§ 9. VALKUDE FÜÜSIKALIS-KEEMILISED OMADUSED

Valgud on väga suured molekulid, suuruselt võivad need olla madalamad kui nukleiinhapete ja polüsahhariidide üksikud esindajad. Tabelis 4 on esitatud mõnede valkude molekulaarsed omadused.

Tabel 4

Mõnede valkude molekulaarsed omadused

	Suhteline molekulmass	Vooluahelate arv	Aminohappejääkide arv
Ribonukleaas
müoglobiin
Kümotrüpsiin
Hemoglobiin
Glutamaadi dehüdrogenaas

Valgu molekulid võivad sisaldada väga erinevat arvu aminohappejääke – 50-st mitme tuhandeni; ka valkude suhtelised molekulmassid on väga erinevad – mitmest tuhandest (insuliin, ribonukleaas) miljonini (glutamaatdehüdrogenaas) või rohkemgi. Polüpeptiidahelate arv valkudes võib ulatuda ühest mitme kümne või isegi tuhandeni. Seega sisaldab tubaka mosaiikviiruse valk 2120 protomeeri.

Teades valgu suhtelist molekulmassi, saab ligikaudselt hinnata, kui palju aminohappejääke selle koostis sisaldab. Polüpeptiidahelat moodustavate aminohapete keskmine suhteline molekulmass on 128. Peptiidsideme moodustumisel eraldub veemolekul, mistõttu on aminohappejäägi keskmine suhteline mass 128–18 = 110. Neid andmeid kasutades saame arvutada, et 100 000 suhtelise molekulmassiga valk koosneb ligikaudu 909 aminohappejäägist.

Valgu molekulide elektrilised omadused

Valkude elektrilised omadused on määratud positiivse ja negatiivse laenguga aminohappejääkide olemasoluga nende pinnal. Laetud valgurühmade olemasolu määrab valgu molekuli kogulaengu. Kui valkudes domineerivad negatiivselt laetud aminohapped, siis selle molekul neutraalses lahuses on negatiivse laenguga, kui ülekaalus on positiivselt laetud aminohapped, on molekul positiivse laenguga. Valgu molekuli kogulaeng sõltub ka söötme happesusest (pH). Vesinikuioonide kontsentratsiooni suurenemisega (happesuse suurenemine) pärsitakse karboksüülrühmade dissotsiatsiooni:

ja samal ajal suureneb protoneeritud aminorühmade arv;

Seega söötme happesuse suurenemisega väheneb negatiivselt laetud rühmade arv valgu molekuli pinnal ja suureneb positiivselt laetud rühmade arv. Täiesti teistsugust pilti täheldatakse vesinikioonide kontsentratsiooni vähenemise ja hüdroksiidioonide kontsentratsiooni suurenemisega. Dissotsieerunud karboksüülrühmade arv suureneb

ja protoneeritud aminorühmade arv väheneb

Seega saab söötme happesust muutes muuta ka valgumolekuli laengut. Valgumolekulis oleva söötme happesuse suurenemisega väheneb negatiivselt laetud rühmade arv ja suureneb positiivselt laetud rühmade arv, molekul kaotab järk-järgult negatiivse ja omandab positiivse laengu. Lahuse happesuse vähenemisega täheldatakse vastupidist pilti. Ilmselt on teatud pH väärtuste korral molekul elektriliselt neutraalne; positiivselt laetud rühmade arv võrdub negatiivselt laetud rühmade arvuga ja molekuli kogulaeng on null (joonis 14).

pH väärtust, mille juures valgu kogulaeng on null, nimetatakse isoelektriliseks punktiks ja seda tähistataksepi.

Riis. 14. Isoelektrilise punkti olekus on valgumolekuli kogulaeng null

Enamiku valkude isoelektriline punkt on pH vahemikus 4,5–6,5. Siiski on erandeid. Allpool on mõnede valkude isoelektrilised punktid:

pH väärtustel alla isoelektrilise punkti kannab valk positiivset kogulaengut ja sellest kõrgemal negatiivset kogulaengut.

Isoelektrilises punktis on valgu lahustuvus minimaalne, kuna selle molekulid on selles olekus elektriliselt neutraalsed ja nende vahel ei ole vastastikust tõukejõudu, mistõttu võivad nad vesinik- ja ioonsidemete, hüdrofoobsete interaktsioonide, van. der Waalsi väed. PI-st erinevate pH väärtuste korral kannavad valgumolekulid sama laengut - kas positiivset või negatiivset. Selle tulemusena tekivad molekulide vahel elektrostaatilised tõukejõud, mis takistavad nende "kokkukleepumist", lahustuvus on suurem.

Valkude lahustuvus

Valgud on vees lahustuvad ja lahustumatud. Valkude lahustuvus sõltub nende struktuurist, pH väärtusest, lahuse soola koostisest, temperatuurist ja muudest teguritest ning selle määrab nende rühmade olemus, mis asuvad valgu molekuli pinnal. Lahustumatute valkude hulka kuuluvad keratiin (juuksed, küüned, suled), kollageen (kõõlused), fibroiin (leelis, ämblikuvõrk). Paljud teised valgud on vees lahustuvad. Lahustuvuse määrab laetud ja polaarsete rühmade olemasolu nende pinnal (-COO -, -NH 3 +, -OH jne). Laetud ja polaarsed valkude rühmitused tõmbavad ligi veemolekule ning nende ümber moodustub hüdratatsioonikest (joon. 15), mille olemasolu määrab nende vees lahustuvuse.

Riis. 15. Valgu molekuli ümber hüdratatsioonikihi moodustumine.

Valkude lahustuvust mõjutab neutraalsete soolade (Na 2 SO 4, (NH 4) 2 SO 4 jne) olemasolu lahuses. Madalatel soolade kontsentratsioonidel suureneb valkude lahustuvus (joonis 16), kuna sellistes tingimustes suureneb polaarsete rühmade dissotsiatsiooni aste ja valgumolekulide laetud rühmad on varjestatud, vähendades seeläbi valkude ja valgu interaktsiooni, mis aitab kaasa valgu moodustumisele. agregaadid ja valkude sadestumine. Suure soolakontsentratsiooni korral väheneb valkude lahustuvus (joonis 16) hüdratatsioonikihi hävimise tõttu, mis põhjustab valgumolekulide agregatsiooni.

Riis. 16. Valkude lahustuvuse sõltuvus soola kontsentratsioonist

On valke, mis lahustuvad ainult soolalahustes ja ei lahustu puhtas vees, selliseid valke nimetatakse globuliinid. On ka teisi valke albumiinid, erinevalt globuliinidest lahustuvad nad puhtas vees hästi.
Valkude lahustuvus sõltub ka lahuste pH-st. Nagu me juba märkisime, on valkude lahustuvus isoelektrilises punktis minimaalne, mis on seletatav valgu molekulide vahelise elektrostaatilise tõuke puudumisega.
Teatud tingimustel võivad valgud moodustada geeli. Geeli moodustumisel moodustavad valgumolekulid tiheda võrgustiku, mille sisemus on täidetud lahustiga. Geelidest moodustub jogurti valmistamisel näiteks želatiin (sellest proteiinist valmistatakse tarretis) ja piimavalke.
Temperatuur mõjutab ka valgu lahustuvust. Kõrge temperatuuri mõjul sadestuvad paljud valgud nende struktuuri katkemise tõttu, kuid sellest tuleb täpsemalt juttu järgmises osas.

Valkude denatureerimine

Vaatleme hästi tuntud nähtust. Munavalge kuumutamisel muutub see järk-järgult häguseks ja seejärel moodustub tahke tromb. Kalgendatud munavalge - munaalbumiin - on pärast jahutamist lahustumatu, samas kui enne kuumutamist on munavalge vees hästi lahustuv. Samad nähtused ilmnevad ka siis, kui kuumutatakse peaaegu kõiki keravalke. Kuumutamisel toimuvaid muutusi nimetatakse denatureerimine. Valke nende loomulikus olekus nimetatakse emakeelena valgud ja pärast denatureerimist - denatureeritud.
Denatureerimisel häirub valkude natiivne konformatsioon nõrkade sidemete katkemise tagajärjel (ioonsed, vesinikud, hüdrofoobsed interaktsioonid). Selle protsessi tulemusena võivad valgu kvaternaarsed, tertsiaarsed ja sekundaarsed struktuurid hävida. Esmane struktuur on säilinud (joon. 17).

Riis. 17. Valkude denatureerimine

Denatureerimise käigus tekivad pinnale hüdrofoobsed aminohapperadikaalid, mida leidub natiivsetes valkudes molekuli sügavuses, mille tulemusena tekivad tingimused agregatsiooniks. Valgumolekulide agregaadid sadestuvad. Denaturatsiooniga kaasneb valgu bioloogilise funktsiooni kadumine.

Valkude denaturatsiooni võivad põhjustada mitte ainult kõrgenenud temperatuur, vaid ka muud tegurid. Happed ja leelised võivad põhjustada valkude denaturatsiooni: nende toime tulemusena ionogeensed rühmad laetakse uuesti, mis viib ioon- ja vesiniksidemete katkemiseni. Karbamiid hävitab vesiniksidemeid, mille tulemuseks on nende loomuliku struktuuri kadumine valkude poolt. Denatureerivad ained on orgaanilised lahustid ja raskmetalliioonid: orgaanilised lahustid hävitavad hüdrofoobseid sidemeid ja raskmetalliioonid moodustavad valkudega lahustumatuid komplekse.

Koos denatureerimisega toimub ka vastupidine protsess - renaturatsioon. Denatureeriva faktori eemaldamisega on võimalik taastada algne loomulik struktuur. Näiteks kui lahus jahutatakse aeglaselt toatemperatuurini, taastub trüpsiini loomulik struktuur ja bioloogiline funktsioon.

Valgud võivad rakus denatureerida ka normaalsete eluprotsesside käigus. On üsna ilmne, et valkude loomuliku struktuuri ja funktsiooni kadumine on äärmiselt ebasoovitav sündmus. Sellega seoses tuleks mainida spetsiaalseid valke - saatjad. Need valgud suudavad ära tunda osaliselt denatureeritud valke ja nendega seondudes taastada nende natiivse konformatsiooni. Chaperonid tunnevad ära ka valgud, mis pole kaugeltki denatureerivad, ja transpordivad need lüsosoomidesse, kus need lagunevad. Tšaperoonid mängivad olulist rolli ka tertsiaarsete ja kvaternaarsete struktuuride moodustamisel valgusünteesi käigus.

Huvitav teada! Praegu mainitakse sageli sellist haigust nagu hullu lehma tõbi. Seda haigust põhjustavad prioonid. Need võivad loomadel ja inimestel põhjustada ka muid neurodegeneratiivseid haigusi. Prioonid on valgulised nakkusetekitajad. Kui prioon siseneb rakku, põhjustab see muutuse oma rakulise vaste konformatsioonis, mis ise muutub priooniks. Nii tekib haigus. Prioonvalk erineb rakuvalgust oma sekundaarse struktuuri poolest. Valgu prioonvorm on peamiseltb-volditud struktuur ja rakuline -a- spiraal.

Donetski keskkooli I - III tase nr 21

"Oravad. Valkude saamine aminohapete polükondensatsiooni reaktsioonil. Valkude esmased, sekundaarsed ja tertsiaarsed struktuurid. Valkude keemilised omadused: põlemine, denaturatsioon, hüdrolüüs ja värvusreaktsioonid. Valkude biokeemilised funktsioonid”.

Valmistatud

keemia õpetaja

õpetaja - metoodik

Donetsk, 2016

"Elu on valgukehade eksisteerimise viis"

Tunni teema. Oravad. Valkude saamine aminohapete polükondensatsiooni reaktsioonil. Valkude esmased, sekundaarsed ja tertsiaarsed struktuurid. Valkude keemilised omadused: põlemine, denaturatsioon, hüdrolüüs ja värvusreaktsioonid. Valkude biokeemilised funktsioonid.

Tunni eesmärgid. Tutvustada õpilasi valkudega kui ainete kõrgeima arenguastmega looduses, mis viis elu tekkeni; näidata nende struktuuri, omadusi ja bioloogiliste funktsioonide mitmekesisust; laiendada polükondensatsioonireaktsiooni mõistet valkude saamise näitel, teavitada kooliõpilasi toiduhügieenist, tervise hoidmisest. Arenda õpilastes loogilist mõtlemist.

Reaktiivid ja seadmed. Tabel "Valkude esmased, sekundaarsed ja tertsiaarsed struktuurid". Reaktiivid: HNO3, NaOH, CuSO4, kanavalk, villane niit, keemilised klaasnõud.

õppetunni meetod. Teave ja arendus.

Tunni tüüp.Õppetund uute teadmiste ja oskuste omandamiseks.

