Как найти относительную молекулярную массу белка

Молекулярная масса и размеры белков. Методы определения молекулярной массы белков. Необходимость применения комплекса методов для точной оценки молекулярной массы белков

Белки относятся
к высокомолекулярным соединениям, в
состав которых входят сотни и даже
тысячи аминокислотных остатков,
объединенных в макромолекулярную
структуру. Молекулярная масса белков
колеблется от 6000 (нижний предел) до
1000000 и выше в зависимости от количества
отдельных полипептидных цепей в составе
единой молекулярной структуры белка.
Такие полипептидные цепи называются
субъединицами. Их молекулярная масса
варьирует в широких пределах: от 6000 до
100000 и более. Для выражения молекулярной
массы белков используют также специальную
единицу – дальтон.

Дальтон (Да) –
единица массы, практически равная массе
атома водорода (т.е. 1,0000 по шкале атомных
масс). Терминами «дальтон» и «молекулярная
масса» пользуются как взаимозаменяемыми:
например, белок в 20000 дальтон имеет
молекулярную массу 20000. Наименование
дано в честь Джона Дальтона, разработавшего
атомарную теорию строения материи.
Килодальтон (кДа) – единица массы, равная
1000 дальтон. Масса большинства белков
лежит в пределах от 10 до 100 кДа.

Аминокислотный
состав и последовательность аминокислот
выяснены для многих тысяч белков. В
связи с этим стало возможным вычисление
их молекулярной массы химическим путем
с высокой точностью. Однако для огромного
количества встречающихся в природе
белков химическое строение не выяснено,
поэтому основными методами определения
молекулярной массы все еще остаются
физико-химические методы (гравиметрические,
осмометрические, вискозиметрические,
электрофоретические, оптические и др.).
На практике чаще всего используются
методы седиментационного анализа,
гель-хроматография и гель-электрофорез.

При определении
молекулярной массы белков методами
седиментационного анализа используют
аналитические ультрацентрифуги (первая
ультрацентрифуга была сконструирована
в 1923 г. Т. Сведбергом), в которых удается
создать центробежные ускорения (g), в
200000 и более раз превышающие ускорение
земного притяжения. Обычно молекулярную
массу вычисляют по скорости седиментации
молекул белка или седиментационному
равновесию. По мере перемещения молекул
от центра к периферии образуется резкая
граница «растворитель-белок»
(регистрируется автоматически). Оптические
свойства растворителя и белка используются
при определении скорости седиментации;
которую выражают через константу
седиментации s, зависящую как от массы,
так и от формы белковой частицы:

v

S = —— ,

ω² ∙ r

где v – скорость
перемещения границы растворитель-белок,
см/с; ω – угловая скорость ротора, рад/с;
r – расстояние от центра ротора до
середины ячейки с раствором белка, см.
Константа седиментации имеет размерность
времени (ее выражают в секундах). Величина
константы седиментации, равная 1·10^–13
с, условно принята за единицу и названа
сведбергом (S). Значения констант
седиментации большинства белков лежат
в пределах 1–50 S, хотя в ряде случаев эти
значения превышают 100 S.

Для вычисления
молекулярной массы, помимо константы
седиментации, необходимы дополнительные
сведения о плотности растворителя и
белка и другие согласно уравнению
Сведберга:

RTS

M = ————

D (1- v ρ)

где R – газовая
постоянная, эрг/(моль∙гр.); Т – абсолютная
температура (по шкале Кельвина); S
– константа седиментации; ρ – плотность
растворителя; v – парциальный удельный
объем молекулы белка; D ‒ коэффициент
диффузии.

Определение
молекулярной массы белков методом
ультрацентрифугирования требует много
времени и дорогостоящей аппаратуры.
Поэтому в последние годы разработаны
простые методы (гель-хроматография и
электрофорез).

Гель-хроматографию
проводят при заполнении колонки пористым
гелем сефадекса. Через колонку пропускают
ряд белков с известной молекулярной
массой и строят график зависимости
логарифма молекулярной массы от значений
их элюционных объемов. Между логарифмом
молекулярной массы белка, имеющего
сферическую форму, и элюционным объемом
существует прямая зависимость. Легко
определить молекулярную массу исследуемого
белка, зная его объем элюции.

Второй разновидностью
этого метода является тонкослойная
гель-хроматография. Длина пробега белка
через тонкий слой сефадекса находится
в логарифмической зависимости от его
молекулярной массы (рис.7.1).

