: С – концентрация b - валентность 1. Концентрация нейтральных солей
18. 2. Температура
19. Методы фракционирования по растворимости: Изоэлектрическое осаждение Высаливание Осаждение водоотнимающими средствами (спирт, ацетон на холоду по Кону)
20. Свойства белков в растворе Медленно дифундируют Не проходят через полупроницаемые мембраны Опалесцируют Рассеивают свет Способны к
21. Нативный белок – белок с неизменной структурой и свойствами. Факторы денатурации: Физические (t, давление, УЗ) Химические
22. Химическая (ковалентная) модификация 1) Фосфатная модификация 2) Ацетатная модификация 3) Метилирование 4) Аминирование 5) АДФ-рибозилирование Химическая
23. Гомогенизация – разрушение ткани, клеток Экстракция – извлечение белка различными растворителями (вода, слабые солевые растворы) Разделение
24. Классификация белков По форме (Г и Ф) По степени сложности (простые и сложные) По растворимости (и
25. Белки Простые (протеины) Альбумины 60т pJ-4,7 Глобулины 160т pJ-6.8 Растительные: Глютелины Проламины Ядерные: Протамины 5-10т pJ-11,0
26. А – Н2О и крепкие солевые растворы >50%, 100% уменш. Г – н/р Н2О растворимы в
27. Сложные белки Хромопротеиды - окрашенные белки (chroma – краска) Гемопротеиды – Нв, миоглобин, каталаза, пероксидаза, цитохромы
28. Первичная структура ГЕМ – α – ГЕМ – β – 2 Вторичная структура – спирализованные сегменты
29. Третичная структура – формирование субъединиц, внутри каждой образуется «гидрофобный» карман, в котором располагается Гем, который удерживается
30. Четверичная структура – похожа на тетраэдр, субъединицы расположены попарно Между б и в – силы Ван
31. Производные гемоглобина Схема образования производных гемоглобина
32. Типы гемоглобинов Физиологические НвР (примитивный) эмбриональный Ε4? Е2α2 Говер–I Говер – II НвF (фетальный) у плода
33. Кровь взрослого человека НвА1 - 95 – 96% НвА2 – 2-3% НвF – 0,1 – 2%
34. Фосфопротеиды Небелковая часть – фосфорная кислота Постоянный фосфопротеид – казеин молока Временные фосфопротеиды – фосфатные модификации
36. Скачать презентацию

Слайд 2

Физико-химические свойства белков
Молекулярная масса;
Амфотерность;
Наличие заряда, электрофорез;
Растворимость, свойства белковых растворов
Денатурация

Слайд 3

Белки – амфотерные электролиты. Заряд белковой молекулы.
Знак и величина заряда Б

молекулы зависят от особенностей первичной структуры.
Протамины, гистоны (+), R - аргинин лизин

Заряд белковой молекулы можно менять, изменяя pH среды.

Слайд 4

ИЭТ – тот pH среды, при котором белок находится в изоэлектрическом

состоянии. Заряд равен 0.

ИЭТ (pJ) – паспортная характеристика, индивидуальная для каждого белка, зависит от первичной структуры.

А – 4,8; Г – 6,8; пепсин – 1,0; химотрипсин – 8,1; клупеин – 12,0

pH > pJ (-)
pH < pJ (+)
pH = pJ (0)

Знание ИЭТ важно для понимания особенностей первичной структуры, для понимания стабильности белка в растворе (pJ – Б.↓.)

Слайд 5

Методы разделения белков по заряду
1. Электрофорез – движение заряженных частиц в

электрическом поле.
Скорость движения зависит от:
Разности потенциалов;
Молекулярной массы;
Формы белковой молекулы;
Взаимодействия со средой движения;
pH и состава буфера.
Зональный ЭФ на носителях:( бумаге, агар-агаре, крахмале, ПААГ)

Белки плазмы крови:
Бумага – 5 (6)
Крахмал – 10
ПААГ – 15 – 20

Слайд 6

2. Ионообменная хроматография
Ионообменники
Катионообменники (-)
Карбоксиметил – целлюлоза (КМЦ)
Анионообменники
ДЭАЭ – целлюлоза
ДЭАЭ – сефадекс
А)