Tundide ajal

I. Aja organiseerimine.

II. Kodutööde kontrollimine, algteadmiste täiendamine ja parandamine.

Blitzi küsitlus

1. Selgitage mõistet "aminohape".

2. Nimetage funktsionaalrühmad, millest aminohapped koosnevad.

3. Aminohapete nomenklatuur ja nende isomeeria.

4. Miks on aminohapetel amfoteersed omadused? Kirjutage keemiliste reaktsioonide võrrandid.

5. Milliste omaduste tõttu moodustavad aminohapped polüpeptiide. Kirjutage aminohapete polükondensatsiooni reaktsioon.

III. Teema sõnum, tunni eesmärgid, õppetegevuse motivatsioon.

IV. Uue materjali tajumine ja esmane teadlikkus.

Õpetaja.

"Kus iganes me elu kohtame, leiame, et see on seotud mingi valgukehaga," kirjutas F. Engels oma raamatus "Anti-Dühring". Valgu puudumine toidus põhjustab keha üldist nõrgenemist, lastel - vaimse ja füüsilise arengu aeglustumist. Tänapäeval ei saa enam kui pool inimkonnast toidust vajalikku kogust valku. Inimene vajab päevas 115 g valku, erinevalt süsivesikutest ja rasvadest valke varuks ei salvestata, seega peate oma toitumist jälgima. Oleme tuttavad keratiiniga – valk, millest moodustuvad juuksed, küüned, suled, nahk – see täidab ehitusfunktsiooni; tuttav valgu pepsiiniga – seda leidub maomahlas ja see on võimeline seedimise käigus teisi valke hävitama; trombiini valk osaleb vere hüübimises; pankrease hormoon - insuliin - reguleerib glükoosi metabolismi; hemoglobiin transpordib O2 kõikidesse keharakkudesse ja kudedesse jne.

Kust tuleb see lõputu valgumolekulide mitmekesisus, nende funktsioonide mitmekesisus ja eriline roll eluprotsessides? Sellele küsimusele vastamiseks pöördugem valkude koostise ja struktuuri poole.

Kas valgud koosnevad aatomitest?

Sellele küsimusele vastamiseks teeme soojenduse. Arva ära mõistatused ja selgita vastuste tähendust.

1. Ta on kõikjal ja kõikjal:

Kivis, õhus, vees.

Ta on hommikukastes

Ja sinine taevas.

(hapnik)

2. Ma olen kõige kergem element,

Looduses pole sammugi ilma minuta.

Ja hapnikuga olen hetkel

3. Õhus on see peamine gaas,

Ümbritseb meid kõikjal.

Taimeelu hääbub

Ilma selleta, ilma väetiseta.

Elab meie rakkudes

4. Koolilapsed käisid matkamas

(See on lähenemine keemilisele probleemile).

Öösel süütas kuu tule,

Lauldi laule eredast tulest.

Heitke oma tunded kõrvale:

Millised elemendid põlesid tules?

(süsinik, vesinik)

Jah, see on õige, need on peamised keemilised elemendid, millest valk koosneb.

Need neli elementi võib öelda Schilleri sõnadega: "Neli elementi, mis ühinevad, annavad elu ja ehitavad maailma."

Valgud on looduslikud polümeerid, mis koosnevad peptiidsidemetega seotud α-aminohappe jääkidest.

Valkude koostis sisaldab 20 erinevat aminohapet, millest tuleneb ka suur valik valke nende erinevates kombinatsioonides. Inimese kehas on kuni 100 000 valku.

Ajaloo viide.

Esimene hüpotees valgumolekuli struktuuri kohta esitati 70ndatel. 19. sajand See oli valgu struktuuri ureide teooria.

Aastal 1903 Saksa teadlased väljendasid peptiiditeooriat, mis andis võtme valgu struktuuri saladusele. Fisher väitis, et valgud on peptiidsidemetega seotud aminohapete polümeerid.

Idee, et valgud on polümeersed moodustised, väljendus juba 70–88-aastaselt. 19. sajand , Vene teadlased. See teooria on leidnud kinnitust tänapäevastes töödes.

Juba esimene tutvumine valkudega annab aimu nende molekulide äärmiselt keerulisest struktuurist. Valgud saadakse aminohapete polükondensatsioonireaktsioonil:

https://pandia.ru/text/80/390/images/image007_47.gif" width="16" height="18">H - N - CH2 - C + H - N - CH2 - C →

https://pandia.ru/text/80/390/images/image012_41.gif" height="20">

NH2 - CH - C - N - CH - C - N - CH - C - ... + nH2O →

⸗ O ⸗ O ⸗ O

→ NH2 – CH – C + NH2 – CH – C + NH2 – CH – C + …

̀ OH ̀ OH ̀ OH

4. Õpetaja demonstreerib kogemust: villase niidi põletamine; on kõrbenud sulgede lõhn - nii saate eristada villa teist tüüpi kangastest.

V. Teadmiste üldistamine ja süstematiseerimine.

1. Tehke põhiline kokkuvõte valkudest.

elu alus ← Valgud → polüpeptiidid

(C, H, O, N) ↓ ↓ ↓ \ valgu struktuurid

keemilised värvifunktsioonid

millised valgureaktsioonide omadused

2. Kirjutage glütsiinist ja valiinist dipeptiidi moodustumise reaktsioonivõrrandid.

VI. Tunni kokkuvõtte tegemine, kodutöö.

Õpi §38 p. 178 - 184. Täida testülesanded lk. 183.

nr 1. Valgud: peptiidside, nende tuvastamine.

Valgud on lineaarsete polüamiidide makromolekulid, mis moodustuvad bioloogilistes objektides polükondensatsioonireaktsiooni tulemusena a-aminohapetest.

Oravad on makromolekulaarsed ühendid, millest koosnevad aminohapped. Valkude valmistamisel osaleb 20 aminohapet. Need ühenduvad pikkadeks ahelateks, mis moodustavad suure molekulmassiga valgu molekuli selgroo.

Valkude funktsioonid kehas

Valkude omapäraste keemiliste ja füüsikaliste omaduste kombinatsioon annab sellele konkreetsele orgaaniliste ühendite klassile elunähtustes keskset rolli.

Valkudel on järgmised bioloogilised omadused või nad täidavad elusorganismides järgmisi põhifunktsioone:

1. Valkude katalüütiline funktsioon. Kõik bioloogilised katalüsaatorid – ensüümid on valgud. Praeguseks on iseloomustatud tuhandeid ensüüme, millest paljud on isoleeritud kristalsel kujul. Peaaegu kõik ensüümid on võimsad katalüsaatorid, suurendades reaktsioonide kiirust vähemalt miljon korda. See valkude funktsioon on ainulaadne, mitte omane teistele polümeersetele molekulidele.

2. Toitumisalane (valkude varufunktsioon). Need on ennekõike areneva embrüo toitmiseks mõeldud valgud: piimakaseiin, muna ovalbumiin, taimeseemnete säilitusvalgud. Kahtlemata kasutatakse organismis aminohapete allikana mitmeid teisi valke, mis omakorda on ainevahetusprotsesse reguleerivate bioloogiliselt aktiivsete ainete eelkäijad.

3. Valkude transpordifunktsioon. Paljusid väikeseid molekule ja ioone transpordivad spetsiifilised valgud. Näiteks vere hingamisfunktsiooni, nimelt hapniku transporti, täidavad hemoglobiini molekulid, punaste vereliblede valk. Seerumi albumiinid osalevad lipiidide transpordis. Mitmed teised vadakuvalgud moodustavad komplekse rasvade, vase, raua, türoksiini, A-vitamiini ja teiste ühenditega, tagades nende kohaletoimetamise vastavatesse organitesse.

4. Valkude kaitsefunktsioon. Kaitse põhifunktsiooni täidab immunoloogiline süsteem, mis tagab spetsiifiliste kaitsvate valkude – antikehade – sünteesi vastuseks bakterite, toksiinide või viiruste (antigeenide) sisenemisele organismi. Antikehad seovad antigeene, suheldes nendega ning neutraliseerivad seeläbi nende bioloogilist toimet ja säilitavad keha normaalset seisundit. Vereplasma valgu – fibrinogeeni – hüübimine ja verehüübe teke, mis kaitseb vigastuste ajal verekaotuse eest, on veel üks näide valkude kaitsefunktsioonist.

5. Valkude kontraktiilne funktsioon. Paljud valgud osalevad lihaste kokkutõmbumises ja lõõgastumises. Peamist rolli nendes protsessides mängivad aktiin ja müosiin - lihaskoe spetsiifilised valgud. Kokkutõmbumisfunktsioon on omane ka subtsellulaarsete struktuuride valkudele, mis tagab rakkude elutähtsa aktiivsuse parimad protsessid,

6. Valkude struktuurne funktsioon. Selle funktsiooniga valgud on inimkehas teiste valkude seas esikohal. Struktuursed valgud, nagu kollageen, on sidekoes laialt levinud; keratiin juustes, küüntes, nahas; elastiin - veresoonte seintes jne.

7. Valkude hormonaalne (regulatiivne) funktsioon. Ainevahetust organismis reguleerivad erinevad mehhanismid. Selles regulatsioonis on oluline koht endokriinsete näärmete poolt toodetud hormoonidel. Mitmeid hormoone esindavad valgud või polüpeptiidid, näiteks hüpofüüsi, kõhunäärme jne hormoonid.

Peptiidside

Formaalselt võib valgu makromolekuli moodustumist kujutada α-aminohapete polükondensatsioonireaktsioonina.

Valgud on keemilisest aspektist vaadatuna kõrgmolekulaarsed lämmastikku sisaldavad orgaanilised ühendid (polüamiidid), mille molekulid on üles ehitatud aminohappejääkidest. Valgu monomeerid on α-aminohapped, mille ühiseks tunnuseks on karboksüülrühma -COOH ja aminorühma -NH2 olemasolu teises süsinikuaatomis (α-süsinikuaatom):

Valkude hüdrolüüsi saaduste uurimise tulemuste põhjal, mille esitas A.Ya. Danilevski ideed peptiidsidemete -CO-NH- rollist valgumolekuli konstrueerimisel pakkus saksa teadlane E. Fischer 20. sajandi alguses välja valkude struktuuri peptiidteooria. Selle teooria kohaselt on valgud α-aminohapete lineaarsed polümeerid, mis on seotud peptiidiga side - polüpeptiidid:

Igas peptiidis on ühel terminaalsel aminohappejäägil vaba α-aminorühm (N-ots) ja teisel vaba α-karboksüülrühm (C-ots). Peptiidide struktuur on tavaliselt kujutatud alates N-terminaalsest aminohappest. Sel juhul on aminohappejäägid tähistatud sümbolitega. Näiteks: Ala-Tyr-Leu-Ser-Tyr- - Cys. See kirje tähistab peptiidi, milles on N-terminaalne α-aminohape ­ lyatsya alaniin ja C-terminal - tsüsteiin. Sellist kirjet lugedes muutuvad kõigi hapete, välja arvatud viimaste, nimede lõpud - "üüliks": alanüül-türosüül-leutsüül-serüül-türosüül--tsüsteiin. Peptiidide ahela pikkus kehas leiduvates peptiidides ja valkudes on kahest kuni sadade ja tuhandete aminohappejääkideni.

nr 2. Lihtvalkude klassifikatsioon.

To lihtne (valgud) hõlmavad valke, mis hüdrolüüsimisel annavad ainult aminohappeid.

Proteinoidid ____Lihtsad loomse päritoluga valgud, mis ei lahustu vees, soolalahustes, lahjendatud hapetes ja leelistes. Nad täidavad peamiselt toetavaid funktsioone (näiteks kollageen, keratiin

protamiinid - positiivselt laetud tuumavalgud molekulmassiga 10-12 kDa. Ligikaudu 80% koosneb leeliselistest aminohapetest, mis võimaldab neil ioonsidemete kaudu suhelda nukleiinhapetega. Nad osalevad geenide aktiivsuse reguleerimises. Vees hästi lahustuv;

histoonid - tuumavalgud, millel on oluline roll geenide aktiivsuse reguleerimisel. Neid leidub kõigis eukarüootsetes rakkudes ja need jagunevad 5 klassi, mis erinevad molekulmassi ja aminohapete poolest. Histoonide molekulmass jääb vahemikku 11–22 kDa ning erinevused aminohapete koostises on seotud lüsiini ja arginiiniga, mille sisaldus varieerub vastavalt 11–29% ja 2–14%;

prolamiinid - vees lahustumatu, kuid 70% alkoholis lahustuv, keemilise struktuuri omadused - palju proliini, glutamiinhapet, lüsiini ei sisalda ,

gluteliinid - lahustub leeliselistes lahustes ,

globuliinid - valgud, mis ei lahustu vees ja ammooniumsulfaadi poolküllastunud lahuses, kuid lahustuvad soolade, leeliste ja hapete vesilahustes. Molekulmass - 90-100 kDa;

albumiinid - loomsete ja taimsete kudede valgud, lahustuvad vees ja soolalahustes. Molekulmass on 69 kDa;

skleroproteiinid - loomade tugikudede valgud

Lihtsad valgud on näiteks siidifibroiin, munaseerumi albumiin, pepsiin jne.

Number 3. Valkude eraldamise ja sadestamise (puhastamise) meetodid.

nr 4. Valgud polüelektrolüütidena. Valgu isoelektriline punkt.