Рис.7.1. Зависимость
между длиной пробега белковых частиц
при гель-хроматографии в тонком слое
сефадекса G-150
и их молекулярными массами

При использовании
диск-электрофореза в полиакриламидном
геле строят график зависимости между
логарифмом молекулярной массы
калибровочных белков и подвижностью
белковых частиц в полиакриламидном
геле, а затем, определив подвижность
исследуемого белка, по графику находят
его массу (рис.7.2).

Рис.7.2. Зависимость
между молекулярной массой и относительной
подвижностью белка при диск-электрофорезе
в полиакриламидном геле. присутствии
додецилсульфата натрия

Электрофорез
проводят в присутствии детергента –
додецилсульфата натрия (SDS), т.к. только
в этом случае наблюдается прямая
пропорциональная зависимость между
логарифмом молекулярной массы и
подвижностью белков.

Додецилсульфат
натрия

Соседние файлы в предмете Биохимия

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

АЛГОРИТМ
ФОРМИРОВАНИЯ УМЕНИЙ

ИСПОЛЬЗОВАТЬ
ЗНАНИЯ ПРИ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ ПО МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ

Одним
из важных задач школьного курса «Биология» является формирование у учащихся
общеучебных и специальных умений. Умение решать задачи – один из объективных
критериев оценки глубины усвоения материала.

Практическое
применение полученных знаний при решении задач способствует развитию
логического мышления, творческой, аналитическом подходе к решению поставленного
вопроса или проблемы в целом, что особенно важно для будущих работников
современных отраслей производства, сельского хозяйства, медицины.

Представленный
материал предназначен для учителей биологии, старшеклассников, абитуриентов.

единицы
измерения

В
биологии используются основные и производные единицы международной системы
единиц : длины, массы, энергии, работы, теплоты и т.д..

Единицы длины – метр (м).1 м = 10 дм = 100
см = мк = нм, 1 нм = м.

Единицы массы – килограмма (кг).1 кг = г
(г); 1 г = нг (нанограммов);

1 Дальтон – единица молекулярной массы,
равной массе атома водорода.

Единица энергии, работы и количества
теплоты – джоуль (Дж).

1 Дж = эрг = 0,2388 кал; 1 кал = 4,1868
Дж.

В процессе решения любой задачи выделяют
определенные этапы.

Анализ задачи.
Внимательно прочитайте содержание задачи, осмыслите ее и определите:

 к какому разделу или теме относится
задача,

 найдите, что дано и что необходимо
найти.

1. Сокращенная запись условия.

 С помощью условных обозначений коротко
запищит, что дано и что нужно найти (как на уроках химии или физики).

 Подумайте, какие из постоянных известных
вам величин можно использовать при решении задачи, запишите их.

2. Оформление записи задачи.

Место, что осталось после короткого записи
условия задачи, условно разделите на две части. В левой части запишите данные,
которые вы будете использовать, в правой – решение. Действий в задаче может
быть несколько. Записывайте их так: 1) …; 2) …; 3) … и т.д.

3. Решение задачи.

 Решайте задачу поэтапно.

 На каждом этапе кратко сформулируйте
вопрос.

 Тщательно проверяйте результаты
расчетов.

 Проверьте всю ли информацию из условия
задачи использовали.

 При необходимости выберите другой способ
решения.

4. Завершающий этап.

Проверьте правильность решения в целом,
сформулируйте и запишите окончательный ответ.

Примеры решения задач на
молекулярные основы НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

При
решении таких задач необходимо помнить, что:

•
длина одного нуклеотида, или расстояние между двумя соседними вдоль оси ДНК,
составляет 0,34 нм;

•
средняя молекулярная масса одного нуклеотида 345 условных единиц;

•
средняя молекулярная масса одной аминокислоты равна 100 условных единиц;

•
молекула белка в среднем состоит из 200 аминокислот;

•
каждую аминокислоту в белковой молекуле кодирует триплет нуклеотидов
и-РНК (во время трансляции);

•
для определения длины гена (l) учитывают количество нуклеотидов, которая
содержится в одной цепи ДНК;

•
для определения молекулярной массы гена (Mr) учитывают количество нуклеотидов,
содержится в двух цепях ДНК;

•
трансляция осуществляется согласно генетическим кодом;

•
для всех ДНК выполняется правило Чаргаффа: А = Т; Г = Ц;

•
А + Г = Т + Ц (содержание пуриновых азотистых оснований – аденина и гуанина –
равна содержания пиримидиновых азотистых оснований – тимина и цитозина);

•
сумма всех нуклеотидов в молекуле ДНК или РНК (А + Т + Г + Ц или А + В + Г + Ц)
составляет 100%.

