Белки ионогенные группы

Среди высокомолекулярных соединений важное место занимают белки. Они играют основную роль во всех жизненных процессах, а продукты их переработки — в технике и производстве. Белки являются полимерными электролитами, так как их молекулы содержат ионогенные группы. Поэтому растворы белков имеют целый ряд особенностей по сравнению с растворами других полимеров. В состав молекул белков входят разнообразные а-аминокислоты, в общем виде формула их строения может быть записана в форме КНг — К — СООН. В водном растворе макромолекула представляет амфотерный ион КНз — К — СОО . Если числа диссоциированных амино- и карбоксильных групп одинаковы, то молекула белка в целом электронейтральна. Такое состояние бедка называют изоэлектрическим состоянием, а соответствующее ему значение pH раствора — изоэлектрической точкой (ИЭТ). Чаще всего белки — более сильные кислоты, чем основания, и для них ИЭТ лежит при pH < 7. При различных pH изменяется форма макромолекул в растворе. В ИЭТ макромолекулы свернуты в клубок вследствие взаимного притяжения разноименных зарядов. Б кислой и щелочной средах в макромолекуле преобладают заряды только одного знака, и вследствие их взаимного отталкивания молекулы распрямляются и существуют в растворе в виде длинных гибких цепочек. Поэтому практически все свойства растворов белков проходят через экстремальные значения в изоэлектрическом состоянии осмотическое давление и вязкость минимальны в ИЭТ и сильно возрастают в кислой и щелочной средах вследствие возрастания асимметрии молекул, минимальна также способность вещества к набуханию, оптическая плотность раствора в ИЭТ максимальна. Изучение всех этих свойств используется для определения изоэлектрической точки белков. [c.443]

Изоэлектрическая точка белков. Молекула белка имеет электрический заряд, обусловленный почти исключительно диссоциацией ионогенных групп —СООН и —КНз. Эти группы принадлежат концевым аминокислотам, т. е. находящимся на концах полипептидных цепочек, а также дикарбоновым и диаминовым аминокислотам, расположенным в середине цепочки. [c.187]

Однако при каком-то pH степень диссоциации аминогрупп и степень диссоциации карбоксильных групп приобретают одинаковое значение тогда макромолекулы белка становятся электронейтральными, так как посылают в раствор равные количества ионов Н+ н ОН . Для них, как и для частиц гидрозолей, наступает изоэлектрическое состояние положительные заряды одних ионогенных групп компенсируются отрицательными зарЯ дами других групп. В изоэлектрическом состоянии свойств, белковых растворов резко меняются. [c.207]

Полиэлектролиты. Если звенья макромолекулы содержат боковые ионогенные группы, то полимеры проявляют своеобразные-электрические, конфигурационные и гидродинамические свойства. Такие полимеры называют полиэлектролитами. К ним относятся поликислоты (полиметакриловая, нуклеиновые кислоты и др.) полиоснования полиамфолиты. Полиамфолиты содержат кислотные-и основные группы в одной макромолекуле. Это белки и синтетические полипептиды. Они построены из аминокислот и содержат основные (ЫНзОН) и кислотные (—СООН) группы, которые располагаются не только на концах цепей, но и в боковых ответвлениях. Раствор каждого полиамфолита в зависнмости от его состава имеет определенное значение pH, при котором сумма положительных и отрицательных зарядов в цепи равны. Это значение pH называется изоэлектрической точкой (ИЭТ). При pH ниже ИЭТ в цепи преобладают положительные заряды из-за подавления диссоциации СООН-групп. При достаточно низком pH полиамфолит превращается в полиоснование. При pH выще ИЭТ полиамфолит постепенно переходит в поликислоту. [c.287]

Теория мембранного равновесия Доннана позволяет объяснить седлообразную форму кривой, характеризующей зависимость осмотического давления раствора белка от pH среды. В самом деле, в изоэлектрической точке амфолита число ионизированных ионогенных групп минимально. Это и обусловит минимальное давление, Прн добавлении кислоты, например НС1, содержание анионов (хлорид-ионов) в растворе сначала растет быстрее, чем содержание ионов водорода (последние [c.475]

Благодаря наличию у белков ионогенных групп на набухание также оказывают влияние нейтральные соли. До известной степени влияние это зависит и от pH раствора. [c.301]