Valgud on amfoteersed polüelektrolüüdid, st. omavad nii happelisi kui aluselisi omadusi. Selle põhjuseks on ionisatsioonivõimeliste aminohapperadikaalide, aga ka peptiidahelate otstes vabade α-amino- ja α-karboksüülrühmade olemasolu valgumolekulides. Valgu happelised omadused annavad happelised aminohapped (asparagiin, glutamiin), aluselised aga aluselised aminohapped (lüsiin, arginiin, histidiin).

Valgu molekuli laeng sõltub aminohappe radikaalide happeliste ja aluseliste rühmade ionisatsioonist. Olenevalt negatiivsete ja positiivsete rühmade vahekorrast omandab valgumolekul tervikuna positiivse või negatiivse summaarse laengu. Valgulahuse hapestamisel anioonsete rühmade ionisatsiooniaste väheneb, katioonsete rühmade ionisatsiooniaste aga suureneb; kui leelistatakse - vastupidi. Teatud pH väärtuse juures muutub positiivselt ja negatiivselt laetud rühmade arv samaks ning ilmneb valgu isoelektriline olek (kogulaeng on 0). PH väärtust, mille juures valk on isoelektrilises olekus, nimetatakse isoelektriliseks punktiks ja tähistatakse sarnaselt aminohapetega pI. Enamiku valkude puhul jääb pI vahemikku 5,5-7,0, mis näitab happeliste aminohapete teatud ülekaalu valkudes. Samas leidub ka aluselisi valke, näiteks salmiin – lõhepiima põhivalk (pl=12). Lisaks on valke, millel on väga madal pI väärtus, näiteks pepsiin, maomahla ensüüm (pl=l). Isoelektrilises punktis on valgud väga ebastabiilsed ja sadestuvad kergesti, nende lahustuvus on kõige väiksem.

Kui valk ei ole isoelektrilises olekus, siis elektriväljas liiguvad selle molekulid olenevalt kogulaengu märgist ja selle väärtusega võrdelise kiirusega katoodi või anoodi suunas; see on elektroforeesi meetodi olemus. Selle meetodi abil saab eraldada erinevate pI väärtustega valke.

Kuigi valkudel on puhveromadused, on nende võime füsioloogiliste pH väärtuste juures piiratud. Erandiks on valgud, mis sisaldavad palju histidiini, kuna ainult histidiiniradikaalil on puhveromadused pH vahemikus 6-8. Neid valke on väga vähe. Näiteks hemoglobiin, mis sisaldab ligi 8% histidiini, on võimas rakusisene puhver punastes verelibledes, hoides vere pH konstantsel tasemel.

nr 5. Valkude füüsikalis-keemilised omadused.

Valkudel on erinevad keemilised, füüsikalised ja bioloogilised omadused, mille määrab iga valgu aminohappeline koostis ja ruumiline korraldus. Valkude keemilised reaktsioonid on väga mitmekesised, need on tingitud NH 2 -, COOH rühmade ja erineva iseloomuga radikaalide olemasolust. Need on nitreerimise, atsüülimise, alküülimise, esterdamise, redoks- ja muud reaktsioonid. Valkudel on happe-aluse, puhvri, kolloidsed ja osmootsed omadused.

Valkude happe-aluselised omadused

Keemilised omadused. Valkude vesilahuste nõrga kuumutamisega toimub denaturatsioon. See tekitab sademe.

Valkude kuumutamisel hapetega toimub hüdrolüüs ja moodustub aminohapete segu.

Valkude füüsikalis-keemilised omadused

Valkudel on kõrge molekulmass.

Valgu molekuli laeng. Kõikidel valkudel on vähemalt üks vaba -NH ja -COOH rühm.

Valgulahused- erinevate omadustega kolloidlahused. Valgud on happelised ja aluselised. Happelised valgud sisaldavad palju glu-d ja asp-d, millel on lisaks karboksüül- ja vähem aminorühmi. Aluselistes valkudes on palju lüüsi ja arge. Iga valgu molekul vesilahuses on ümbritsetud hüdratatsioonikihiga, kuna valkudes on aminohapete tõttu palju hüdrofiilseid rühmi (-COOH, -OH, -NH 2, -SH). Vesilahustes on valgu molekulil laeng. Valgu laeng vees võib sõltuvalt pH-st muutuda.

Valgu sade. Valkudel on niisutav kest, laeng, mis takistab kleepumist. Ladestamiseks on vaja eemaldada hüdraadi kest ja laadida.

1. Niisutamine. Hüdratsiooniprotsess tähendab vee sidumist valkudega, samal ajal kui neil on hüdrofiilsed omadused: nad paisuvad, nende mass ja maht suurenevad. Valgu tursega kaasneb selle osaline lahustumine. Üksikute valkude hüdrofiilsus sõltub nende struktuurist. Kompositsioonis esinevad ja valgu makromolekuli pinnal paiknevad hüdrofiilsed amiid- (–CO–NH–, peptiidside), amiini (NH2) ja karboksüülrühma (COOH) rühmad tõmbavad ligi veemolekule, orienteerides need rangelt molekuli pinnale. . Valguglobuleid ümbritsev hüdraat (vesi) takistab valgulahuste stabiilsust. Isoelektrilises punktis on valkudel kõige väiksem võime vett siduda, valgumolekule ümbritsev hüdratatsioonikiht hävib, mistõttu need ühinevad, moodustades suuri agregaate. Valgumolekulide agregatsioon toimub ka siis, kui need dehüdreeritakse mõne orgaanilise lahustiga, näiteks etüülalkoholiga. See viib valkude sadenemiseni. Kui söötme pH muutub, valgu makromolekul laetakse ja selle hüdratatsioonivõime muutub.

Sademete reaktsioonid jagunevad kahte tüüpi.

Valkude väljasoolamine: (NH 4)SO 4 - eemaldatakse ainult hüdratatsioonikiht, valk säilitab igat tüüpi oma struktuuri, kõik sidemed, säilitab oma loomulikud omadused. Selliseid valke saab seejärel uuesti lahustada ja kasutada.

Sadestumine koos looduslike valgu omaduste kadumisega on pöördumatu protsess. Valgust eemaldatakse hüdratatsioonikest ja laeng, rikutakse valgu erinevaid omadusi. Näiteks vase, elavhõbeda, arseeni, raua, kontsentreeritud anorgaaniliste hapete soolad - HNO 3, H 2 SO 4, HCl, orgaanilised happed, alkaloidid - tanniinid, elavhõbejodiid. Orgaaniliste lahustite lisamine vähendab hüdratatsiooniastet ja põhjustab valgu sadestumist. Sellise lahustina kasutatakse atsetooni. Valgud sadestatakse ka soolade, näiteks ammooniumsulfaadi abil. Selle meetodi põhimõte põhineb asjaolul, et soola kontsentratsiooni suurenemisega lahuses surutakse kokku valgu vastasioonidest moodustunud ioonsed atmosfäärid, mis aitab kaasa nende lähenemisele kriitilisele kaugusele, kus vani molekulidevahelised jõud avalduvad. der Waalsi külgetõmme kaalub üles vastasioonide tõrjumise Coulombi jõud. See toob kaasa valguosakeste adhesiooni ja nende sadenemise.

Keemisel hakkavad valgumolekulid juhuslikult liikuma, põrkuvad, laeng eemaldatakse ja hüdratatsioonikiht väheneb.

Valkude tuvastamiseks lahuses kasutatakse järgmist:

värvireaktsioonid;

sadestumise reaktsioonid.

Valkude eraldamise ja puhastamise meetodid.

homogeniseerimine- rakud jahvatatakse homogeenseks massiks;

valkude ekstraheerimine vee või vee-soola lahustega;

1. väljasoolamine;

   elektroforees;

   kromatograafia: adsorptsioon, lõhenemine;

   ultratsentrifuugimine.

Valkude struktuurne korraldus.

Esmane struktuur- määratud peptiidahela aminohapete järjestusega, stabiliseeritud kovalentsete peptiidsidemetega (insuliin, pepsiin, kümotrüpsiin).

sekundaarne struktuur- valgu ruumiline struktuur. See on kas spiraal või voltimine. Tekivad vesiniksidemed.

Tertsiaarne struktuur globulaarsed ja fibrillaarsed valgud. Need stabiliseerivad vesiniksidemeid, elektrostaatilisi jõude (COO-, NH3+), hüdrofoobseid jõude, sulfiidsildu, määravad esmane struktuur. Globulaarsed valgud - kõik ensüümid, hemoglobiin, müoglobiin. Fibrillaarsed valgud - kollageen, müosiin, aktiin.

Kvaternaarne struktuur- leidub ainult osades valkudes. Sellised valgud on üles ehitatud mitmest peptiidist. Igal peptiidil on oma primaarne, sekundaarne, tertsiaarne struktuur, mida nimetatakse protomeerideks. Mitmed protomeerid ühinevad üheks molekuliks. Üks protomeer ei toimi valguna, vaid ainult koos teiste protomeeridega.

Näide: hemoglobiin \u003d -gloobul + -gloobul - kannab O 2 agregaadis, mitte eraldi.

Valk võib renatureerida. See nõuab väga lühikest kokkupuudet ainetega.

6) Valkude tuvastamise meetodid.

Valgud on kõrgmolekulaarsed bioloogilised polümeerid, mille struktuursed (monomeersed) ühikud on -aminohapped. Valkudes olevad aminohapped on omavahel seotud peptiidsidemetega. mille moodustumine toimub karboksüülrühma tõttu, mis seisab -ühe aminohappe süsinikuaatom ja - teise aminohappe amiinrühm koos veemolekuli vabanemisega. Valkude monomeerseid ühikuid nimetatakse aminohappejääkideks.

Peptiidid, polüpeptiidid ja valgud erinevad mitte ainult koguse, koostise, vaid ka aminohappejääkide järjestuse, füüsikalis-keemiliste omaduste ja organismis täidetavate funktsioonide poolest. Valkude molekulmass varieerub vahemikus 6 tuhat kuni 1 miljon või rohkem. Valkude keemilised ja füüsikalised omadused tulenevad nende aminohappejääke moodustavate radikaalide keemilisest olemusest ja füüsikalis-keemilistest omadustest. Valkude tuvastamise ja kvantifitseerimise meetodid bioloogilistes objektides ja toiduainetes, samuti nende eraldamine kudedest ja bioloogilistest vedelikest põhinevad nende ühendite füüsikalistel ja keemilistel omadustel.

Valgud teatud kemikaalidega suhtlemisel anda värvilisi ühendeid. Nende ühendite moodustumine toimub aminohapperadikaalide, nende spetsiifiliste rühmade või peptiidsidemete osalusel. Värvireaktsioonid võimaldavad teil määrata valgu olemasolu bioloogilises objektis või lahendus ja tõestada olemasolu teatud aminohapped valgu molekulis. Värvusreaktsioonide põhjal on välja töötatud mõned meetodid valkude ja aminohapete kvantitatiivseks määramiseks.

Kaaluge universaalset biureedi ja ninhüdriini reaktsioonid, kuna kõik valgud annavad neile. Ksantoproteiini reaktsioon, Fohli reaktsioon ja teised on spetsiifilised, kuna need on tingitud teatud aminohapete radikaalrühmadest valgu molekulis.

Värvireaktsioonid võimaldavad teil tuvastada valgu olemasolu uuritavas materjalis ja teatud aminohapete olemasolu selle molekulides.

Biureti reaktsioon. Reaktsioon on tingitud valkude, peptiidide, polüpeptiidide esinemisest peptiidsidemed, mis leeliselises keskkonnas moodustavad koos vase(II) ioonid värvitud kompleksühendid lilla (punase või sinise varjundiga).. Värvus on tingitud vähemalt kahe rühma olemasolust molekulis -CO-NH- omavahel vahetult ühendatud või süsiniku- või lämmastikuaatomi osalusel.

Vase (II) ioonid on ühendatud kahe ioonse sidemega =C─O ˉ rühmadega ja nelja koordinatsioonisidemega lämmastikuaatomitega (=N−).

Värvi intensiivsus sõltub valgu kogusest lahuses. See võimaldab seda reaktsiooni kasutada valgu kvantitatiivseks määramiseks. Värviliste lahuste värvus sõltub polüpeptiidahela pikkusest. Valgud annavad sinakasvioletse värvuse; nende hüdrolüüsi saadused (polü- ja oligopeptiidid) on punast või roosat värvi. Biureedi reaktsiooni ei anna mitte ainult valgud, peptiidid ja polüpeptiidid, vaid ka biureet (NH 2 -CO-NH-CO-NH 2), oksamiid (NH 2 -CO-CO-NH 2), histidiin.

Leeliselises keskkonnas moodustunud peptiidrühmadega vase (II) kompleksühendil on järgmine struktuur:

Ninhüdriini reaktsioon. Selles reaktsioonis annavad valkude, polüpeptiidide, peptiidide ja vabade α-aminohapete lahused ninhüdriiniga kuumutamisel sinise, sinakasvioletse või roosakasvioletse värvuse. Selle reaktsiooni värvus tekib tänu α-aminorühmale.