Задача
1.

На
фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в последовательности,
показанной ниже.

…
АГТАЦГГЦАТГТАГЦ …

1.
Нарисуйте схему структуры двухцепочечной молекулы ДНК.

2.
Какова длина в нанометрах этого фрагмента?

3.
Какова масса двухцепной фрагмента?

решение

1.
Руководствуясь свойством ДНК, способностью к самовоспроизведению (репликации),
в основе которого лежит комплиментарность, запишем схему двухцепочечной ДНК:

ДНК:

А Г Т -А Ц Г -Г Ц А -Т Г Ц -А Г Ц-

Т Ц А – Т Г Ц – Ц Г Т – А Ц Д – Т Ц Г –

2.
Длина одного нуклеотида, или расстояние между двумя соседними вдоль оси ДНК,
составляет 0,34 нм. Длина двухцепочечной фрагмента равна длине одной цепи.

L = 15 х 0,34 = 5,1 (нм) (15
– количество нуклеотидов в одной цепи).

3.
Средняя молекулярная масса одного нуклеотида 345 условных единиц, молекулярная
масса фрагмента ДНК:

Мr
= 345 х 15 = 5175 (а.о.м) (30 – количество нуклеотидов в двух цепях).

Ответ.
Вторая цепь фрагмента ДНК имеет следующую структуру: ТЦА – ТГЦ – ЦГТ – АЦГ –
ТЦГ; длина фрагмента ДНК – 5,1 нм; молекулярная масса фрагмента ДНК – 5175
а.е.м.

Задача
2.

Фрагмент
первой цепи ДНК имеет такую нуклеотидную последовательность: ТАЦАГАТГГАГТЦГЦ.
Определите последовательность мономеров белка, закодированного фрагментом
второй цепи ДНК.

решение

ДНК:
– ТАЦ – АГА – ТГГ – АГТ – ЦГЦ-

       
– АТГ – ТЦТ – АЦЦ – ТЦА – ГЦГ-

иРНК:
– УАЦ – АГА – УГГ – АГУ – ЦГЦ-

Белок:
– тир – арг – трип – ср – арг-

Ответ.
Последовательность мономеров белка: тирозин – аргинин – триптофан – серин –
аргинин.

Задача
3.

Фрагмент
цепи А белка нормального гемоглобина состоит из 7 аминокислот, расположенных в
следующей последовательности:

вал
– лей – лей – трет – о – ГЛН – лез.

1.
Какое строение фрагмента иРНК, что является матрицей для синтеза этого
фрагмента молекулы гемоглобина?

2.
Какое строение фрагмента ДНК, кодирующего данную иРНК?

Решение

 Белок:
 вал – лей – лей – трет – о – глу – лез

иРНК:
ГУУ – УУА – УУА – АЦУ – ЦЦУ – ЦАА – ААА

ДНК:
ЦАА – ААТ – ААТ – ТГА – ГГА – ДНС – ТТТ

         
 ГТТ   ТТА    ТТА    АЦТ    ЦЦТ  ЦАА   ААА

Задача 4.

Биохимический
анализ показал, что иРНК имеет 30% аденина, 18% гуанина и 20% урацила.
Определите долю (в%) каждого нуклеотида в соответствующем фрагменте
двухцепочечной ДНК?

решение

дано:

А  
= 30%;

Г  
= 18%;

У  
= 20%.

Определяем
процент цитозинових нуклеотидов в данной иРНК:

       
= 100% – (+) =

      
= 100% – (30% + 20% + 18%) = 32%.

Определяем
процент адениновых и тиминових нуклеотидов (отдельно) во фрагменте ДНК:

       
= (+): 2 = (30% + 20%): 2 = 25%.

Определяем
процент гуанинових и цитозиновог нуклеотидов (отдельно) во фрагменте ДНК:

   
= (+): 2 = (18% + 32%): 2 = 25%.

Ответ.
Доля каждого нуклеотида в соответствующем фрагменте двухцепочечной ДНК
составляет 25%.