Изменение pH раствора влияет па диссоциацию ионогенных групп как сорбента, так и белка. Ионогенные группы целлюлозных катионитов практически полностью диссоциированы при pH выше 5, а целлюлозных анионитов при pH меньше 7,5—8,0 (табл. 1). В общем случае для сорбции на отрицательно заряженных целлюлозных катионитах белок должен иметь положительный свободный заряд, а для сорбции на положительно заряженных целлюлозных анионитах — отрицательный свободный заряд. Конфигурация нативных белков наиболее устойчива в области pH 5— 8,0. Поэтому для сорбции основных белков (изоэлектрическая точка р1>8) следует применять целлюлозные катиониты, а для сорбции кислых белков (р1 <5) — целлюлозные аниониты. [c.216]

Исследование высокомолекулярных соединений типа белков показало, что минимум вязкости наблюдается в изоэлектрической точке, в сильнокислой и сильнощелочной области. Максимум вязкости приходится на точку, соответствующую ионизации максимального числа ионогенных групп, т. е. максимум вязкости соответствует максимуму электрической проводимости растворов ВМС. [c.336]

Наиболее хорошо изучены свойства водных растворов белков. При растворении белков в воде происходит ионизация ионогенных групп. Характерны следующие реакции диссоциации [c.214]

Полиэлектролиты, за исключением белков, характеризуются высокой плотностью расположения ионогенных групп — обычно на одно звено цепи приходится по одной ионогенной группе. У белков одна карбоксильная группа или амино-группа приходится на 6— 8 остатков аминокислот. Вследствие этого молекулы полиэлектролитов могут испытывать в растворах значительные электростатические взаимодействия, что приводит к сильной деформации цепей гибких молекул. Такая деформация, естественно, зависит от степени ионизации групп, которая в свою очередь является следствием [c.468]

Защитным действием по отношению к коллоидным растворам в воде обладают белки, полисахариды, пектиновые вещества. Механизм защитного действия сводится к адсорбции молекул высокомолекулярного вещества на поверхности частиц золя. Адсорбируясь на частицах гидрозолей, макромолекулы белков и других растворимых в воде полимеров располагаются на поверхности твердой фазы так, что их гидрофильные (полярные) группы обращены к воде. Благодаря этому усиливается гидратация частиц.(Если в состав полимера входят ионогенные группы, способные к диссоциации,. как, например, в белках, то защитный слой сообщает. частице и достаточно высокий электрокинетический потенциал. Гидратная оболочка и высокий электрокинетический потенциал придают золю необычную для него агрегативную устойчивость. Цля разрушения такого золя необходимо прибавить к нему такое же большое ко- [c.264]

Необходимо, однако, иметь в виду, что в обоих случаях речь идет о полизарядных ионах и что далеко не всегда можно провести четкую границу между этими двумя системами. Так, например, белки относятся к классу коллоидных систем, но появление зарядов в них обусловлено процессами диссоциации ионогенных групп. [c.100]

Растворы полиэлектролитов. Полиэлектролитами называются высокомолекулярные соединения, содержащие ионогенные группы. Их значение определяется тем, что в состав этой группы входят важнейшие природные соединения — белки и нуклеиновые кислоты. Из других природных соединений отметим полисахариды — альгиновые кислоты и гепарин. [c.214]

В ИЭТ по всей длине белковой молекулы находится равное количество положительно и отрицательно заряженных ионогенных групп, и гибкая макромолекула сворачивается в плотный клубок в силу притяжения разноименных зарядов. При более низких значениях pH, например в присутствии H I, когда диссоциация кислотных групп подавлена, молекула белка, как указывалось выше, имеет положительный заряд. Поскольку между одноименно заряженными группами—NH +, разбросанными по всей длине молекулы, будут действовать электростатические силы отталкивания, свернутая в клубок цепочечная молекула в кислой среде распрямится. Однако в большом избытке кислоты степень диссоциации белка будет уменьшаться из-за влияния избытка посторонних ионов, и молекула снова начнет сворачиваться в клубок. [c.207]

Повышение температуры в растворах высокополимеров увеличивает осмотическое давление в большей мере, чем следует из теоретического расчета. Это зависит от повышения степени диссоциации ионогенных групп белков и от дезагрегации белков на микроглобулы. Дополнительная i-идратация микроглобул уменьшает количество свободного растворителя, что соответствует увеличению концентрации частиц в растворе. [c.193]