-aminohapped reageerivad väga kergesti ninhüdriiniga. Koos nendega moodustavad Ruemani sinililla ka valgud, peptiidid, primaarsed amiinid, ammoniaak ja mõned muud ühendid. Sekundaarsed amiinid, nagu proliin ja hüdroksüproliin, annavad kollase värvuse.

Ninhüdriini reaktsiooni kasutatakse laialdaselt aminohapete tuvastamiseks ja kvantifitseerimiseks.

ksantoproteiini reaktsioon. See reaktsioon näitab aromaatsete aminohappejääkide esinemist valkudes - türosiin, fenüülalaniin, trüptofaan. See põhineb nende aminohapete radikaalide benseenitsükli nitreerimisel kollase värvusega nitroühendite moodustumisega (kreeka "Xanthos" - kollane). Kasutades näitena türosiini, saab seda reaktsiooni kirjeldada järgmiste võrrandite kujul.

Aluselises keskkonnas moodustavad aminohapete nitroderivaadid kinoidse struktuuriga sooli, mis on värvunud oranžiks. Ksantoproteiini reaktsiooni annavad benseen ja selle homoloogid, fenool ja teised aromaatsed ühendid.

Reaktsioonid aminohapetele, mis sisaldavad tioolrühma redutseeritud või oksüdeeritud olekus (tsüsteiin, tsüstiin).

Fohli reaktsioon. Leelisega keetmisel eraldub väävel kergesti tsüsteiinist vesiniksulfiidi kujul, mis leeliselises keskkonnas moodustab naatriumsulfiidi:

Sellega seoses jagunevad tiooli sisaldavate aminohapete määramise reaktsioonid lahuses kaheks etapiks:

Väävli üleminek orgaanilisest olekust anorgaanilisse

Väävli tuvastamine lahuses

Naatriumsulfiidi tuvastamiseks kasutatakse pliiatsetaati, mis naatriumhüdroksiidiga suhtlemisel muutub plumbiidiks:

Pb(CH 3 COO) 2 + 2 NaOH Pb(ONa) 2 + 2CH 3 COOH

Väävliioonide ja plii interaktsiooni tulemusena moodustub must või pruun pliisulfiid:

Na 2 S + Pb(Peal) 2 + 2 H 2 O PbS (must sade) + 4NaOH

Väävlit sisaldavate aminohapete määramiseks lisatakse uuritavale lahusele võrdne kogus naatriumhüdroksiidi ja mõni tilk pliatsetaadi lahust. Intensiivsel keetmisel 3-5 minuti jooksul muutub vedelik mustaks.

Tsüstiini olemasolu saab määrata selle reaktsiooni abil, kuna tsüstiin redutseeritakse kergesti tsüsteiiniks.

Milloni reaktsioon:

See on reaktsioon aminohappe türosiinile.

Türosiini molekulide vabad fenoolsed hüdroksüülrühmad annavad sooladega interakteerudes türosiini nitroderivaadi elavhõbedasoola ühendeid, mis on värvunud roosakaspunaseks:

Pauli reaktsioon histidiini ja türosiini suhtes . Pauli reaktsioon võimaldab tuvastada valgus aminohappeid histidiini ja türosiini, mis moodustavad diasobenseensulfoonhappega kirsipunase kompleksühendeid. Diasotiseerimise reaktsioonis tekib diasobenseensulfoonhape, kui sulfaniilhape reageerib naatriumnitritiga happelises keskkonnas:

Uuritavale lahusele lisatakse võrdne kogus sulfaniilhappe happelist lahust (valmistatud vesinikkloriidhappega) ja kahekordne kogus naatriumnitriti lahust, segatakse hoolikalt ja kohe lisatakse sooda (naatriumkarbonaat). Pärast segamist muutub segu kirsipunaseks, eeldusel, et uuritavas lahuses on histidiini või türosiini.

Adamkevich-Hopkins-Kohl (Schulz-Raspail) reaktsioon trüptofaanile (reaktsioon indoolirühmale). Trüptofaan reageerib happelises keskkonnas aldehüüdidega, moodustades värvilisi kondensatsiooniprodukte. Reaktsioon kulgeb trüptofaani indoolitsükli interaktsiooni tõttu aldehüüdiga. On teada, et formaldehüüd moodustub glüoksüülhappest väävelhappe juuresolekul:

R
Trüptofaani sisaldavad lahused glüoksüül- ja väävelhappe juuresolekul annavad punakasvioletse värvuse.

Glüoksüülhapet leidub jää-äädikhappes alati väikestes kogustes. Seetõttu võib reaktsiooni läbi viia äädikhappega. Samal ajal lisatakse uuritavale lahusele võrdne kogus jää- (kontsentreeritud) äädikhapet ja kuumutatakse ettevaatlikult, kuni sade lahustub.Pärast jahutamist lisatakse lahusele kogus kontsentreeritud väävelhapet, mis võrdub lisatud glüoksüülhappe mahuga. segage hoolikalt mööda seina (vedelike segunemise vältimiseks). 5-10 minuti pärast täheldatakse kahe kihi piirpinnal punakasvioletse rõnga moodustumist. Kui kihte segada, muutub roa sisu ühtlaselt lillaks.

To

trüptofaani kondensatsioon formaldehüüdiga:

Kondensatsiooniprodukt oksüdeeritakse bis-2-trüptofanüülkarbinooliks, mis mineraalhapete juuresolekul moodustab sinakasvioletsed soolad:

7) Valkude klassifikatsioon. Aminohapete koostise uurimise meetodid.

Valkude ranget nomenklatuuri ja klassifikatsiooni pole ikka veel olemas. Valkude nimetused antakse juhuslikult, enamasti võttes arvesse valgu eraldamise allikat või selle lahustuvust teatud lahustites, molekuli kuju jne.

Valke klassifitseeritakse koostise, osakeste kuju, lahustuvuse, aminohappelise koostise, päritolu jne järgi.

1. Koosseis Valgud jagunevad kahte suurde rühma: liht- ja kompleksvalgud.

Lihtsad (valgud) hõlmavad valke, mis annavad hüdrolüüsil ainult aminohappeid (proteinoidid, protamiinid, histoonid, prolamiinid, gluteliinid, globuliinid, albumiinid). Lihtsad valgud on näiteks siidifibroiin, munaseerumi albumiin, pepsiin jne.

Komplekssed (valgud) hõlmavad valke, mis koosnevad lihtsast valgust ja täiendavast mittevalgulise olemusega (proteetilisest) rühmast. Komplekssete valkude rühm jaguneb mitmeks alarühmaks, sõltuvalt mittevalgukomponendi olemusest:

Metalloproteiinid, mis sisaldavad oma koostises metalle (Fe, Cu, Mg jne), mis on otseselt seotud polüpeptiidahelaga;

Fosfoproteiinid - sisaldavad fosforhappe jääke, mis on estersidemetega seotud valgu molekuliga seriini, treoniini hüdroksüülrühmade kohas;

Glükoproteiinid – nende proteesrühmad on süsivesikud;

Kromoproteiinid - koosnevad lihtsast valgust ja sellega seotud värvilisest mittevalgulisest ühendist, kõik kromoproteiinid on bioloogiliselt väga aktiivsed; proteesrühmadena võivad need sisaldada porfüriini, isoalloksasiini ja karoteeni derivaate;

Lipoproteiinid - proteesrühma lipiidid - triglütseriidid (rasvad) ja fosfatiidid;

Nukleoproteiinid on valgud, mis koosnevad ühest valgust ja sellega seotud nukleiinhappest. Need valgud mängivad keha elus kolossaalset rolli ja neid käsitletakse allpool. Need on osa mis tahes rakust, mõned nukleoproteiinid eksisteerivad looduses spetsiaalsete patogeense aktiivsusega osakeste (viirused) kujul.

2. Osakeste kuju- valgud jagunevad fibrillaarseteks (niiditaolisteks) ja kerakujulisteks (sfäärilisteks) (vt lk 30).

3. Lahustuvuse ja aminohappe koostise omaduste järgi eristatakse järgmisi lihtsate valkude rühmi:

Proteinoidid - tugikudede (luud, kõhred, sidemed, kõõlused, juuksed, küüned, nahk jne) valgud. Need on peamiselt suure molekulmassiga (> 150 000 Da) fibrillaarsed valgud, mis ei lahustu tavalistes lahustites: vees, soolas ja vee-alkoholi segudes. Need lahustuvad ainult spetsiifilistes lahustites;

Protamiinid (kõige lihtsamad valgud) - valgud, mis lahustuvad vees ja sisaldavad 80-90% arginiini ja piiratud hulgal (6-8) muid aminohappeid, on erinevate kalade piimas. Tänu suurele arginiinisisaldusele on neil põhiomadused, nende molekulmass on suhteliselt väike ja on ligikaudu 4000-12000 Da. Need on nukleoproteiinide koostises valgukomponent;

Histoonid lahustuvad hästi vees ja lahjendatud hapete lahustes (0,1 N), neil on kõrge aminohapete sisaldus: arginiin, lüsiin ja histidiin (vähemalt 30%) ning seetõttu on neil aluselised omadused. Neid valke leidub märkimisväärses koguses rakkude tuumades nukleoproteiinide osana ja neil on oluline roll nukleiinhapete metabolismi reguleerimisel. Histoonide molekulmass on väike ja võrdne 11000-24000 Da;

Globuliinid on valgud, mis ei lahustu vees ja soolalahustes, mille soolasisaldus on üle 7%. Globuliinid sadestuvad täielikult 50% lahuse küllastumisel ammooniumsulfaadiga. Neid valke iseloomustab kõrge glütsiini sisaldus (3,5%), nende molekulmass > 100 000 Da. Globuliinid on nõrgalt happelised või neutraalsed valgud (p1=6-7,3);

Albumiinid on valgud, mis lahustuvad hästi vees ja tugevates soolalahustes ning soolade kontsentratsioon (NH 4) 2 S0 4 ei tohiks ületada 50% küllastumisest. Kõrgematel kontsentratsioonidel albumiinid soolatakse välja. Võrreldes globuliinidega sisaldavad need valgud kolm korda vähem glütsiini ja nende molekulmass on 40 000-70 000 Da. Albumiinidel on glutamiinhappe kõrge sisalduse tõttu liigne negatiivne laeng ja happelised omadused (pl=4,7);

Prolamiinid on rühm taimseid valke, mida leidub teravilja gluteenis. Need lahustuvad ainult 60-80% etüülalkoholi vesilahuses. Prolamiinidele on iseloomulik aminohappeline koostis: nad sisaldavad palju (20-50%) glutamiinhapet ja proliini (10-15%), mistõttu nad on ka oma nime saanud. Nende molekulmass on üle 100 000 Da;

Gluteliinid – taimsed valgud ei lahustu vees, soolalahustes ja etanoolis, kuid lahustuvad lahjendatud (0,1 N) leeliste ja hapete lahustes. Aminohappelise koostise ja molekulmassi poolest on nad sarnased prolamiinidega, kuid sisaldavad rohkem arginiini ja vähem proliini.

Aminohapete koostise uurimise meetodid

Valgud lõhustatakse seedemahlas leiduvate ensüümide toimel aminohapeteks. Tehti kaks olulist järeldust: 1) valgud sisaldavad aminohappeid; 2) valkude keemilise, eelkõige aminohappelise koostise uurimiseks saab kasutada hüdrolüüsi meetodeid.

Valkude aminohappelise koostise uurimiseks kasutatakse happelise (HCl), aluselise [Ba(OH) 2 ] ja harvemini ensümaatilise hüdrolüüsi kombinatsiooni või üht neist. On kindlaks tehtud, et puhta valgu, mis ei sisalda lisandeid, hüdrolüüsi käigus vabaneb 20 erinevat α-aminohapet. Kõik muud loomade, taimede ja mikroorganismide kudedes avastatud aminohapped (üle 300) eksisteerivad looduses vabas olekus või lühikeste peptiidide või kompleksidena teiste orgaaniliste ainetega.

Valkude primaarstruktuuri määramise esimene samm on antud üksiku valgu aminohappelise koostise kvalitatiivne ja kvantitatiivne hindamine. Tuleb meeles pidada, et uuringu jaoks peab teil olema teatud kogus puhast valku, ilma muude valkude või peptiidide lisanditeta.

Valkude happeline hüdrolüüs

Aminohappe koostise määramiseks on vaja hävitada kõik valgu peptiidsidemed. Analüüsitud valk hüdrolüüsitakse 6 mol/l HC1-s temperatuuril umbes 110 °C 24 tundi.Selle töötluse tulemusena hävivad valgu peptiidsidemed, hüdrolüsaadis on ainult vabad aminohapped. Lisaks hüdrolüüsitakse glutamiin ja asparagiin glutamiin- ja asparagiinhapeteks (s.t. radikaalis olev amiidside katkeb ja aminorühm eraldub nendest).

Aminohapete eraldamine ioonvahetuskromatograafia abil

Valkude happelisel hüdrolüüsil saadud aminohapete segu eraldatakse kolonnis katioonvahetusvaiguga. Selline sünteetiline vaik sisaldab sellega tugevalt seotud negatiivselt laetud rühmi (näiteks sulfoonhappe jääke -SO 3 -), millele on kinnitatud Na + ioonid (joon. 1-4).