Задача 5.

Белок
состоит из 124 аминолислот. Сравните относительные молекулярные массы белка и
гена, который его кодирует.

дано:

Состав
белка – 124 аминокислоты;

Мr
(аминокислоты) = 100;

Мr
(нуклеотида) = 345.

Мr
(гена) -? Мr (белка) -?

решение

1).
Определяем относительную молекулярную массу белка:

124
х 100 = 12400.

2).
Определяем количество нуклеотидов в составе гена, кодирующего данный белок: 124
х 3 х 2 = 744 (нуклеотиды).

3).
Определяем относительную молекулярную массу гена:

744
х 345 = 256680.

4).
Определяем, во сколько раз ген тяжелее белок:

256680:
12400 = 20,7 (раза).

Ответ.
Относительная
молекулярная масса гена в 20,7 раза больше, чем кодированного белка.

Задача 6.

 Гормон
роста человека (соматотропин) – белок, содержащий 191 аминокислоту. Сколько
кодируя нуклеотидов и триплетов входит в состав гена соматотропина?

решение

Одну
аминокислоту кодирует триплет нуклеотидов, следовательно, в состав гена
соматотропного входит 191 триплет.

191
х 3 = 573 (нуклеотиды) – одна цепь;

573
х 2 = 1146 (нуклеотидов) – обе цепи.

Ответ. В состав гена
соматотропного входит 191 триплет, содержащий 1146 нуклеотидов (обе цепи гена).

Задача 7.

У
больного синдром Фанкони (нарушение образования костной ткани) с мочой
выделяются аминокислоты, которым соответствуют следующие триплеты иРНК: АУА,
ГУЦ, АУГ, УЦА, УУГ, УАУ, ГУУ, АУУ. Определите, какие аминокислоты выделяются с
мочой у больных синдромом Фанкони (см. Таблица «Генетический код»).

решение

Аминокислоты:
илей, вал, мет, сер, лей, тир, вал, илей.

Ответ. У больных синдромом
Фанкони выделяются с мочой такие аминокислоты: изолейцин, валин, метионин,
серин, лейцин, тирозин.

Экзон-интронная ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНОМА

Большинство
структурных генов эукариот (участки ДНК) внутренне неоднородно. Они состоят из
экзонных (информативных) и интронных (без информационной) фрагментов.

При
транскрипции в ядре сначала синтезируется про-иРНК (незрелая), которая имеет в
себе как экзоны, так и интроны. Далее с помощью комплекса ферментов без
информационной участки вырезаются и разрушаются, а информативные соединяются в
новый полинуклеотидний цепь – зрелую иРНК. Механизм созревания иРНК в ядре
называется сплайсингом.

Задача 1.

Фрагмент
цепи молекулы ДНК содержит 1100 нуклеотидов, из них 100, 120, и 130 нуклеотидов
образуют интронная участка. Определите, сколько аминокислот кодирует этот
фрагмент ДНК:

дано:

N
(ДНК нуклеотидов) – 1100;

N
(интронных нуклеотидов) – 100, 120, 130.

N (аминокислот)
-?

решение:

1).
100 + 120 + 130 = 350 (количество нуклеотидов, образующих интронная участка);

2).
1100 – 350 = 750 (количество нуклеотидов, образующих экзонных участка);

3).
750: 3 = 250 (аминокислотных остатков).

Ответ. Этот фрагмент ДНК кодирует
250 аминокислот.

Задача 2.

Структурный
ген (фрагмент молекулы ДНК) содержит 384 цитозинових нуклеотидов, составляет
20% от их общего количества. В экзонных участках этого гена закодировано белок,
состоящий из 120 аминокислотных остатков.

1.
Какой нуклеотидный состав гена?

2.
Какая относительная молекулярная масса интронных участков гена?

3.
Насколько зрелая иРНК короче про-иРНК?

дано:

N
(Ц нуклеотидов) – 384 (20%);

N
(аминокислот в белке) – 120;

L
(нуклеотида) – 0,34 нм;

Мr
(нуклеотида) – 345.

1.
Нуклеотидный состав гена -?

2.
Мr (интронных участков гена) -?

3.
Насколько зрелая иРНК короче про-иРНК -?