связывание по заряду
Б) элюция (снятие) раствором с другим pH

Слайд 7

3. Изоэлектрическое фокусирование (электрофокусирование, изотахофорез)
pH = pJ остановка движения
О.Вестерберг амфолины (полиаминополикарбоновые кислоты)

Слайд 8

Молекулярная масса белков
Зависит от:
Особенностей первичной структуры;
Наличия четверичной структуры;
Массы небелковой части (простой

белок или сложный)
Молекулярные массы некоторых белков:
Инсулин 5 733
Миоглобин кашалота 17 600
Пепсин 35 000
Альбумин яичный 46 000
Гемоглобин лошади 68 000
γ – глобулин человека 160 000
Каталаза 250 000
Фибриноген человека 450 000
Глутаматдетидрогеназа 1 000 000
Гемоцианин улитки 6 000 000
Вирус табачной мозайки 40 000 000

Слайд 9

Методы определения молекулярной массы белков
Расчетные
Вискозиметрические
Осмометрические
Оптические
Гравиметрические (ультрацентрифугирование)
Гельфильтрация
Электрофорез (ЭФ)
Ультрафильтрация

Слайд 10

Методы определения (разделения) белков по массе
Ультрацентрифугирование – гравиметрический метод
1913г. - Думанский,

1923г. – Сведберг
Фактор разделения – относительное центробежное ускорение
Константа седиментации – 10-13 с = сведберг

R – газовая постоянная
Т – температура по Кельвину
D – коэффициент диффузии
P – плотность растворителя
σ – плотность белковых частиц

Слайд 11

Слайд 12

2. Гельхроматография (гельфильтрация)
Принцип антисита (медленно – мелкие, быстро – крупные молекулы)

Слайд 13

3. Диск-электрофорез в ПААГ в присутствии ДСН (додецилсульфат Na)
Чем > мол.

масса, тем. > пептидных связей > отрицательный заряд

Движение будет осуществляться в зависимости от массы (размера) молекулы

Слайд 14

4. Ультрафильтрация (молекулярные фильтры)
Диализ – неспособность молекул белка проходить через полупроницаемые

мембраны – способ очистки белка от низкомолекулярных соединений.

Слайд 15

Растворимость
Зависит от:
АК состава (чем больше полярных групп, тем больше растворимость)
Особенностей организации

молекулы (Г>Ф)
Свойств растворителя
Стабильность придают:
Заряд белковой молекулы
Наличие гидратной оболочки

Слайд 16

Влияет на растворимость:
Ионная сила раствора:
С – концентрация
b - валентность
1. Концентрация нейтральных

солей

Высаливание – осаждение белка из раствора солями щелочных и щелочноземельных металлов (NH4)2SO4, Na2SO4
Процесс обратимый.

Каждый белок высаливается при определенной ионной силе (концентрации соли) A – 100%, Г – 50% (NH4)2SO4

Слайд 17

Слайд 18

2. Температура

Слайд 19

Методы фракционирования по растворимости:
Изоэлектрическое осаждение
Высаливание
Осаждение водоотнимающими средствами (спирт, ацетон на холоду

по Кону)

3. pH
pH = pJ (0) изоэлектрическое осаждение

Слайд 20

Свойства белков в растворе
Медленно дифундируют
Не проходят через полупроницаемые мембраны
Опалесцируют
Рассеивают свет
Способны к

набуханию
Характеризуются высокой вязкостью
Обладают низким Росм и высоким Ронк
Поглощают УФ λ=280нм

Слайд 21

Нативный белок – белок с неизменной структурой и свойствами.
Факторы денатурации:
Физические (t,

давление, УЗ)
Химические (кислоты, щелочи, тяжелые металлы)
Биологические (протеолитические ферменты)
Признаки денатурации:
Потеря биологической активности;
Изменение конформации белковой молекулы;
Увеличение числа функциональных групп (появляются гидрофобные);
Уменьшение растворимости и осаждение;
Изменение вязкости, оптической активности, прозрачности растворов белка;
Изменение окрашиваемости (гистология);
Большая доступность действию протеолитических ферментов.

