БИОХИМИЯ - Основные питательные вещества человека - 2016 год

1. БЕЛКИ

1.5. Свойства белков

Белки - амфотерные электролиты. В зависимости от рН среды, а также от природы ионогенных групп белки могут нести суммарный отрицательный или положительный заряд. При определенном значении рН среды (изоэлектрической точке) число положительных и отрицательных зарядов в молекуле белка одинаково (суммарный заряд равен нулю).

Изоэлектрическая точка - это одна из основных констант белка. Белки в этой точке электронейтральны, а их вязкость и растворимость - наименьшие.

Способность белков снижать растворимость при достижении электронейтральности их молекул широко используется для выделения их из растворов, например, в технологии получения белковых продуктов.

Гидратация. Белки связывают воду, т. е. проявляют гидрофильные свойства. При этом они набухают, увеличиваются их масса и объем. Набухание белка сопровождается его частичным растворением. Гидрофильность отдельных белков зависит от их строения. Расположенные на поверхности белковой макромолекулы гидрофильные группы (- СО — NH -, - NH₂ и - СООН) притягивают к себе молекулы воды, строго ориентируя их на поверхности молекулы.

Окружающая белковые глобулы гидратная (водная) оболочка препятствует агрегации (слипанию), а следовательно, способствует устойчивости растворов белка и не дает им осаждаться.

В изоэлектрической точке белки обладают наименьшей способностью связывать воду, здесь происходит разрушение гидратной оболочки вокруг белковых молекул, поэтому они соединяются, образуя крупные агрегаты. Агрегация белковых молекул происходит и при их обезвоживании с помощью некоторых органических растворителей, например, этилового спирта. Это приводит к выпадению белковых молекул в осадок. Следует отметить, что при изменении рН среды макромолекула белка становится заряженной, и ее гидратационная способность меняется. При ограниченном набухании концентрированные белковые растворы образуют сложные системы - студни. Студни не обладают текучестью, они упруги и пластичны, имеют определенную механическую прочность, способны сохранять свою форму. Глобулярные белки (например, белки молока) могут полностью гидратироваться, растворяясь в воде и образуя растворы с невысокой концентрацией.

Гелеобразование. Гелеобразующие свойства белков - это их способность переходить в коллоидном растворе из свободно диспергируемого состояния в связнодисперсное (с образованием систем, обладающих свойствами твердых тел).

Гидролиз. Это ферментативное расщепление белков на более простые продукты (поли- и дипептиды) и в конечном счете на аминокислоты.

Денатурация. Денатурация белков - сложный процесс, при котором под влиянием внешних факторов (температуры, механического воздействия, действия химических агентов и др.) происходит изменение вторичной, третичной и четвертичной структуры белковой макромолекулы, т. е. ее нативной пространственной структуры (рис. 7).

Первичная структура, а следовательно, и химический состав белка не меняются.

Рис. 7. Схема денатурации белка

При денатурации изменяются физические свойства белка, снижается его растворимость, способность к гидратации, теряется биологическая активность. Меняется форма белковой макромолекулы, происходит агрегирование. В то же время увеличивается активность некоторых химических групп, облегчается воздействие на белок протеолитических ферментов, и он быстрее гидролизуется.

Денатурация белков также может вызываться механическим воздействием (давлением, растиранием, встряхиванием, ультразвуком) и химическими реагентами (кислотами, щелочами, спиртами, ацетоном).

Термический распад. При температуре 100 - 120 °С происходит разрушение макромолекул белка с отщеплением функциональных групп, расщеплением пептидных связей и образованием сероводорода, аммиака, углекислого газа и ряда сложных соединений небелковой природы. Среди продуктов термического распада встречаются соединения, придающие им мутагенные свойства.