Електрофореза на протеини - Студопедия
Основен протеин
+ NH 3 - протеин - COO - + OH - + NH 3 - протеин - COO - + OH - NH 2 - протеин -COO -
Воден разтвор pH=p IpH>gt; пи
Твърде много основа
Основният протеинов протеин е отрицателно зареден
Положително зареден в кисела среда
+ NH 3 - протеин - COO - + H + + NH 3 - протеин - COOH
pH 10) протеините са отрицателно заредени, протеинът има неутрален заряд в изоелектричната точка, който всеки протеин има свой собствен. Протеиновите разтвори в изоелектричната точка имат най-малка стабилност. Протеините се комбинират в по-големи частици, започва утаяване (отлагане) под въздействието на собствената си гравитация.
Стойността на pH на кръвта е 7,4, кръвта съдържа главно киселинни протеини
При наличие на заряд протеините се движат в електрическо поле. Протеиновите смеси могат да бъдат разделеничрез електрофореза- насочено движение на протеини от един електрод към друг под въздействието на постоянен електрически ток. Скоростта на движение зависи от масата на протеина и големината на неговия заряд.
Методът на електрофорезата се използва широко в медицината, биохимията, биологията за изследване на ензими, тъканни и плазмени протеини, при производството на лекарства с протеинова природа.
8.4.2. Денатурация на протеин
Макроструктурата на протеина е много чувствителна към промените в условията на околната среда, в които протеинът съществува.
В белтъчната молекула има постоянен баланс между силите, които образуват третичните (кватернерните) и силите на отблъскване. които възникват в самата молекула и при взаимодействие с околната среда. Ако този баланс бъде нарушен, кватернерната, третичната и дори вторичната структура се променят (с изключение на първичната!).
Настъпва загуба на естествените свойства на протеина - денатурация.
Денатурацията може да бъдеобратима и необратима.
Честоочевидната последица от денатурацията на протеинаеутаяванетона протеина от разтвора.
Често срещаните фактори на денатурация са:
а) промяна на температурата. Повишаването на температурата води до необратима денатурация, повечето от протеините на човешкото тяло губят своята активност при температури над 50 0 С, а кръвните протеини дори при 43-45 0 С. На това се основава стерилизацията на лекарства и пастьоризацията на хранителните продукти.
При понижаване на температурата денатурацията е обратима.
Биологичният протеинов материал може да се съхранява дълго време при ниски температури
(кръв, тъканни проби, разтвори на протеинови хормони, защитни γ-глобулини,
b) промяна в pH на средата. При промяна на рН на средата се променя естеството на йонизацията на киселинните и основните групи в радикалите, променя се естеството на йонното взаимодействие и броят на водородните връзки - променя се пространствената структура на протеина и организацията на неговите активни центрове. Човешкото тяло поддържа киселинно-алкална хомеостаза. Стойността на pH на кръвта, равна на 7,4, осигурява биологичната активност на всички протеинови молекули, необходими на тялото.
c) действието на окислители и редуциращи агенти. Съотношението на редуцирани тиолови групи и дисулфидни връзки се променя, което води до промяна в третичната структура на протеина. Свободните тиолови групи на протеини също се намират в активните центрове на ензимите, участват в химични реакции (образуването на тиополиацетали става в процеса на окисляване на биоактивни алдехиди в карбоксилни киселини. Вижте темата "Механизми на реакциите. Реакции на нуклеофилно добавяне")
Лечебнипрепарати с редуциращи свойства. се използват в медицината за поддържане на протеиновата структура (аскорбинова киселина - витамин С, разтвор на натриев тиосулфат). За химическо вълнене се използват лекарства, които създават допълнителни дисулфидни връзки; косата след фиксиране на кръгла пръчка (къдрици) става къдрава.