решение

1.
Определяем общее количество нуклеотидов в фрагменте ДНК. Поскольку на цитозин
нуклеотиды приходится 20% от их количества, то общее количество нуклеотидов
составляет:

384
нуклеотидов – 20%;

Х
нуклеотидов – 100%;

Х
= 1920 (нуклеотидов);

По
принципу комплиментарности:

Г
= Ц = 384 нуклеотиды = 20%. Отсюда: А = Т = 30%.

384
нуклеотиды – 20%;

Х
нуклеотидов – 30%; х = 576 9нуклеотидив);

А
= Т 576 нуклеотидов.

2.
Находим количество нуклеотидов в экзонных участках гена:

120
3 х 2 = 720 (нуклеотидов).

      
Находим количество нуклеотидов в интронных участках гена:

1920
– 720 = 1200 (нуклеотидов).

Находим
относительную молекулярную массу интронных участков гена:

Mr
(интро. Участков гена) = 1200 х 345 = 414000.

3.
Длина молекулы про-иРНК равна длине структурного гена:

l
(о-иРНК) = (384 + 576) х 0,34 = 326,4 (нм).

Зрелая
иРНК состоит только из информативной части. Ее длина составляет:

l
(зрелой РНК) = 120 х 3 х 0,34 = 122,4 (нм).

Разница
в длине о-иРНК и зрелой иРНК составляет:

326,4
нм – 122,4 нм = 204 нм.

Ответ. 1. Ген содержит по 576
адениновых и тиминових нуклеотидов, и по 384 гуанинових и цитозинових
нуклеотиды. 2. Относительная молекулярная масса интронных участков гена – 414
000. 3. Разница в длине между про- иРНК и зрелой иРНК – 204 нм.

литература:

1.
Барна Иван Общая биология. Сборник задач. – Киев: Издательство «Ранок», 2009 –
736 с.

2.
Биология: Справочник для абитуриентов и школьников общеобразовательных учебных
заведений: Учебно-методическое пособие. – 2-е издание. – К .: Литере ЛТД, 2009.
– 656 с.

3.
Овчинников С.А. Сборник задач и упражнений по общей биологии: Учебное пособие.
– Донецк: Третье тысячелетие, 2002. – 128 с.

4.
Биология. Словарь-справочник .: Учеб. Пособие / /Авт.-сост .: В.П. Попович,
Т.А. Сало, Л.В. Деревинская. – М .: Страна грез, 2006. – 112 с.

Свойства белков

Молекулярная масса белков

Ученых, изучающих свойства белков, прежде всего интересовали вопросы: каковы размеры белковых молекул, какова их форма, молекулярная масса? Ответы на них получить было не просто. Определять относительную молекулярную массу по повышению температуры кипения белковых растворов, как это принято для других веществ, невозможно из-за того, что белки нельзя кипятить. Определение этого показателя по понижению температуры замерзания дает неточные результаты. К тому же белки никогда не встречаются в чистом виде. Они связаны с химическими соединениями других классов, в том числе и с солями, от которых трудно полностью избавиться. А присутствие солей значительно искажает результаты определения молекулярных масс традиционными методами. И все же методами, разработанными в конце прошлого века и в начале нашего столетия, было доказано, что молекулярная масса белков колеблется в больших пределах — от 14 000 до 45 000 и более. С такими необычными молекулами химики ранее не работали.

Принципиально новый и достаточно точный метод определения молекулярной массы предложил Т. Сведберг. Под действием силы инерции, развивающейся в ультрацентрифугах, белки осаждаются в зависимости от размера и массы их молекул. Центрифуга — это аппарат, основной частью которого является вращающийся ротор с вставленными в него пробирками с исследуемыми белковыми растворами. Ультрацентрифуги дают 70 000 и более оборотов в минуту. Скорость оседания частиц белка при этом значительно увеличивается.

А зная скорость, можно по специальным формулам вычислить относительные молекулярные массы белков. О значительных различиях молекулярных масс свидетельствуют следующие цифры: белок-фермент рибонуклеаза имеет массу 13700, яичный альбумин — 45000, y-глобулин сыворотки крови—160000, а один из растительных белков — вирус помидора—10 млн. За нижний предел молекулярной массы белков принято значение 6000. О числе атомов в составе белков можно судить по элементарному составу, например, лактоглобулина: С₁₈₆₄ H₃₀₁₂ N₆₈ S₂₁.