Aminohapete segu viiakse katioonivahetajasse happelises keskkonnas (pH 3,0), kus aminohapeteks on peamiselt katioonid, s.t. kannavad positiivset laengut. Positiivselt laetud aminohapped kinnituvad negatiivselt laetud vaiguosakestele. Mida suurem on aminohappe kogulaeng, seda tugevam on selle side vaiguga. Seega seostuvad katioonivahetiga kõige tugevamalt aminohapped lüsiin, arginiin ja histidiin, kõige nõrgemini asparagiin- ja glutamiinhape.

Aminohapete vabastamine kolonnist toimub nende elueerimisel (elueerimisel) kasvava ioontugevuse (st NaCl kontsentratsiooni suurenemisega) ja pH-ga puhverlahusega. PH tõusuga kaotavad aminohapped prootoni, mille tulemusena väheneb nende positiivne laeng ja seega ka sideme tugevus negatiivselt laetud vaiguosakestega.

Iga aminohape väljub kolonnist kindla pH ja ioontugevuse juures. Kolonni alumisest otsast väikeste portsjonitena lahuse (eluaadi) kogumisel võib saada üksikuid aminohappeid sisaldavad fraktsioonid.

(Lisateavet "hüdrolüüsi" kohta leiate küsimusest nr 10)

8) Keemilised sidemed valgu struktuuris.

9) Valkude hierarhia ja struktuurse korralduse kontseptsioon. (vaata küsimust nr 12)

10) Valkude hüdrolüüs. Reaktsioonikeemia (astmed, katalüsaatorid, reaktiivid, reaktsioonitingimused) – hüdrolüüsi täielik kirjeldus.

11) Valkude keemilised muundumised.

Denatureerimine ja renatureerimine

Valgulahuste kuumutamisel 60–80% või reaktiivide toimel, mis hävitavad valkudes mittekovalentseid sidemeid, hävib valgumolekuli tertsiaarne (kvaternaarne) ja sekundaarne struktuur, muutub see juhusliku juhusliku spiraali kujul. suuremal või vähemal määral. Seda protsessi nimetatakse denatureerimiseks. Denatureerivate reagentidena võib kasutada happeid, leeliseid, alkohole, fenoole, uureat, guanidiinkloriidi jne. Nende toime olemus seisneb selles, et nad moodustavad vesiniksidemeid peptiidi karkassi =NH ja =CO - rühmadega ning happeliste peptiidide rühmadega. aminohappe radikaalid, asendades valgus omaenda molekulisiseseid vesiniksidemeid, mille tulemusena muutuvad sekundaarsed ja tertsiaarsed struktuurid. Denatureerimisel valgu lahustuvus väheneb, see “koaguleerub” (näiteks kanamuna keetmisel) ning valgu bioloogiline aktiivsus kaob. Sellest lähtuvalt näiteks karboolhappe (fenooli) vesilahuse kasutamine antiseptikuna. Teatud tingimustel toimub denatureeritud valgu lahuse aeglase jahutamisega renaturatsioon - algse (natiivse) konformatsiooni taastamine. See kinnitab tõsiasja, et peptiidahela voltimise olemuse määrab esmane struktuur.

Üksiku valgumolekuli denaturatsiooniprotsessi, mis viib selle "jäiga" kolmemõõtmelise struktuuri lagunemiseni, nimetatakse mõnikord molekuli sulamiseks. Peaaegu iga märgatav muutus välistingimustes, nagu kuumutamine või oluline pH muutus, põhjustab valgu kvaternaarsete, tertsiaarsete ja sekundaarsete struktuuride järjekindlat rikkumist. Tavaliselt põhjustab denaturatsiooni temperatuuri tõus, tugevate hapete ja leeliste, raskmetallide soolade, teatud lahustite (alkohol), kiirguse jne toime.

Denatureerimine viib sageli valgumolekulide kolloidlahuses valguosakeste agregatsiooni suuremateks osakesteks. Visuaalselt näeb see välja näiteks "valgu" moodustumisena munade praadimisel.

Renaturatsioon on denaturatsiooni vastupidine protsess, mille käigus valgud naasevad oma loomulikku struktuuri. Tuleb märkida, et mitte kõik valgud ei ole võimelised renatureerima; enamikus valkudes on denaturatsioon pöördumatu. Kui valgu denaturatsiooni käigus seostuvad füüsikalis-keemilised muutused polüpeptiidahela üleminekuga tihedalt pakitud (korrastatud) olekust korrastatusse, siis renaturatsiooni käigus avaldub valkude iseorganiseerumisvõime, mille tee on Eelnevalt määratud polüpeptiidahela aminohapete järjestusega, st selle primaarse struktuuriga, mis on määratud päriliku teabega. Elusrakkudes on see teave tõenäoliselt määrav korrastamata polüpeptiidahela transformeerimiseks selle biosünteesi ajal või pärast seda ribosoomil natiivse valgu molekuli struktuuriks. Kui kaheahelalisi DNA molekule kuumutatakse temperatuurini umbes 100 ° C, katkevad alustevahelised vesiniksidemed ja komplementaarsed ahelad lahknevad - DNA denatureerub. Kuid aeglasel jahutamisel võivad komplementaarsed ahelad uuesti ühineda tavaliseks topeltheeliksiks. Seda DNA renatureerumisvõimet kasutatakse kunstlike DNA hübriidmolekulide tootmiseks.

Looduslikud valgukehad on varustatud kindla, rangelt määratletud ruumilise konfiguratsiooniga ning neil on füsioloogilistel temperatuuridel ja pH väärtustel mitmeid iseloomulikke füüsikalis-keemilisi ja bioloogilisi omadusi. Erinevate füüsikaliste ja keemiliste tegurite mõjul valgud koaguleeruvad ja sadestuvad, kaotades oma loomulikud omadused. Seega tuleks denaturatsiooni mõista kui loodusliku valgu molekuli unikaalse struktuuri üldplaani rikkumist, peamiselt selle tertsiaarset struktuuri, mis viib sellele iseloomulike omaduste (lahustuvus, elektroforeetiline liikuvus, bioloogiline aktiivsus jne) kadumiseni. Enamik valke denatureerub, kui nende lahuseid kuumutatakse üle 50–60 °C.

Denaturatsiooni välised ilmingud vähenevad lahustuvuse vähenemiseni, eriti isoelektrilises punktis, valgulahuste viskoossuse suurenemiseni, vabade funktsionaalsete SH-rühmade arvu suurenemiseni ja röntgenikiirguse hajumise olemuse muutumiseni. . Denaturatsiooni kõige iseloomulikum märk on valgu bioloogilise (katalüütilise, antigeense või hormonaalse) aktiivsuse järsk vähenemine või täielik kadumine. 8M uurea või mõne muu aine poolt põhjustatud valkude denaturatsiooni käigus hävivad enamasti mittekovalentsed sidemed (eriti hüdrofoobsed interaktsioonid ja vesiniksidemed). Disulfiidsidemed katkevad redutseeriva aine merkaptoetanooli juuresolekul, samas kui polüpeptiidahela enda karkassi peptiidsidemed ei muutu. Nendes tingimustes rulluvad lahti looduslike valgumolekulide gloobulid ning moodustuvad juhuslikud ja korrastamata struktuurid (joonis 1).

Valgu molekuli denatureerimine (skeem).

a - algseisund; b - molekulaarstruktuuri pöörduva rikkumise algus; c - polüpeptiidahela pöördumatu kasutuselevõtt.

Ribonukleaasi denatureerimine ja renatureerimine (Anfinseni järgi).

a - kasutuselevõtt (uurea + merkaptoetanool); b - ümbervoltimine.

1. Valkude hüdrolüüs: H+

[− NH2─CH─ CO─NH─CH─CO − ]n +2nH2O → n NH2 − CH − COOH + n NH2 ─ CH ─ COOH

│ │ ‌‌│ │

Aminohape 1 aminohape 2

2. Valkude sadestamine:

a) pöörduv

Valk lahuses ↔ valgu sade. Tekib Na+, K+ soolade lahuste toimel

b) pöördumatu (denatureerimine)

Väliste tegurite (temperatuur; mehaaniline toime - surve, hõõrumine, raputamine, ultraheli; keemiliste ainete - happed, leelised jne) mõjul denatureerimisel toimub muutus valgu sekundaarses, tertsiaarses ja kvaternaarses struktuuris. makromolekul, st selle loomulik ruumiline struktuur. Valgu esmane struktuur ja sellest tulenevalt ka keemiline koostis ei muutu.

Denatureerimisel muutuvad valkude füüsikalised omadused: lahustuvus väheneb, bioloogiline aktiivsus kaob. Samal ajal suureneb mõnede keemiliste rühmade aktiivsus, soodustatakse proteolüütiliste ensüümide toimet valkudele ja sellest tulenevalt on see kergemini hüdrolüüsitav.

Näiteks albumiin - munavalge - sadestub temperatuuril 60-70 ° lahusest (koaguleerub), kaotades võime vees lahustuda.

Valkude denaturatsiooniprotsessi skeem (valgumolekulide tertsiaar- ja sekundaarstruktuuride hävitamine)

3. Valkude põletamine

Valgud põlevad koos lämmastiku, süsinikdioksiidi, vee ja mõne muu aine moodustumisega. Põlemisega kaasneb põlenud sulgedele iseloomulik lõhn.

4. Värvilised (kvalitatiivsed) reaktsioonid valkudele:

a) ksantoproteiini reaktsioon (benseenitsüklit sisaldavate aminohappejääkide puhul):

Valk + HNO3 (konts.) → kollane värvus

b) biureedi reaktsioon (peptiidsidemete puhul):

Valk + CuSO4 (küllastunud) + NaOH (konts.) → erkolilla värvus

c) tsüsteiinireaktsioon (väävlit sisaldavate aminohappejääkide puhul):

Valk + NaOH + Pb(CH3COO)2 → Värvimine mustaks

Valgud on kogu elu aluseks Maal ja täidavad organismides erinevaid funktsioone.

Valkude väljasoolamine

Väljasoolamine on valkude eraldamise protsess vesilahustest leelis- ja leelismuldmetallide kontsentreeritud soolade neutraalsete lahustega. Suure kontsentratsiooniga soolade lisamisel valgulahusele toimub valguosakeste dehüdratsioon ja laengu eemaldamine, samal ajal kui valgud sadestuvad. Valgu sadenemise määr sõltub sadestava lahuse ioontugevusest, valgu molekuli osakeste suurusest, selle laengu suurusest ja hüdrofiilsusest. Erinevad valgud sadestuvad erinevatel soolakontsentratsioonidel. Seetõttu on soolade kontsentratsiooni järkjärgulise suurendamise teel saadud setetes üksikud valgud erinevates fraktsioonides. Valkude väljasoolamine on pöörduv protsess ja pärast soola eemaldamist taastab valk oma loomulikud omadused. Seetõttu kasutatakse väljasoolamist kliinilises praktikas vereseerumi valkude eraldamisel, samuti erinevate valkude eraldamisel ja puhastamisel.

Lisatud anioonid ja katioonid hävitavad valkude hüdraatunud valgukest, mis on valgulahuste üks stabiilsusfaktoreid. Kõige sagedamini kasutatakse Na ja ammooniumsulfaatide lahuseid. Paljud valgud erinevad hüdratatsioonikihi suuruse ja laengu suuruse poolest. Igal valgul on oma väljasoolamise tsoon. Pärast soolamisaine eemaldamist säilitab valk oma bioloogilise aktiivsuse ja füüsikalis-keemilised omadused. Kliinilises praktikas kasutatakse väljasoolamise meetodit globuliinide (50% ammooniumsulfaadi (NH4)2SO4 lisamisega sadeneb sade) ja albumiinide (100% ammooniumsulfaadi (NH4)2SO4 lisamisega sadeneb sade).

Väljasoolamist mõjutavad:

1) soola olemus ja kontsentratsioon;

2) pH keskkonnad;

3) temperatuur.

Peamist rolli mängivad ioonide valentsid.

12) Valgu primaarse, sekundaarse, tertsiaarse struktuuri korralduse tunnused.

Praeguseks on eksperimentaalselt tõestatud valgu molekuli struktuurse organiseerituse nelja taseme olemasolu: primaarne, sekundaarne, tertsiaarne ja kvaternaarne struktuur.

Iga valgu aminohappeline koostis ja ruumiline korraldus määravad selle füüsikalis-keemilised omadused. Valkudel on happe-aluse, puhvri, kolloidsed ja osmootsed omadused.