Денатурация – любое негидролитическое изменение структуры белка, приводящие к изменению его биологических и физико-химических свойств

Слайд 22

Химическая (ковалентная) модификация
1) Фосфатная модификация
2) Ацетатная модификация
3) Метилирование
4) Аминирование
5) АДФ-рибозилирование
Химическая модификация

– способ регуляции функциональной активности белка in vivo

Слайд 23

Гомогенизация – разрушение ткани, клеток
Экстракция – извлечение белка различными растворителями (вода,

слабые солевые растворы)
Разделение экстракта на индивидуальные белки (высаливание, pJ-осаждение, дифференциальное центрифугирование)
Различные виды хроматографии (ионообменная, аффинная, ЭФ, гельфильтрация)
Очистка (диализ, гельфильтрация, кристаллизация-высаливание, установка гомогенности)

Выделение и очистка белка

Слайд 24

Классификация белков
По форме (Г и Ф)
По степени сложности (простые и сложные)
По

растворимости (и другим физико-химическим свойствам)
По функциям
По вторичной и третичной структуре (α, β, α+β, α/β)
По месту локализации

Слайд 25

Белки
Простые
(протеины)
Альбумины 60т pJ-4,7
Глобулины 160т pJ-6.8
Растительные:
Глютелины
Проламины
Ядерные:
Протамины 5-10т pJ-11,0
Гистоны 10-20т pJ-9,5
Кислые белки pJ-4,5

Другие:
Протеиноиды

Сложные
(протеиды)

Слайд 26

А – Н2О и крепкие солевые растворы >50%, 100% уменш.
Г –

н/р Н2О растворимы в солевых растворах до 50%, 50% уменш.
Проламины – 60о – 80о спирт
Глютелины – разбавленные щелочи
Протамины (80% арг лиз) и гистоны (30% арг лиз) – белки основного характера
В основе классификации гистонов арг/лиз, 5 классов: Н, Н2а, Н2в, Н3, Н4
Гистоны – небелковая часть нуклеопротеидов (структурная и регуляторная функции)

Слайд 27

Сложные белки
Хромопротеиды - окрашенные белки (chroma – краска)
Гемопротеиды – Нв, миоглобин,

каталаза, пероксидаза, цитохромы
Простетическая часть – ГЕМ – металлопорфириновый комплекс
Нв = 96% глобин + 4% гем (глобин + 4 гема)
Глобин – белок с четверичной структурой, состоит из 4-х полипептидных цепочек
Нв А (взрослый) б2pб б – 141АК·2
574АК
в – 146АК·2

Слайд 28

Первичная структура
ГЕМ – α –
ГЕМ – β –
2
Вторичная структура

– спирализованные сегменты разной длины, соединенные неспирализованными (α – 7%, β – 8%)

полипептидные цепочки

Слайд 29

Третичная структура – формирование субъединиц, внутри каждой образуется «гидрофобный» карман, в

котором располагается Гем, который удерживается силами Ван дер Ваальса между неполярными участками Гема и гидрофобными радикалами АК. Кроме этого железо Гема 5-координационной связью с имидазольным радикалом гистидина в глобине.

Третичная структура

Слайд 30

Четверичная структура – похожа на тетраэдр, субъединицы расположены попарно
Между б и

в – силы Ван дер Ваальса
Между субъединицами одного типа:
Ионные
Солевые

Четвертичная структура

Модель гемоглобина (по Перутцу)

Слайд 31

Производные гемоглобина
Схема образования
производных
гемоглобина

Слайд 32

Типы гемоглобинов
Физиологические
НвР (примитивный) эмбриональный
Ε4? Е2α2
Говер–I Говер – II
НвF (фетальный) у плода

– 70%
Α2γ2
НвА1 взрослый
α2β2
НвА2 – α2σ2

Аномальные
Нв Н – в4
НвБарта – г4
Нв S – в в цепи глу(в) ? вал
Нв М – остатки гис ? тир = Fe+3 ? мет Нв

Слайд 33

Кровь взрослого человека
НвА1 - 95 – 96% НвА2 – 2-3% НвF – 0,1

– 2%

Мутации генов, кодирующих α и β цепи могут существенным образом сказываться на биологических функциях Нв. Известно более 100 мутантных Нв.
Гемоглобинопатия – патологическое состояние характеризующиеся изменением биологической функции Нв вследствие мутации – наследственного изменения структуры какой-либо цепи нормального Нв (молекулярная болезнь)
Талассемия – аномалия Нв, связанная с понижением скорости синтеза α цепи Нв (α-талассемия) или β цепи (β-талассемия).