г) йони на тежки метали (олово, мед, живак, цинк), които образуват соли с тиолови групи на повърхността на белтъчната молекула. Поглъщането на соли на тежки метали в стомашно-чревния тракт и след това тяхното усвояване в кръвта причинява сериозни последствия. Правете разлика между хронично излагане и остро отравяне. Заболяването "сатурнизъм", свързано с натрупване на оловни йони в човешкото тяло, е придружено от тежки патологични промени в централната нервна и кръвоносна система. Отравянето с живачни йони е придружено от ранно стареене на тялото и бързо води до смърт (в древни времена е било типично за иконописците, които са използвали червена боя HgS цинобър, а за тънък, прецизен удар те винаги са вземали четка в устата си, за да получат остър връх на четката).
Във връзка с подобния токсичен ефект на оловото, етилирането на бензина е забранено.
д)наличието на различни повърхностно активни вещества, детергенти, които влияят на хидрофобното взаимодействие в протеиновата молекула. Хидролизата на фосфолипидите в състава на мембраната се придружава от образуването на соли на висши карбоксилни киселини - повърхностноактивни вещества, което води до загуба на еластичните свойства на мембраната (промяна в "течността" на мембраната).
g)действието на електролитите, които разрушават хидратната обвивка на протеина(процесът на "изсоляване"). Това е в основата на препоръките за гаргара със солеви разтвори по време на заболяване и впревантивни цели. Още в древността са знаели, че заспиването със сол (най-силната болка!) На огнестрелна или порезна рана в бойни условия предотвратява развитието на гангрена.
з)физични въздействия(ултразвук, лазерно въздействие, електрокоагулация. ). Използва се за медицински цели в козметологията, лечение на кожни, зъбни заболявания, в хирургията за спиране на кървене. В съвременните медицински технологии се използва лазерен лъч.
8.5.Качествени реакции за откриване на протеини в биологични обекти.
Биуретова реакция -открива пептидни връзки. Добавянето на Cu(+2) йон в алкална среда е придружено от развитие на оцветен виолетов цвят. Интензитетът на цвета е пропорционален на броя на пептидните връзки (съдържанието на протеин в биологичната течност). В биохимичната лабораторна диагностика, базирана на биуретовата реакция, се използват методите на Folin или Lowry.
Ксантопротеинова реакция-под действието на азотна киселина и последващо нагряване на сместа се получава жълта утайка. Открива ароматни аминокиселини в протеини (фенилаланин и тирозин)
Подробни методи са дадени в "Работилница по биоорганична химия"
8. 6. Приложение. Историята на развитието на протеиновата химия
Терминътпротеинов (albumineise) е използван за първи път от френския химик Ф. Кене през 1747 г. Така те започват да наричат всички биологични течности на тялото по аналогия с яйчен белтък. "Енциклопедията" на Д. Дидро и Ж. Д'Аламбер от 1751 г. обяснява този термин точно по този начин. Впоследствие започват систематични изследвания на протеините.През 1759г. А. Кесел-Майер изолира глутен от растения през 1762 г. А. Халер изследва процеса на образуване и коагулация на млечен казеин през 1777 г. A. Touveneel, който е работил вПетербург, нарича извара протеиновата част на млякото. През същия период френският химик А. Фуркроа доказва единната химическа природа на протеините от растителен и животински произход.
През 1803 г. физикът и химикът Дж. Далтън (той притежава формулировката на закона за множеството съотношения, изучаването на газовите закони и описанието на дефект на цветното зрение) приписва протеините на азотсъдържащи съединения. През 1810г известен на всички ученици, J. Gay-Lussac проведе химичен анализ на кръвния фибрин. Смята се, че A. Braconno е първият, който извършва хидролиза на протеини през 1820 г. и получава аминокиселини, включително глицин и левцин.
Първата теория за структурата на протеините принадлежи на химика G. Mulder, той я формулира през 1836 г. Той предположи, че има минимална структурна единица, от която са изградени всички протеини, съставът (2 C8 H12 N2 + S0) и го наречепротеин.
По-късно теорията е опровергана, но терминът остава и навлиза твърдо не само в научния език на химиците.