При растворении в воде белки дают коллоидные растворы, частицы в которых довольно крупные—от 0,1 до 0,001 мкм. Для этих растворов характерен эффект Тиндаля. Эффект заключается в том, что при пропускании пучка света через раствор коллоидных частиц свет рассеивается и становится хорошо заметным в сосуде с раствором.

На разнице в молекулярных массах белков и других низкомолекулярных частиц основан метод очистки белков от примеси. Для этого раствор белка наливают в мешочек из целлофана или пергамента и помещают его в чистый растворитель (воду). Молекулы низкомолекулярных веществ, которые находятся с белком в мешочке и загрязняют его, переходят постепенно через поры целлофана или пергамента в растворитель, а белок остается. Если несколько раз сменить воду, окружающую мешочек, то белковый раствор можно полностью освободить от солей и других сопутствующих низкомолекулярных веществ. Такой метод очистки белков называют диализом.

Растворимость белков

В аминокислотах, входящих в состав белков, содержатся полярные функциональные группы, обладающие сродством к воде. Поэтому белки растворяются в воде хорошо, образуя коллоидные растворы. В то же время из-за большого размера молекул растворы белков оказываются неустойчивыми. Под влиянием различных водоотнимающих веществ (спирт, ацетон, соли и т. д.) белки выпадают в осадок. Действительно, если отнять воду от белка, от его полярных функциональных групп,

то огромные молекулы не смогут уже держаться в растворителе и будут, сталкиваясь друг с другом, осаждаться. Количество воды, которое может связать белок, довольно велико. Например, белки некоторых тканей могут образовывать своеобразный каркас, который способен удержать в своих ячейках до 99 % воды. Именно такое количество воды содержится, например, у медуз за счет своеобразной структуры их тел.

Одним из важных свойств белка является его фракционное высаливание, т. е. выделение белка из раствора после прибавления растворов солей различных концентраций. Так, для выделения из сыворотки крови глобулинов добавляют к ней сульфат аммония (NH₄)₂ SO₄ до полунасыщения. После отделения белков глобулинов можно взять ту же соль, но более насыщенной концентрации, и осадить альбумины. Разделив таким образом две эти фракции, можно избавиться от соли диализом и получить отдельно альбумины и глобулины. Высаливание не приводит к инактивации белка. Он сохраняет все свои природные свойства и может быть опять при необходимости растворен в воде. Такое же действие оказывает на растворы белков этиловый спирт, действующий как мощный водоотнимающий фактор. Но действие спирта должно быть непродолжительным, иначе белок потеряет активность и способность опять растворяться в воде.

Кроме нейтральных солей, осаждение белков вызывают соли тяжелых металлов (Hg, Zn, Ag, Pb и др.) уже в небольших концентрациях. Они образуют комплексы с функциональными группами белков, изменяют структуру белков, которые в связи с этим теряют устойчивость в растворе и осаждаются. В ряде случаев осаждение солями тяжелых металлов приводит к потере природных свойств белка и представляет необратимый процесс. Такие белки теряют способность растворяться в воде, а ферменты не способны катализировать реакции.

Большое практическое применение получил метод осаждения белков органическими кислотами, в частности трихлоруксусной кислотой CCI₃COOH. Она осаждает только белки и не осаждает полипептиды. Это очень важно в медицине: когда хотят определить небелковый азот крови, предварительно осаждают белок трихлор-уксусной кислотой, а с надосадочной жидкостью проводят необходимые исследования.

Денатурация

Потеря натуральных свойств белка, которая происходит при его осаждении тяжелыми металлами, носит название денатурации. Она может происходить и под влиянием других физических или химических факторов. В этом случае происходят внутримолекулярные изменения, приводящие чаще всего к потере способности белков растворяться. Денатурация подразумевает различные превращения молекулы белка, но не разрыв полипептидной цепочки, т. е. она не затрагивает первичную структуру белка.

О том, что произошла денатурация белка, можно судить по ряду признаков: а) уменьшается растворимость белка; б) изменяются форма и размеры молекулы; в) теряется ферментативная активность; г) изменяются оптические свойства белка и т. д. У различных белков это проявляется по-разному.

В результате денатурации часто оказывается, что в белке появились какие-то новые, «дополнительные» функциональные группы. Это произошло потому, что при разворачивании молекулы обнажаются замаскированные внутри молекулы SH-, ОН-группы и другие, доступные для реакций.