Слайд 34

Фосфопротеиды
Небелковая часть – фосфорная кислота
Постоянный фосфопротеид – казеин молока
Временные фосфопротеиды –

фосфатные модификации белка
Фосфорилированный белок ⬄ дефосфорилированный белок (сложный) (простой)
Металлопротеиды
Содержат ионы одного или нескольких металлов
Fe+2 ферритин, трансферрин, гемосидерин
Zn+2 карбоангидраза, карбоксипептидаза
Cu+2 цитохромоксидаза
Mg+2 фосфотрансферазы (киназы)
Mn+2 аргиназа

Физико-химические свойства белков

Содержание

Физико-химические свойства белковМолекулярная масса;Амфотерность;Наличие заряда, электрофорез;Растворимость, свойства белковых растворовДенатурация

Белки – амфотерные электролиты. Заряд белковой молекулы.Знак и величина заряда Б

ИЭТ – тот pH среды, при котором белок находится в изоэлектрическом

Методы разделения белков по заряду1. Электрофорез – движение заряженных частиц в

2. Ионообменная хроматографияИонообменникиКатионообменники (-)Карбоксиметил – целлюлоза (КМЦ)АнионообменникиДЭАЭ – целлюлозаДЭАЭ – сефадексА)

3. Изоэлектрическое фокусирование (электрофокусирование, изотахофорез)pH = pJ остановка движенияО.Вестерберг амфолины (полиаминополикарбоновые кислоты)

Молекулярная масса белковЗависит от:Особенностей первичной структуры;Наличия четверичной структуры;Массы небелковой части (простой

Методы определения (разделения) белков по массеУльтрацентрифугирование – гравиметрический метод1913г. - Думанский,

2. Гельхроматография (гельфильтрация)Принцип антисита (медленно – мелкие, быстро – крупные молекулы)

3. Диск-электрофорез в ПААГ в присутствии ДСН (додецилсульфат Na)Чем > мол.

4. Ультрафильтрация (молекулярные фильтры)Диализ – неспособность молекул белка проходить через полупроницаемые

РастворимостьЗависит от:АК состава (чем больше полярных групп, тем больше растворимость)Особенностей организации

Влияет на растворимость:Ионная сила раствора:С – концентрацияb - валентность1. Концентрация нейтральных

2. Температура

Методы фракционирования по растворимости:Изоэлектрическое осаждениеВысаливаниеОсаждение водоотнимающими средствами (спирт, ацетон на холоду

Свойства белков в раствореМедленно дифундируютНе проходят через полупроницаемые мембраныОпалесцируютРассеивают светСпособны к

Нативный белок – белок с неизменной структурой и свойствами.Факторы денатурации:Физические (t,

Химическая (ковалентная) модификация1) Фосфатная модификация2) Ацетатная модификация3) Метилирование4) Аминирование5) АДФ-рибозилированиеХимическая модификация

Гомогенизация – разрушение ткани, клетокЭкстракция – извлечение белка различными растворителями (вода,

Классификация белковПо форме (Г и Ф)По степени сложности (простые и сложные)По

БелкиПростые(протеины)Альбумины 60т pJ-4,7Глобулины 160т pJ-6.8Растительные:ГлютелиныПроламиныЯдерные:Протамины 5-10т pJ-11,0Гистоны 10-20т pJ-9,5Кислые белки pJ-4,5

А – Н2О и крепкие солевые растворы >50%, 100% уменш.Г –

Сложные белкиХромопротеиды - окрашенные белки (chroma – краска)Гемопротеиды – Нв, миоглобин,

Первичная структураГЕМ – α – ГЕМ – β – 2Вторичная структура