Белки являются полиамфолитами, т. е. они содержат как положительно, так и отрицательно заряженные ионогенные группы. Для всех полиамфолитов характерна зависимость их заряда от pH при низких pH они заряжены положительно, при высоких - отрицательно. Для каждого белка существуют такие значения рР1, при которых суммарный заряд молекулы равен нулю. Это значение pH определяется как изоэлектрическая точка. Очевидно, что изоэлектрическая точка полипептидной цепи определяется природой входящих в нее аминокислотных звеньев (см. табл. 6.7). Следует подчеркнуть, что все функции белков реализуются только в присутствии воды, т. е. в растворе или в набухшем состоянии. [c.340]

Для амфотерных твердых тел и макромолекул, содержащих различные ионогенные группы (белки, нуклеиновые кислоты и др.), величина и знак термодинамического потенциала поверхности зависят от pH раствора при этом изоэлектрической точке (изоточке) отвечает определенное значение pH. [c.210]

Такая методика исследования применялась для определения молекулярной массы белков и нуклеиновых кислот и для изучения их строения в адсорбционном слое. Этот метод позволяет получить ценные сведения о конформации молекул в поверхностном слое, поскольку эта последняя определяет величину площади, занимаемую ими в двухмерной пленке. Чтобы не вводить поправку на взаимное притяжение молекул в адсорбционном слое, эти измерения проводят в той области значений pH, в которой молекулы заряжены вследствие ионизации. Конформация белка зависит от pH среды, которое определяет диссоциацию ионогенных групп и их гидратацию. При изменении pH изменяется и наклон прямых т. е. величина (рис. П-19). [c.80]

Для амфотерных гидроксидов это значение pH, соответствующее изоэлектрической точ е, определяется соотношением констант их диссоциации по кислотному и основному типам. В молекулах белков содержится больщое число различных кислотных и основных групп в боковых цепях образующих их аминокислот, а также концевые группы — КНз и —СООН, имеющие различные значения констант диссоциации. Поэтому ионное состояние белковой молекулы в растворе с некоторым значением pH определяется сложным ионизационным равновесием различных ионогенных групп. [c.252]

Все высокомолекулярные электролиты растворяются в полярных растворителях,.так как макромолекулы с ионогенными группами взаимодействуют с полярными жидкостями сильнее, чем с неполярными. Именно вследствие значительного взаимодействия высокомолекулярных, электролитов (белков) со средой (водой) высокомолекулярные вещества одно время называли лиофильными коллоидами. [c.469]

Рассмотрим важнейшие представители полиэлектролитов, а именно, белки, так как они ведут себя в растворах наиболее сложно. У других высокомолекулярных электролитов, содержащих либо одни кислотные, либо одни основные группы, исчезают только свойства, присущие отсутствующей ионогенной группе. [c.469]

Ионообменники характеризуются степенью набухания и емкостью. Степенью набухания называют объем упакованного в колонну обменника (в мл), приходящийся на 1 г его в сухом виде, и имеет размерность мл/г. Максимальное количество ионов, которое может связать ионообменник, определяет его емкость, которая совпадает с концентрацией ионогенных групп. Ёмкость выражается числам ммоль эквивалентов обмениваемого иона на 1 г сухого обменника (ммоль экв/г) или на 1 мл упакованного в колонну набухшего ионообменника (ммоль экв/мл) при значениях pH, соответствующих его полной ионизации. Для высокомолекулярных ионов или амфолитов, например белков, вводят понятие эффективная емкость, которая зависит от размера молекулы амфолита, расстояния между ионогенными группами и степени доступности всего объема пористой матрицы обменника для этих молекул. Понятия емкости и эффективной емкости могут не совпадать. Иногда приходится снижать полезную емкость сорбента за счет изменения pH, увеличивая при этом его эффективную емкость. Катионообменные смолы имеют емкость около 4,4 ммоль экв/г, а анионообменные — 3,5-4 ммоль экв/г для гелеобразной структуры и 2,5 ммоль экв/г дпя пористой. Обменная емкость изменяется при изменении pH. При низких pH происходит нейтрализация катионита при добавлении протона [c.34]