Кроме указанных причин, денатурация может быть вызвана нагреванием белка. При этом происходит увеличение теплового движения отдельных участков полипептидной нити, водородные связи разрываются, белок разворачивается и приобретает необычную, неприродную форму, водородные связи (и др.) устанавливаются в несвойственных данной молекуле местах и конфигурация молекулы меняется. Гидратная оболочка вокруг такого белка нарушается, отдельные молекулы белка соединяются между собой в более крупные частицы, слипаются и уже не могут держаться в растворе—начинается процесс осаждения денатурированного белка. Процесс восстановления структуры белка после денатурации называют ренатурацией. Иногда денатурированный белок не выпадает из раствора, так как он имеет большое число зарядов, препятствующих сближению и слипанию отдельных частиц. Если эти заряды снять или уменьшить, добавив в раствор ионы с противоположным знаком, то взвешенные частички начнут слипаться и выпадать в осадок.

Какое практическое значение может иметь денатурированный белок? Всегда ли нужно препятствовать процессу денатурации? На все эти вопросы нельзя дать однозначный ответ. Кулинарная обработка мяса, яиц и других белоксодержащих продуктов приводит к денатурации белка. Денатурация в этом случае готовит молекулы белка к воздействию пищеварительных ферментов, содержащихся в желудочном и кишечном соке. Денатурацию используют при отравлении как лечебную процедуру. Например, при отравлении солями тяжелых металлов больному дают молоко или большое количество сырого яичного белка. Белки связывают тяжелые металлы. Образуются нерастворимые комплексы, удерживающие соли тяжелых металлов, которые не могут всосаться из желудка в кровь. Ядовитое действие металлов нейтрализовано. Если после этого у больного вызвать рвоту, яд будет удален из организма.

Однако в ряде случаев с денатурацией необходимо бороться, прежде всего при получении в чистом виде белков, ферментов, гормонов, чтобы сохранить их активность и другие природные свойства, уберечь от повреждения.

При выделении белков из биологического материала (из печени животных, мышц, сыворотки крови и т. д.) часто прибегают к различным физико-химическим приемам: нагреванию, замораживанию с последующим оттаиванием, действию органических и неорганических веществ, ионизирующего излучения, ультразвука. Многие из этих приемов, особенно при продолжительном воздействии, могут вызвать денатурацию. Например, разрушение мембран клеток и субклеточных частиц для последующего извлечения из них белка осуществляют действием ультразвука или чередованием замораживания-оттаивания. Но при этом могут быть повреждены (денатурированы) содержащиеся в клетках белки. Поэтому выделение белков проводят при охлаждении, чтобы исключить тепловую денатурацию, при определенных значениях кислотности, в присутствии веществ, тормозящих денатурацию.

Рис. 1 Схема обратимой денатурации белка.

Денатурация может быть обратимой. Многие вещества действуют на белок до тех пор, пока они находятся в растворе; при их удалении структура и свойства белка восстанавливаются. Однако продолжительное действие денатурирующего агента или сильные денатурирующие факторы приводят к глубоким необратимым изменениям структуры и свойств белка.

Необходимо отметить, что денатурация не приводит к разрушению ковалентных связей. Любые изменения, в результате которых происходит выделение из белка аммиака или других веществ, расщепление до пептидов и другие превращения, связанные с отщеплением части белка, уже не считаются денатурацией.

Белки-электролиты.

Изоэлектрическая точка

Аминокислоты, составляющие белки, относятся к амфотерным веществам, обладающим одновременно свойствами и кислот, и оснований. Это объясняется тем, что не все амино- и карбоксильные группы аминокислот заняты в образовании пептидных связей. В молекулах диаминокислот остаются свободными аминогруппы, а в молекулах моноаминодикарбоновых кислот — карбоксильные группы. Например, при растворении белка в воде от карбоксильных групп отщепляются протоны, и белок приобретает свойства слабой кислоты:

Появляющиеся в растворе протоны тотчас же присоединяются к NН₂-группам, имеющим основной характер, вследствие чего они переходят в ионизированную форму — NH₃⁺

Таким образом, белок несет положительные и отрицательные заряды, т. е. является диполярным ионом.

Рис. 2 Как образуются заряды у аминокислоты.

Белки могут изменять свои заряды в зависимости от кислотности растворов. В кислой среде они обычно движутся к катоду, в щелочной — к аноду.

Амфотерность белков определяется не только присутствием свободных карбоксильных или аминогрупп в белке, но и наличием других функциональных группировок. Слабо выраженными кислотными свойствами обладают SH-группа цистеина и ОН-группа тирозина.