Valgud kui amfoteersed makromolekulid

Valgud on amfoteersed polüelektrolüüdid, st. ühendada, nagu aminohapped, happelised ja aluselised omadused. Valkudele amfoteerseid omadusi andvate rühmade olemus ei ole aga kaugeltki sama, mis aminohapetel. Aminohapete happe-aluse omadused tulenevad eelkõige α-amino- ja α-karboksüülrühmade (happe-aluse paari) olemasolust. Valgumolekulides osalevad need rühmad peptiidsidemete moodustamises ja amfoteersed valgud annavad valgu moodustavate aminohapete kõrvalradikaalide happe-aluse rühmad. Loomulikult on igas natiivses valgu molekulis (polüpeptiidahelas) vähemalt üks terminaalne α-amino- ja α-karboksüülrühm (kui valgul on ainult tertsiaarne struktuur). Kvaternaarse struktuuriga valgus on lõpprühmade -NH2 ja -COOH arv võrdne subühikute ehk protomeeride arvuga. Kuid nii väike arv neid rühmi ei suuda seletada valgu makromolekulide amfoteerset olemust. Kuna suurem osa polaarsetest rühmadest paikneb keravalkude pinnal, määravad need valgu molekuli happe-aluse omadused ja laengu. Valgu happelised omadused annavad happelised aminohapped (asparagiin-, glutamiin- ja aminosidrunhape), aluselised aga aluselised aminohapped (lüsiin, arginiin, histidiin). Mida rohkem happelisi aminohappeid valk sisaldab, seda enam väljenduvad selle happelised omadused ja mida rohkem aluselisi aminohappeid sisaldub valk, seda tugevamalt avalduvad selle aluselised omadused. Tsüsteiini SH-rühma ja türosiini fenoolrühma nõrk dissotsiatsioon (neid võib pidada nõrkadeks hapeteks) ei mõjuta peaaegu mingit mõju valkude amfoteersusele.

Puhvri omadused. Kuigi valkudel on puhveromadused, on nende võime füsioloogiliste pH väärtuste juures piiratud. Erandiks on palju histidiini sisaldavad valgud, kuna ainult histidiini kõrvalrühmal on puhveromadused füsioloogilisele lähedases pH vahemikus. Neid valke on väga vähe. Hemoglobiin on peaaegu ainus valk, mis sisaldab kuni 8% histidiini, mis on võimas rakusisene puhver erütrotsüütides, hoides vere pH konstantsel tasemel.

Valgu molekuli laeng sõltub happeliste ja aluseliste aminohapete sisaldusest selles, õigemini nende aminohapete kõrvalradikaali happeliste ja aluseliste rühmade ionisatsioonist. Happeliste aminohapete COOH rühmade dissotsiatsioon põhjustab valgu pinnale negatiivse laengu tekkimist ning leeliseliste aminohapete kõrvalradikaalid kannavad positiivset laengut (pearühmadesse H + lisandumise tõttu). Looduslikus valgu molekulis jaotuvad laengud asümmeetriliselt sõltuvalt polüpeptiidahela ruumilisest paigutusest. Kui valgus domineerivad aluseliste üle happelised aminohapped, siis üldiselt on valgumolekul elektronegatiivne ehk tegemist on polüaniooniga ja vastupidi, kui ülekaalus on aluselised aminohapped, siis on ta positiivselt laetud, st käitub nagu polükatsioon.

Valgu molekuli kogulaeng sõltub muidugi keskkonna pH-st: happelises keskkonnas on see positiivne, aluselises keskkonnas negatiivne. PH väärtust, mille juures valgu netolaeng on null, nimetatakse valgu isoelektriliseks punktiks. Sel hetkel ei ole valgul elektriväljas liikuvust. Iga valgu isoelektrilise punkti määrab aminohapete kõrvalradikaalide happeliste ja aluseliste rühmade vahekord: mida suurem on happeliste/aluseliste aminohapete suhe valgus, seda madalam on selle isoelektriline punkt. Happeliste valkude pH on 1< 7, у нейтральных рН 1 около 7, а у основных рН 1 >7. pH väärtustel, mis on madalamal isoelektrilisest punktist, kannavad valk positiivset laengut ja kõrgemal negatiivset laengut. Kõigi tsütoplasmaatiliste valkude keskmine isoelektriline punkt jääb 5,5 piiresse. Seetõttu on füsioloogilise pH (umbes 7,0–7,4) juures raku valkudel üldine negatiivne laeng. Valkude negatiivsete laengute ülejääk rakus on tasakaalustatud, nagu juba mainitud, anorgaaniliste katioonidega.

Isoelektrilise punkti tundmine on väga oluline valkude stabiilsuse mõistmiseks lahustes, kuna valgud on isoelektrilises olekus kõige vähem stabiilsed. Laenguta valguosakesed võivad kokku kleepuda ja sadestuda.

Valkude kolloidsed ja osmootsed omadused

Valkude käitumisel lahustes on mõned iseärasused. Tavalised kolloidlahused on stabiilsed ainult stabilisaatori juuresolekul, mis takistab kolloidide settimist lahustunud aine ja lahusti piirpinnal.

Valkude vesilahused on stabiilsed ja tasakaalustatud, need ei sadestu (ei koaguleeru) aja jooksul ega vaja stabilisaatorite olemasolu. Valgulahused on homogeensed ja sisuliselt võib neid liigitada tõelisteks lahusteks. Kuid valkude kõrge molekulmass annab nende lahustele palju kolloidsüsteemide omadusi:

• iseloomulikud optilised omadused (lahuste opalestsents ja nende võime hajutada nähtavaid valguskiiri) [saade] .

  Valkude optilised omadused. Valkude lahustel, eriti kontsentreeritud lahustel, on iseloomulik opalestsents. Valgulahuse külgsuunas valgustamisel muutuvad selles olevad valguskiired nähtavaks ja moodustavad helendava koonuse või riba – Tyndalli efekt (kõrgelt lahjendatud valgulahustes pole opalestsentsi näha ja helendav Tyndalli koonus peaaegu puudub). Seda valgust hajutavat efekti seletatakse valguskiirte difraktsiooniga lahuses olevate valguosakeste poolt. Arvatakse, et raku protoplasmas on valk kolloidse lahuse kujul - sool. Valkude ja teiste bioloogiliste molekulide (nukleiinhapped, polüsahhariidid jne) valguse hajutamise võimet kasutatakse rakustruktuuride mikroskoopilisel uurimisel: mikroskoobi pimedas väljas on kolloidosakesed tsütoplasmas heledate laikudena nähtavad.

  Valkude ja teiste makromolekulaarsete ainete valguse hajumise võimet kasutatakse nende kvantitatiivseks määramiseks nefelomeetria abil, võrreldes testitava ja standardsooli hõljuvate osakeste valguse hajumise intensiivsust.

• madal difusioonikiirus [saade] .

  Madal difusioonikiirus. Difusioon on lahustunud aine molekulide spontaanne liikumine kontsentratsioonigradiendi tõttu (kõrge kontsentratsiooniga piirkondadest madala kontsentratsiooniga piirkondadesse). Valkude difusioonikiirus on piiratud võrreldes tavaliste molekulide ja ioonidega, mis liiguvad sadu kuni tuhandeid kordi kiiremini kui valgud. Valkude difusioonikiirus sõltub rohkem nende molekulide kujust kui molekulmassist. Globulaarsed valgud vesilahustes on liikuvamad kui fibrillaarsed valgud.

  Valkude difusioon on raku normaalseks funktsioneerimiseks hädavajalik. Valkude süntees raku mis tahes osas (kus on ribosoomid) võib difusiooni puudumisel viia valkude akumuleerumiseni nende moodustumise kohas. Valkude intratsellulaarne jaotumine toimub difusiooni teel. Kuna valgu difusiooni kiirus on madal, piirab see protsesside kiirust, mis sõltuvad difundeeruva valgu funktsioonist raku vastavas piirkonnas.

• suutmatus läbida poolläbilaskvaid membraane [saade] .

  Valkude osmootsed omadused. Valgud ei saa oma suure molekulmassi tõttu difundeeruda läbi poolläbilaskva membraani, samas kui madala molekulmassiga ained läbivad selliseid membraane kergesti. Seda valkude omadust kasutatakse praktikas nende lahuste puhastamiseks madala molekulmassiga lisanditest. Seda protsessi nimetatakse dialüüsiks.

  Valkude võimetus difundeeruda läbi poolläbilaskvate membraanide põhjustab osmoosi nähtuse, st veemolekulide liikumise läbi poolläbilaskva membraani valgulahusesse. Kui valgulahus eraldatakse veest tsellofaani membraaniga, siis tasakaalu saavutamise nimel difundeeruvad veemolekulid valgulahusesse. Kuid vee liikumine ruumi, kus valk asub, suurendab selles olevat hüdrostaatilist rõhku (veesamba rõhku), mis takistab veemolekulide edasist difusiooni valgu külge.

  Survet või jõudu, mida tuleb rakendada vee osmootse voolu peatamiseks, nimetatakse osmootseks rõhuks. Osmootne rõhk väga lahjendatud valgulahustes on võrdeline valgu molaarse kontsentratsiooni ja absoluutse temperatuuriga.

  Samuti on bioloogilised membraanid valku mitteläbilaskvad, mistõttu valgu tekitatav osmootne rõhk sõltub selle kontsentratsioonist rakus ja väljaspool seda. Valgust tingitud osmootset rõhku nimetatakse ka onkootiliseks rõhuks.

• kõrge viskoossusega lahused [saade] .

  Kõrge viskoossusega valgulahused. Kõrge viskoossus on tüüpiline mitte ainult valgulahustele, vaid üldiselt ka makromolekulaarsete ühendite lahustele. Valgu kontsentratsiooni suurenemisega suureneb lahuse viskoossus, kuna valgumolekulide vahelised adhesioonijõud suurenevad. Viskoossus sõltub molekulide kujust. Fibrillaarsete valkude lahused on alati viskoossemad kui globulaarsete valkude lahused. Lahuste viskoossust mõjutavad tugevalt temperatuur ja elektrolüütide olemasolu. Temperatuuri tõustes väheneb valgulahuste viskoossus. Mõnede soolade, näiteks kaltsiumi, lisamine suurendab viskoossust, soodustades molekulide adhesiooni kaltsiumsildade abil. Mõnikord suureneb valgulahuse viskoossus nii palju, et see kaotab voolavuse ja läheb geelilaadsesse olekusse.

• geelistumisvõime [saade] .

  Valkude võime moodustada geele. Valgu makromolekulide vastastikmõju lahuses võib viia struktuursete võrgustike moodustumiseni, mille sees on kinni jäänud veemolekulid. Selliseid struktureeritud süsteeme nimetatakse geelideks või želeedeks. Arvatakse, et raku protoplasma valk võib minna geelilaadsesse olekusse. Tüüpiline näide - meduusi keha on nagu elav tarretis, mille veesisaldus on kuni 90%.

  Fibrillaarsete valkude lahustes toimub geelistumine kergemini; nende vardakujuline vorm soodustab makromolekulide otste paremat kontakti. See on igapäevasest praktikast hästi teada. Toidutarretised valmistatakse toodetest (luud, kõhred, liha), mis sisaldavad suures koguses fibrillaarseid valke.

  Keha eluprotsessis on valgustruktuuride geeljas olek suur füsioloogiline tähtsus. Luude, kõõluste, kõhre, naha jne kollageenvalgud on kõrge tugevuse, tugevuse ja elastsusega, kuna on geelitaolises olekus. Mineraalsoolade ladestumine vananemise ajal vähendab nende tugevust ja elastsust. Geeljas või želatiinsel kujul leidub lihasrakkudes aktomüosiin, mis täidab kontraktiilset funktsiooni.

  Elusrakus toimuvad protsessid, mis meenutavad sool-geel üleminekut. Raku protoplasma on soolitaoline viskoosne vedelik, milles leidub geelitaoliste struktuuride saarekesi.

Valkude hüdratsioon ja nende lahustuvust mõjutavad tegurid

Valgud on hüdrofiilsed ained. Kui lahustate kuiva valgu vees, siis alguses see, nagu iga hüdrofiilne kõrgmolekulaarne ühend, paisub ja seejärel hakkavad valgumolekulid järk-järgult lahusesse sisenema. Turse ajal tungivad veemolekulid valku ja seonduvad selle polaarsete rühmadega. Polüpeptiidahelate tihe pakend on lahti. Paisunud valku võib pidada seljalahuseks, s.t veemolekulide lahuseks suure molekulmassiga aines - valgus. Vee edasine imendumine viib valgumolekulide eraldumiseni kogumassist ja lahustumiseni. Kuid turse ei vii alati lahustumiseni; mõned valgud, näiteks kollageen, jäävad pärast suurte veekoguste imendumist paiste.

Lahustumine on seotud valkude hüdratatsiooniga, st veemolekulide seondumisega valkudega. Hüdreeritud vesi on valgu makromolekuliga nii tugevalt seotud, et seda on raske eraldada. See ei näita mitte lihtsat adsorptsiooni, vaid veemolekulide elektrostaatilist sidumist negatiivset laengut kandvate happeliste aminohapete külgradikaalide polaarsete ja positiivset laengut kandvate aluseliste aminohapetega.