През 1882г. В. Дал в "Тълковния речник на българския език" обяснява думатапротеин - вещество, намиращо се в животинските тъкани.
В книгата на Д. И. Меделев (2-ро издание, Санкт Петербург, Издателство на Асоциацията "Обществена полза" 1863) се споменават терминитепротеини ипротеинови вещества:
„От органичните вещества, общи за всички организми са протеинови или протеинови вещества, които се отличават със сложен състав, способност лесно да се променят и дори да допринасят за промяната на други вещества. Протеиновото вещество, което предизвиква тези промени, се наричаензим” (правописът е запазен).
Близо до откриването на структурата на протеина е българският биохимик А.В. Данилевски
(1838 - 1923), който изучава много ензими и проблема с храненето.
През 1902 г. работата на Т. Курциус върху синтеза на пептиди доведе до създаването на пептидна хипотеза: „всички протеини се състоят от аминокиселини, свързани помежду си чрез връзка
„Пептидната теория“ е окончателно формулирана от Е. Фишер и В. Хофмайстер (Нобелова награда на Е. Фишер през 1902 г.)
Успешното изследване на състава на протеините започва благодарение на работата на английския биохимик Ф. Сангер, който през 1945 г. разработва метод за определяне на аминокиселинната последователност (носител на Нобелова награда 1958 г., 1980 г.) и С. Мур, който проектира автоматичен анализатор на аминокиселини през 1958 г. (Нобелова награда 1972 г.)
Структурата на пептидната група стана възможна за изследване след откриването на метода за рентгенов дифракционен анализ.
Теорията за а-спиралната структура - и терминът "вторична структура" на протеина е създаден от L. Pauling (1951 г. заедно с R. Corey). Л. Полинг - носител на Нобелова награда (по химия 1954 г., свят 1962 г.).
Структурата на "сгънатия" лист е исторически открита по-рано от W. Astbury в
1941 по време на рентгенови дифракционни изследвания на кератинов протеин
Терминът "кватернерна" структура е въведен през 1958 г. от английския кристалограф J. Bernal в допълнение към приетите концепции за първична, вторична и третична структура, а през 1965 г. J. Monod въвежда понятието "протомер", за да назове най-малката структурна единица на сложна протеинова молекула (по-често сега наричана "субединица")
Методът на рентгеновия дифракционен анализ дълго време остава най-точният за дешифриране на пространствената структура на протеина: през 1936 г. Дороти Ходжкин изследва и предлага пространствената структура на инсулина, през 1960 г.-D.K.Kandrew - пространствената структура на миоглобина. Сега се използват компютърно моделиране и инструментални методиизследвания: ЯМР методи
(ядрен магнитен резонанс), PMR протонен магнитен резонанс).
1. Анализът на дипептида показа, че той се състои от две различни аминокиселини: глицин и аланин. Колко различни дипептиди могат да бъдат направени?
2. Трипептидът се състои от две аминокиселини: глицин и аланин. Запишете всички възможни варианти на структурата на този трипептид.
3. Последователността на аминокиселините в трипептида: ала - глу - вал. Определете средата на неговия воден разтвор и заряда на пептида в разтвора.
4. Последователността на аминокиселините в пептида gly - lys - ser. Този пептид е в кисел разтвор, pH = 3,5.Определете заряда на пептида.
5. Пептиден състав asp - arg - фен е в разтвор в изоелектричната точка.
Съставете трипептидната формула и определете диапазона на изоелектричната точка (киселинна, неутрална, алкална). Каква среда трябва да се създаде, за да може този трипептид да се придвижи към катода по време на електрофореза?
6. Трипептид глутатион - антиоксидант на кръвта и тъканите - състои се от последователно свързани аминокиселини: γ-глутамат-цистеин-аланин. Запишете формулата на съединението и реакцията на окисление на това съединение с водороден пероксид. .
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката:
Деактивирайте adBlock! и обновете страницата (F5)наистина е необходимо