Если заряд белковой молекулы изменяется при изменении pH, значит, должна существовать такая точка, в которой белок не несет в избытке положительный и отрицательный заряд. Такое значение pH, когда заряд белка равен нулю, называется изоэлектрической точкой. Изоэлектрические точки некоторых белков представлены в таблице:

В изоэлектрической точке белки наименее устойчивы. Поэтому для более полного осаждения белка необходимы два условия: устранение гидратной оболочки какими-либо водоотнимающими веществами и снятие избыточного электрического заряда. Для этого осаждение белка рекомендуют проводить при определенных значениях pH, т. е. подкисляют или подщелачивают раствор.

Если белок находится в растворе при значениях pH выше изоэлектрической точки, то он обладает суммарным отрицательным зарядом и движется в электрическом поле к аноду. От присутствия в растворах некоторых даже нейтральных солей белки могут существенно смещать значение своей изоэлектрической точки. Соли влияют на степень ионизации многочисленных боковых функциональных групп в макромолекуле белка. Белок может просто связывать некоторые ионы растворов, например ионы кальция, магния, хлора, фосфаты. После такого связывания изоэлектрическая точка белка существенно меняется.

Таким образом, природа среды, в которой растворен белок, в значительной степени влияет на его изоэлектрическую точку.

Наличие зарядов у белковых молекул позволяет проводить тонкое разделение различных белковых фракции путем электрофореза в зависимости от значения и знака заряда. Этот метод широко используется на практике для изучения состава белков крови. Такие данные дают большую информацию для диагностики заболеваний и контроля за эффективностью проводимого лечения. Большое значение имеет этот метод для биологии и сельского хозяйства.

Скачать реферат: Svoystva-belka.rar

Пароль на архив: privetstudent.com

Molar mass of PrOTeIn = 399.32505 g/mol

Convert grams PrOTeIn to moles

or

moles PrOTeIn to grams

Molecular weight calculation:
140.90765 + 15.9994 + 127.6 + 114.818

Percent composition by element

Element: Indium
Symbol: In
Atomic Mass: 114.818
# of Atoms: 1
Mass Percent: 28.753%

Element: Tellurium
Symbol: Te
Atomic Mass: 127.60
# of Atoms: 1
Mass Percent: 31.954%

Element: Praseodymium
Symbol: Pr
Atomic Mass: 140.90765
# of Atoms: 1
Mass Percent: 35.286%

Element: Oxygen
Symbol: O
Atomic Mass: 15.9994
# of Atoms: 1
Mass Percent: 4.007%

Similar chemical formulas

Note that all formulas are case-sensitive.
Did you mean to find the molecular weight of one of these similar formulas?
PrOTeIN
PrOTeIn

Calculate the
molecular weight of a chemical compound

More information
on molar mass and molecular weight

In chemistry, the formula weight is a quantity computed by multiplying the atomic weight (in atomic mass units) of each element in a chemical formula by the number of atoms of that element present in the formula, then adding all of these products together.

Finding molar mass starts with units of grams per mole (g/mol). When calculating molecular weight of a chemical compound, it tells us how many grams are in one mole of that substance. The formula weight is simply the weight in atomic mass units of all the atoms in a given formula.

A common request on this site is to convert grams to moles. To complete this calculation, you have to know what substance you are trying to convert. The reason is that the molar mass of the substance affects the conversion. This site explains how to find molar mass.

Using the chemical formula of the compound and the periodic table of elements, we can add up the atomic weights and calculate molecular weight of the substance.

If the formula used in calculating molar mass is the molecular formula, the formula weight computed is the molecular weight. The percentage by weight of any atom or group of atoms in a compound can be computed by dividing the total weight of the atom (or group of atoms) in the formula by the formula weight and multiplying by 100.

Formula weights are especially useful in determining the relative weights of reagents and products in a chemical reaction. These relative weights computed from the chemical equation are sometimes called equation weights.

The atomic weights used on this site come from NIST, the National Institute of Standards and Technology. We use the most common isotopes. This is how to calculate molar mass (average molecular weight), which is based on isotropically weighted averages. This is not the same as molecular mass, which is the mass of a single molecule of well-defined isotopes. For bulk stoichiometric calculations, we are usually determining molar mass, which may also be called standard atomic weight or average atomic mass.