Osa hüdratatsiooniveest on aga seotud peptiidrühmadega, mis moodustavad veemolekulidega vesiniksidemeid. Näiteks mittepolaarsete kõrvalrühmadega polüpeptiidid paisuvad, st seovad vett. Seega seob suur hulk vett kollageeni, kuigi see valk sisaldab valdavalt mittepolaarseid aminohappeid. Vesi, seondudes peptiidrühmadega, lükkab piklikud polüpeptiidahelad lahku. Kuid ahelatevahelised sidemed (sillad) ei lase valgumolekulidel üksteisest lahti murda ja lahustuda. Kollageeni sisaldavate toorainete kuumutamisel purunevad kollageenikiududes ahelatevahelised sillad ja vabanenud polüpeptiidahelad lähevad lahusesse. Seda osaliselt hüdrolüüsitud lahustuva kollageeni fraktsiooni nimetatakse želatiiniks. Želatiin on keemilise koostise poolest sarnane kollageeniga, paisub kergesti ja lahustub vees, moodustades viskoosseid vedelikke. Želatiini iseloomulik omadus on tarretusvõime. Želatiini vesilahuseid kasutatakse laialdaselt meditsiinipraktikas plasma asendava ja hemostaatilise ainena ning geelistumisvõimet - kapslite valmistamisel farmaatsiapraktikas.

Valkude lahustuvust mõjutavad tegurid. Erinevate valkude lahustuvus on väga erinev. Selle määravad ära nende aminohapete koostis (polaarsed aminohapped annavad suurema lahustuvuse kui mittepolaarsed), korraldusomadused (globulaarsed valgud lahustuvad tavaliselt paremini kui fibrillaarsed) ja lahustiomadused. Näiteks taimsed valgud - prolamiinid - lahustuvad 60-80% alkoholis, albumiinid - vees ja nõrkades soolalahustes ning kollageen ja keratiinid on enamikus lahustites lahustumatud.

Valgulahused on stabiilsed tänu valgumolekuli laengule ja hüdratatsioonikihile. Iga üksiku valgu makromolekuli kogulaeng on sama märgiga, mis ei lase neil lahuses kokku kleepuda ja sadestuda. Kõik, mis aitab kaasa laengu ja hüdratatsiooni kesta säilimisele, hõlbustab valgu lahustuvust ja selle stabiilsust lahuses. Valgu laengu (või selles sisalduvate polaarsete aminohapete arvu) ja hüdratatsiooni vahel on tihe seos: mida rohkem on valguses polaarseid aminohappeid, seda rohkem seob vett (1 g valgu kohta). Valgu hüdratatsioonikiht ulatub mõnikord suureks ja hüdratatsioonivesi võib moodustada kuni 1/5 selle massist.

Tõsi, mõned valgud on rohkem hüdreeritud ja vähem lahustuvad. Näiteks kollageen seob vett rohkem kui paljud hästi lahustuvad keravalgud, kuid ei lahustu. Selle lahustuvust takistavad struktuursed iseärasused – polüpeptiidahelate vahelised ristsidemed. Mõnikord moodustavad vastupidiselt laetud valgurühmad valgumolekuli sees või valgumolekulide vahel palju ioonseid (soola)sidemeid, mis takistab sidemete teket veemolekulide ja laetud valgurühmade vahel. Täheldatakse paradoksaalset nähtust: valgus on palju anioonseid või katioonseid rühmi ning selle lahustuvus vees on madal. Molekulidevahelised soolasillad põhjustavad valgu molekulide kokkukleepumist ja sadenemist.

Millised keskkonnategurid mõjutavad valkude lahustuvust ja nende stabiilsust lahustes?

• Neutraalsete soolade mõju [saade] .

  Neutraalsed soolad väikestes kontsentratsioonides suurendavad isegi nende valkude lahustuvust, mis on puhtas vees lahustumatud (näiteks euglobuliinid). See on tingitud asjaolust, et soolaioonid, suheldes vastastikku laetud valgumolekulide rühmadega, hävitavad valgu molekulide vahelisi soolasildu. Soolade kontsentratsiooni suurendamine (lahuse ioontugevuse suurendamine) annab vastupidise efekti (vt allpool - väljasoolamine).

• Keskmise pH mõju [saade] .

  Söötme pH mõjutab valgu laengut ja sellest tulenevalt selle lahustuvust. Kõige vähem stabiilne valk on isoelektrilises olekus, st kui selle kogulaeng on null. Laengu eemaldamine võimaldab valgumolekulidel üksteisele kergesti läheneda, kokku kleepuda ja sadestuda. See tähendab, et valgu lahustuvus ja stabiilsus on valgu isoelektrilisele punktile vastava pH juures minimaalne.

• Temperatuuri mõju [saade] .

  Temperatuuri ja valgu lahustuvuse olemuse vahel puudub range seos. Mõned valgud (globuliinid, pepsiin, lihaste fosforülaas) lahustuvad vesi- või soolalahustes temperatuuri tõustes paremini; teised (lihaste aldolaas, hemoglobiin jne) on halvemad.

• Erinevalt laetud valgu mõju [saade] .

  Kui polüanioonist valgu (happeline valk) lahusele lisatakse valk, mis on polükatioon (aluseline valk), siis moodustuvad need agregaadid. Sel juhul kaob laengute neutraliseerimisest tingitud stabiilsus ja valgud sadestuvad. Mõnikord kasutatakse seda funktsiooni soovitud valgu eraldamiseks valkude segust.

väljasoolamine

Neutraalsete soolade lahuseid kasutatakse laialdaselt mitte ainult valgu lahustuvuse suurendamiseks, näiteks selle eraldamisel bioloogilisest materjalist, vaid ka erinevate valkude selektiivseks sadestamiseks, st nende fraktsioneerimiseks. Valkude sadestamist neutraalsete soolalahustega nimetatakse väljasoolamiseks. Väljasoolamisel saadud valkude iseloomulik tunnus on see, et need säilitavad pärast soola eemaldamist oma looduslikud bioloogilised omadused.

Väljasoolamise mehhanism seisneb selles, et soolalahusesse lisatud anioonid ja katioonid eemaldavad valkude hüdratatsioonikihi, mis on selle stabiilsuse üks tegureid. Võimalik, et üheaegselt toimub ka valkude laengute neutraliseerimine soolaioonide poolt, mis aitab kaasa ka valkude sadenemisele.

Väljasoolamise võime avaldub kõige enam soolaanioonides. Vastavalt väljasoolamise tugevusele on anioonid ja katioonid paigutatud järgmistesse ridadesse:

• SO 4 2-> C 6 H 5 O 7 3-> CH 3 COO - > Cl - > NO 3 - > Br - > I - > KNS -
• Li + > Na + > K + > Pb + > Cs +

Neid seeriaid nimetatakse lüotroopseteks.

Sulfaatidel on selles sarjas tugev väljasoolamisefekt. Praktikas kasutatakse valkude väljasoolamiseks kõige sagedamini naatrium- ja ammooniumsulfaati. Valgud sadestatakse lisaks sooladele orgaaniliste vett eemaldavate ainetega (etanool, atsetoon, metanool jne). Tegelikult on see sama väljasoolamine.

Valkude eraldamiseks ja puhastamiseks kasutatakse laialdaselt väljasoolamist, kuna paljud valgud erinevad oma hüdratatsioonikihi suuruse ja laengute suuruse poolest. Igal neist on oma väljasoolamise tsoon, st soola kontsentratsioon, mis võimaldab dehüdratsiooni ja valgu sadestumist. Pärast soolamisaine eemaldamist säilitab valk kõik oma loomulikud omadused ja funktsioonid.

Denatureerimine (denatureerimine) ja renatureerimine (renatureerimine)

Erinevate ainete toimel, mis rikuvad valgu molekuli kõrgeimat organiseerituse taset (sekundaarne, tertsiaarne, kvaternaarne), säilitades samal ajal primaarse struktuuri, kaotab valk oma looduslikud füüsikalis-keemilised ja mis kõige tähtsam - bioloogilised omadused. Seda nähtust nimetatakse denaturatsiooniks (denativatsiooniks). See on iseloomulik ainult keeruka ruumilise korraldusega molekulidele. Sünteetilised ja looduslikud peptiidid ei ole denaturatsioonivõimelised.

Denatureerimise käigus katkevad sidemed, mis stabiliseerivad kvaternaarseid, tertsiaarseid ja isegi sekundaarseid struktuure. Polüpeptiidahel volditakse lahti ja on lahuses kas voltimata kujul või juhusliku spiraali kujul. Sel juhul kaob hüdratatsioonikiht ja valk sadestub. Sadestunud denatureeritud valk erineb aga samast väljasoolamise teel sadestatud valgust, kuna esimesel juhul kaotab see oma loomulikud omadused, teisel juhul aga säilib. See näitab, et denaturatsiooni ja väljasoolamist põhjustavate ainete toimemehhanism on erinev. Väljasoolamisel säilib valgu loomulik struktuur ja denatureerimisel see hävib.

Denatureerivad tegurid jagunevad

• füüsiline [saade] .

  Füüsikaliste tegurite hulka kuuluvad: temperatuur, rõhk, mehaaniline mõju, ultraheli- ja ioniseeriv kiirgus.

  Valkude termiline denatureerimine on enim uuritud protsess. Seda peeti üheks valkude iseloomulikuks tunnuseks. Juba ammu on teada, et kuumutamisel valk koaguleerub (koaguleerub) ja sadestub. Enamik valke on termolabiilsed, kuid valgud on teadaolevalt väga kuumakindlad. Näiteks trüpsiin, kümotrüpsiin, lüsosüüm, mõned bioloogilised membraanivalgud. Kuumaveeallikates elavate bakterite valgud on eriti temperatuurikindlad. Ilmselgelt ei piisa termostabiilsetes valkudes kuumutamisel tekkivast polüpeptiidahelate termilisest liikumisest valgumolekulide sisemiste sidemete lõhkumiseks. Isoelektrilises punktis denatureeritakse valgud kuumuse toimel kergemini. Seda tehnikat kasutatakse praktilises töös. Mõned valgud seevastu denatureerivad madalal temperatuuril.

• keemiline [saade] .

  Denaturatsiooni põhjustavad keemilised tegurid on järgmised: happed ja leelised, orgaanilised lahustid (alkohol, atsetoon), detergendid (detergendid), mõned amiidid (uurea, guanidiini soolad jne), alkaloidid, raskmetallid (elavhõbeda, vase, baariumi, tsingi soolad). , kaadmium jne). Kemikaalide denatureeriva toime mehhanism sõltub nende füüsikalis-keemilistest omadustest.

  Valkude sadestajatena kasutatakse laialdaselt happeid ja leeliseid. Paljud valgud denatureerivad äärmuslikel pH väärtustel alla 2 või üle 10-11. Kuid mõned valgud on hapete ja leeliste suhtes vastupidavad. Näiteks histoonid ja protamiinid ei denatureru isegi pH 2 või pH 10 juures. Tugevad etanooli ja atsetooni lahused omavad ka valke denatureerivat toimet, kuigi mõnede valkude puhul kasutatakse neid orgaanilisi lahusteid väljasoolavana.

  Raskmetalle, alkaloide on pikka aega kasutatud sadestajatena; nad moodustavad tugevad sidemed valkude polaarsete rühmadega ja lõhuvad seeläbi vesinik- ja ioonsidemete süsteemi.

  Erilist tähelepanu tuleks pöörata karbamiidi- ja guanidiinisooladele, mis kõrges kontsentratsioonis (uurea puhul 8 mol/l, guanidiinvesinikkloriidi puhul 2 mol/l) konkureerivad peptiidrühmadega vesiniksidemete moodustumisel. Selle tulemusena toimub kvaternaarse struktuuriga valkude dissotsiatsioon subühikuteks ja seejärel polüpeptiidahelate lahtivoltimine. See uurea omadus on nii silmatorkav, et seda kasutatakse laialdaselt kvaternaarse valgu struktuuri olemasolu ja selle struktuurse korralduse tähtsuse tõestamiseks füsioloogilise funktsiooni elluviimisel.

Denatureeritud valkude omadused . Denatureeritud valkude jaoks on kõige tüüpilisemad järgmised omadused.

• Reaktiivsete või funktsionaalsete rühmade arvu suurenemine võrreldes natiivse valgu molekuliga (funktsionaalsed rühmad on aminohapete külgradikaalide rühmad: COOH, NH 2, SH, OH). Mõned neist rühmadest asuvad tavaliselt valgumolekuli sees ja neid ei tuvastata spetsiaalsete reaktiividega. Polüpeptiidahela lahtivoltimine denatureerimise ajal paljastab need täiendavad või peidetud rühmad.
• Valgu lahustuvuse ja sadenemise vähenemine (seotud hüdratatsioonikihi kadumisega, valgu molekuli lahtivoltimisega koos hüdrofoobsete radikaalide "kokkupuutumisega" ja polaarsete rühmade laengute neutraliseerimisega).
• Valgu molekuli konfiguratsiooni muutus.
• Bioloogilise aktiivsuse kaotus, mis on põhjustatud molekuli loomuliku struktuurse korralduse rikkumisest.
• Lihtsam lõhustamine proteolüütiliste ensüümide poolt võrreldes natiivse valguga, kompaktse natiivse struktuuri üleminek lahtivolditud lahtisesse vormi hõlbustab ensüümide juurdepääsu valgu peptiidsidemetele, mille nad hävitavad.

