Денатурация белков при нагревании

Белки денатурируют и выпадают в осадок при нагревании их растворов выше 50-60⁰С. Свернувшиеся белки не могут быть снова переведены в раствор, т.к. при нагревании нарушаются связи, стабилизирующие четвертичную, третичную и вторичную структуры белковых молекул, изменяются их физико-химические свойства, также снижается и гидратационная способность.

В изоэлектрическом состоянии при нагревании степень денатурации увеличивается, т.к. изоэлектрическая точка для большинства белков находится в слабокислой среде, то небольшое подкисление раствора белка способствует более полной его коагуляции.

Устойчивость белковых мицелл наблюдается в сильнокислой или щелочной среде даже при кипячении, так как молекулы белка, заряжаясь одноименно, отталкиваются друг от друга.

Добавление к сильнокислому раствору белков нейтральных солей при нагревании способствует осаждению белков вследствие дегидратирования их частиц.

Ход работы: 1)В пять пробирок вносят по 2 мл раствора яичного альбумина.

2) Белок в первой пробирке нагревают до кипения. Появляется осадок белка.

3) Во вторую пробирку добавляют одну каплю 1%-ного раствора уксусной кислоты и нагревают. Осадок выпадает быстрее, так как белок находится ближе к изоэлектрическому состоянию.

4) Добавляют в третью пробирку 0,5 мл 10%-ного раствора уксусной кислоты и нагревают. Осадок не образуется даже при кипячении.

5) В четвертую пробирку прибавляют 0,5 мл 10%-ного раствора уксусной кислоты, несколько капель насыщенного раствора хлористого натрия и нагревают. Образуется осадок белка.

6) В пятую пробирку прибавляют 0,5 мл 10%-ного раствора едкого натра и нагревают. Осадок белка не образуется и при кипячении.

Результаты наблюдений заносят в таблицу 2.

Осаждение белков концентрированными минеральными кислотами

Концентрированные минеральные кислоты (Н₂SO₄, НСl, НNО₃ и др.) вызывают необратимую денатурацию белков, следствием чего является агрегация белковых молекул и их осаждение.

Денатурирующее действие минеральных кислот объясняется их воздействием на функциональные группы белка. Минеральные кислоты, например, превращают отрицательно заряженную группу –СОО^- в незаряженную –СООН, что приводит к нарушению ионных связей (солевых мостиков) и, как следствие, к разворачиванию полипептидных цепей. При длительном воздействии концентрированными минеральными кислотами могут произойти гидролиз белка, а также реакции нитрования, окисления, сульфирования и т.д.

Ход работы. К 1 мл концентрированной Н₂SO₄ осторожно, под тягой, по стенке пробирки добавляют 1 мл раствора яичного альбумина так, чтобы не смешивать жидкости.

На границе соприкосновения двух жидкостей образуется белое кольцо выпавшего в осадок белка. При осторожном смешивании жидкостей осадок не исчезает.

Результаты заносят в таблицу 2.

Осаждение белков органическими кислотами

Белки из растворов необратимо осаждаются органическими кислотами. Трихлоруксусная кислота (ТХУ) ССl₃СООН и сульфосалициловая кислота С₆Н₃ОНСООНSО₃Н являются очень чувствительными, специфическими реактивами на белок и широко применяются с этой целью.

Осаждение белков ТХУ часто применяют для полного удаления (осаждения) белков из биологических жидкостей.

Ход работы. В одну пробирку вносят 1 мл раствора белка и добавляют несколько капель 10%-ного раствора ТХУ. Выпадает осадок.

В другую пробирку вносят 1-2 мл раствора белка и добавляют несколько капель сульфосалициловой кислоты. Выпадает осадок белка.

Результаты вносят в таблицу 2.

Осаждение белков солями тяжелых металлов

При действии небольших концентраций солей тяжелых металлов (Рb⁺², Аg⁺¹, Аs⁺³, Нg⁺², Сd⁺², Вi⁺³ и т.д.) на растворы белка происходит денатурация белковых молекул. Осаждение денатурированного белка обусловлено адсорбцией иона тяжелого металла на поверхности белковой молекулы и образованием не растворимых в воде комплексных соединений. Кроме того, тяжелые металлы нейтрализуют электрический заряд и изменяют четвертичную, третичную и вторичную структуры макромолекул белка, образуя связи между функциональными группами молекул.

Существуют определенные границы концентраций солей тяжелых металлов, при которых комплекс белка с солью тяжелого металла переходит в осадок либо находится в растворимом состоянии.

Ход работы. К 2 мл раствора яичного альбумина добавляют 5 капель 1%-ного раствора сульфата меди. Выпадает осадок, который растворяется в избытке (7-10 мл) раствора этой соли.

Результаты наблюдений заносят в таблицу 2.

Таблица 2 - Результаты наблюдений

Материалы и реактивы: раствор яичного альбумина 1% (см. приложение Б, п.4); 10%-ный раствор уксусной кислоты; 10%-ный раствор NаОН; 96%-ный этиловый спирт; 80%-ный ацетон; концентрированные кислоты Н₂SO₄, НСl, НNО₃; 1%-ный раствор сульфата меди; 10%-ный раствор ТХУ; насыщенный раствор NаСI.

Оборудование: пробирки обыкновенные; пипетки на 1–2 мл; спиртовка.

Контрольные вопросы

1.Что такое денатурация белка?

2. Какие Вы знаете денатурирующие факторы и каков механизм их действия?

3. Какие структуры белковых молекул изменяются при денатурации?

4. Является ли денатурация обратимым процессом?