Viimane denatureeritud valgu kvaliteet on laialt tuntud. Valke sisaldavate toodete (peamiselt liha) termiline või muul viisil töötlemine aitab kaasa nende paremale seedimisele seedetrakti proteolüütiliste ensüümide abil. Inimeste ja loomade maos toodetakse looduslikku denatureerivat ainet - vesinikkloriidhapet, mis valke denatureerides aitab neid ensüümide toimel lagundada. Kuid vesinikkloriidhappe ja proteolüütiliste ensüümide olemasolu ei võimalda valguravimeid suu kaudu kasutada, sest need denatureeritakse ja lõhustuvad koheselt, kaotades oma bioloogilise aktiivsuse.

Samuti märgime, et valke sadestavaid denatureerivaid aineid kasutatakse biokeemilises praktikas muudel eesmärkidel kui väljasoolamine. Väljasoolamist kui tehnikat kasutatakse teatud valgu või valkude rühma isoleerimiseks ja denatureerimist kasutatakse mis tahes ainete segu vabastamiseks valgust. Valgu eemaldamisega võib saada valguvaba lahuse või kõrvaldada selle valgu mõju.

Pikka aega on arvatud, et denaturatsioon on pöördumatu. Kuid mõnel juhul taastab denatureeriva aine eemaldamine (sellised katsed tehti karbamiidi abil) valgu bioloogilise aktiivsuse. Denatureeritud valgu füüsikalis-keemiliste ja bioloogiliste omaduste taastamise protsessi nimetatakse renaturatsiooniks või renaturatsiooniks. Kui denatureeritud valk (pärast denatureerivate ainete eemaldamist) organiseerib end uuesti algsesse struktuuri, taastub selle bioloogiline aktiivsus.

Lehekülg 4

lehekülgi kokku: 7

Valgu molekuli kuju. Valgumolekulide natiivse konformatsiooni uuringud on näidanud, et enamikul juhtudel on need osakesed enam-vähem asümmeetrilise kujuga. Sõltuvalt asümmeetria astmest, st valgu molekuli pika (b) ja lühikese (a) telje vahelisest suhtest, eristatakse kerakujulisi (sfäärilisi) ja fibrillaarseid (filamentseid) valke.

Globulaarsed on valgumolekulid, milles polüpeptiidahelate voltimine on viinud sfäärilise struktuuri moodustumiseni. Nende hulgas on rangelt sfäärilisi, elliptilisi ja vardakujulisi. Need erinevad asümmeetria astme poolest. Näiteks munaalbumiinil on b/a = 3, nisu gliadiinil 11 ja maisi zeiinil 20. Looduses on paljud valgud kerakujulised.

Fibrillaarsed valgud moodustavad pikki, väga asümmeetrilisi filamente. Paljudel neist on struktuurne või mehaaniline funktsioon. Need on kollageen (b / a - 200), keratiinid, fibroiin.

Iga rühma valkudel on oma iseloomulikud omadused. Paljud globulaarsed valgud lahustuvad vees ja lahjendatud soolalahustes. Lahustuvaid fibrillaarseid valke iseloomustavad väga viskoossed lahused. Globulaarsetel valkudel on reeglina hea bioloogiline väärtus – need imenduvad seedimise käigus, paljud fibrillaarsed valgud aga mitte.

Kerakujuliste ja fibrillaarsete valkude vahel pole selget piiri. Paljud valgud asuvad vahepealsel positsioonil ja ühendavad nii kerakujuliste kui ka fibrillaarsete valkude tunnused. Selliste valkude hulka kuuluvad näiteks lihaste müosiin (b/a = 75) ja vere fibrinogeen (b/a = 18). Müosiinil on vardakujuline kuju, mis sarnaneb fibrillaarsete valkude kujuga, kuid nagu globulaarsed valgud, lahustub see soolalahustes. Müosiini ja fibrinogeeni lahused on viskoossed. Need valgud imenduvad seedimise käigus. Samal ajal ei imendu aktiin, kerakujuline lihasvalk.

Valkude denatureerimine. Valgumolekulide natiivne konformatsioon ei ole jäik, see on pigem labiilne (lat. "labilis" – libisev) ja võib olla mitmete mõjude all tõsiselt häiritud. Valgu natiivse konformatsiooni rikkumist, millega kaasneb selle loomulike omaduste muutumine ilma peptiidsidemeid purustamata, nimetatakse valgu denatureerimiseks (ladina keeles "denaturare" - looduslike omaduste äravõtmine).

Valkude denaturatsiooni võivad põhjustada mitmesugused põhjused, mis põhjustavad nõrkade interaktsioonide katkemist, samuti nende loomulikku struktuuri stabiliseerivate disulfiidsidemete katkemist.

Enamiku valkude kuumutamine temperatuurini üle 50°C, samuti ultraviolett- ja muud tüüpi suure energiaga kiiritamine suurendab polüpeptiidahela aatomite vibratsiooni, mis põhjustab nendes erinevate sidemete katkemist. Isegi mehaaniline raputamine võib põhjustada valkude denaturatsiooni.

Valkude denaturatsioon toimub ka keemilise rünnaku tõttu. Tugevad happed või leelised mõjutavad happeliste ja aluseliste rühmade ionisatsiooni, põhjustades ioonsete ja mõnede vesiniksidemete katkemist valgu molekulides. Karbamiid (H 2 N-CO-NH 2) ja orgaanilised lahustid - alkoholid, fenoolid jne - lõhuvad vesiniksidemete süsteemi ja nõrgendavad hüdrofoobseid interaktsioone valgu molekulides (uurea - vee struktuuri rikkumise tõttu, orgaanilised lahustid). - kontaktide loomise tõttu mittepolaarsete aminohapperadikaalidega). Merkaptoetanool hävitab valkudes olevad disulfiidsidemed. Raskmetallide ioonid häirivad nõrka interaktsiooni.

Denatureerimisel toimub valgu omaduste muutus ja ennekõike selle lahustuvuse vähenemine. Näiteks keetes valgud koaguleeruvad ja lahustest sadestuvad trombidena (nagu kanamuna keetmisel). Valkude sadestumine lahustest toimub ka valgu sadestajate mõjul, mida kasutatakse trikloroäädikhappena, Barnsteini reagendina (naatriumhüdroksiidi segu vasksulfaadiga), tanniinilahusena jne.

Denatureerimise käigus väheneb valgu veeimamisvõime, s.t paisumisvõime; võivad ilmneda uued keemilised rühmad, näiteks: kokkupuutel kaptoetanooliga - SH-rühmad. Denatureerimise tulemusena kaotab valk oma bioloogilise aktiivsuse.

Kuigi denaturatsioon ei mõjuta valgu primaarset struktuuri, on muutused pöördumatud. Kuid näiteks karbamiidi järkjärgulise eemaldamisega dialüüsi teel denatureeritud valgu lahusest toimub selle renaturatsioon: taastatakse valgu loomulik struktuur ja koos sellega ühel või teisel määral ka selle looduslikud omadused. Sellist denaturatsiooni nimetatakse pöörduvaks.

Organismide vananemise käigus toimub valkude pöördumatu denaturatsioon. Seetõttu kaotavad näiteks taimeseemned isegi optimaalsete säilitustingimuste korral järk-järgult oma idanemisvõimet.

Valkude denatureerimine toimub leiva küpsetamisel, pasta, köögiviljade kuivatamisel, keetmisel jne. Selle tulemusena suureneb nende valkude bioloogiline väärtus, kuna denatureeritud (osaliselt hävinud) valgud imenduvad seedimise käigus kergemini.

Valgu isoelektriline punkt. Valgud sisaldavad erinevaid aluselisi ja happelisi rühmi, millel on ioniseerimisvõime. Tugevalt happelises keskkonnas protoneeritakse aktiivselt põhirühmad (aminorühmad jne) ning valgumolekulid omandavad positiivse summaarse laengu ning tugevalt aluselises keskkonnas dissotsieeruvad kergesti karboksüülrühmad ja valgumolekulid omandavad negatiivse summaarse laengu.

Valkude positiivse laengu allikateks on lüsiini, arginiini ja histidiini jääkide kõrvalradikaalid ning N-otsa aminohappejäägi a-aminorühm. Negatiivse laengu allikateks on asparagiin- ja glutamiinhappejääkide kõrvalradikaalid ning C-otsa aminohappejäägi α-karboksüülrühm.

Söötme teatud pH väärtusel on valgu molekuli pinnal positiivsed ja negatiivsed laengud võrdsed, st selle kogu elektrilaeng osutub nulliks. Seda lahuse pH väärtust, mille juures valgumolekul on elektriliselt neutraalne, nimetatakse valgu isoelektriliseks punktiks (pi).

Isoelektrilised punktid on valkude iseloomulikud konstandid. Need määratakse nende aminohappelise koostise ja struktuuri järgi: happeliste ja aluseliste aminohappejääkide arv ja paigutus polüpeptiidahelates. Valkude isoelektrilised punktid, milles domineerivad happelised aminohappejäägid, asuvad pH piirkonnas.<7, а белков, в которых преобладают остатки основных аминокислот - в области рН>7. Enamiku valkude isoelektrilised punktid on kergelt happelises keskkonnas.

Isoelektrilises olekus on valgulahustel minimaalne viskoossus. See on tingitud valgu molekuli kuju muutumisest. Isoelektrilises punktis tõmbuvad vastaslaenguga rühmad üksteise poole ja valgud keerduvad pallideks. Kui pH nihkub isoelektrilisest punktist, tõrjuvad sarnase laenguga rühmad üksteist ja valgumolekulid rulluvad lahti. Voldimata olekus annavad valgumolekulid lahustele suurema viskoossuse kui pallideks rullitud.

Isoelektrilises punktis on valgud minimaalse lahustuvusega ja võivad kergesti sadestuda.

Valkude sadenemist isoelektrilises punktis siiski ei toimu. Seda takistavad struktureeritud veemolekulid, mis säilitavad olulise osa hüdrofoobsetest aminohapete radikaalidest valgugloobulite pinnal.

Valke saab sadestada kasutades orgaanilisi lahusteid (alkohol, atsetoon), mis rikuvad hüdrofoobsete kontaktide süsteemi valgumolekulides, samuti kõrge soolakontsentratsiooniga (väljasoolamine), mis vähendab valgugloobulite hüdratatsiooni. Viimasel juhul läheb osa veest soola lahustama ja lakkab osalemast valgu lahustamises. Selline lahus muutub lahusti puudumise tõttu üleküllastutuks, mis toob kaasa osa selle sadestumist sademesse. Valgu molekulid hakkavad kokku kleepuma ja, moodustades järjest suuremaid osakesi, sadestuvad järk-järgult lahusest välja.

Valgu optilised omadused. Valkude lahustel on optiline aktiivsus, st võime pöörata valguse polarisatsioonitasapinda. See valkude omadus on tingitud asümmeetriliste elementide olemasolust nende molekulides - asümmeetrilised süsinikuaatomid ja parempoolne a-heeliks.

Valgu denatureerimisel muutuvad selle optilised omadused, mis on seotud a-heeliksi hävimisega. Täielikult denatureeritud valkude optilised omadused sõltuvad ainult asümmeetriliste süsinikuaatomite olemasolust neis.

Valgu optiliste omaduste avaldumise erinevuse järgi enne ja pärast denatureerimist saab määrata selle spiraliseerumise astme.

Kvalitatiivsed reaktsioonid valkudele. Valke iseloomustavad värvusreaktsioonid, mis tulenevad neis teatud keemiliste rühmade olemasolust. Neid reaktsioone kasutatakse sageli valkude tuvastamiseks.

Kui valgulahusele lisatakse vasksulfaati ja leelist, ilmub lilla värv, mis on seotud vase ioonide komplekside moodustumisega valgu peptiidrühmadega. Kuna see reaktsioon annab biureedi (H 2 N-CO-NH-CO-NH 2), nimetatakse seda biureediks. Seda kasutatakse sageli valgu kvantitatiivseks määramiseks koos I. Kjeldahli meetodiga, kuna saadud värvi intensiivsus on võrdeline valgu kontsentratsiooniga lahuses.

Kui valgulahuseid kuumutatakse kontsentreeritud lämmastikhappega, ilmub aromaatsete aminohapete nitroderivaatide moodustumise tõttu kollane värv. Seda reaktsiooni nimetatakse ksantoproteiin(Kreeka "xanthos" - kollane).

Paljud valgulahused reageerivad kuumutamisel elavhõbeda nitraadilahusega, mis moodustab karmiinpunased kompleksühendid fenoolide ja nende derivaatidega. See on Milloni kvalitatiivne test türosiini jaoks.

Enamiku valgulahuste kuumutamisel pliatsetaadiga leeliselises keskkonnas sadestub must pliisulfiidi sade. Seda reaktsiooni kasutatakse väävlit sisaldavate aminohapete tuvastamiseks ja seda nimetatakse Fohli reaktsiooniks.