В частицах лиофобных золей всегда содержится компактное ядро, лишенное электрических зарядов. Напротив, в частицах белков и полиэлектролитов подобное ядро отсутствует, и они по всей своей массе несут способные к диссоциации ионогенные группы. В белках ионогенные группы имеют различную химическую природу — кислые карбоксильные, основные амино-группы и др., вследствие чего белки относятся к классу амфотерных электролитов. При крайних рн резко преобладает диссоциация групп одного знака и, например, при рН-2 белковая молекула несет лишь положительные заряды. Однако тот же заряд при кислых рн можно представить, по Бьерруму и Линдер-штрем-Лангу, обусловленным не диссоциацией солеобразных аминогрупп, а адсорбцией Н+-ионов из раствора и подавлением диссоциации СОО -групп на белковой молекуле. При любом предположении белковая молекула при данном pH несет точно определенное число зарядов, а компенсирующие ионы располагаются в растворе с определенной плотностью распределения, что, соответственно, измеряется при помощи кривых титрования и электрофоретической подвижности (см. ниже). [c.105]

Молекулы белков состоят из аминокислот, содержат ионогенные группы —СООН, —NHзOH) и обладают амфотерными свойствами. Белки растворимы в растворах щелочей, некоторые из них растворимы в воде и разбавленных растворах солей и кислот. Растворы белков очень нестойки к действию температур при нагревании происходит денатурация многих белков и переход их в нерастворимую форму. Белки осаждаются из растворов электролитами, спиртом и ацетоном. До сих пор многие белки из-за сложности строения не получены синтетическим путем. [c.418]

Молекулы белков, построенные из аминокислот, в водной среде содержат основные группы НОЫНз— и кислотные группы —СООН и поэтому являются амфотерными соединениями. Схематически белковую молекулу можно изобразить так НОЫНз—К—СООН, где К — достаточно длинная углеводородная цепочка, обычно содержащая группы —СОЫН—. Однако следует помнить, что ионогенные группы ОНЫНз— и —СООН могут располагаться не только на концах молекулы, но и в виде коротких боковых цепей, распределенных по всей длине основной цепи. [c.469]

На способность к застудневанию водных растворов амфотерных высокомолекулярнйх электролитов, например белков, весьма сильно влияет pH раствора. Застудневание лучше всего идет при значении pH, отвечающем изоэлектрической точке, так как при этом по всей длине молекулярной цепи расположено одинаковое число противоположно заряженных ионизированных групп, что способствует установлению связи меЖду отдельными макромолекулами. С изменением pH (в обе стороны от изоэлектрической точки) макромолекулы приобретают одноимецный заряд, что препятствует образованию между ними связи. При добавлении больших количеств кислоты или щелочи степень ионизации ионогенныХ) групп уменьшается и тенденция к застудневанию снова увеличивается. Короче говоря, способность к застудневанию у растворов белков при изменении pH изменяется по седлообразной кривой, как и другие свойства. [c.484]

Заряд на макромолекулах белка в водных растворах возникает обычно в результате диссоциации ионогенных групп. Белковые молекулы как продукты конденсации аминокислот содержат основные группы ЫНо и кислотные СООН. Такие соединения являются амфолитами, т. е. они способны диссоциировать и по кислотному, и по основному типу, в зависимости от pH среды. В сильнокислой среде белок ведет себя как основание его молекулы диссоциируют за счет групп N4-12 по основному типу HONH ,-R- СООН ЫН , Р-СООН ++ ОН [c.206]

Такая методика исследования применялась для определения молекулярной массы белков и нуклеиновых кислот и для изучения их строения в адсорбционном слое этот метод позволяет получить ценные сведения о конформации молекул в поверхностном слое, поскольку эта последняя олределяет величину площади, занимаемую ими в двухмерной пленке. Чтобы преодолеть вазимное шритяжение молекул в адсорбционном слое, эти измерения проводят в той области значений pH, в которой молекулы заряжены вследствие ионизации. Электростатическое отталкивание несколько увеличивает эффективный размер молекул, но это влияние, как правило, невелико, и им пренебрегают. Более существенно заряд молекулы влияет на конформацию молекулы белка и площадь, занимаемую ею на поверхности. Соответственно конформация белка зависит от pH среды, так как величина pH определяет диссоциацию ионогенных групп и их гидратацию. При изменении pH изменяется и наклон прямых л5м(л) (см. рис. II—19), т. е. величина 51. [c.66]

Наличие в макромолекулах белков двух свободных ионогенных групп основной —NH2 и кислотной —СООН сообщает белкам амфотерныв свойства. В водных растворах макромолекула белка может диссоциировать как кислота и как основание [c.262]

Для высокомолекулярных ионов или амфолитов, например белков, имеет смысл говорить об эффективной емкости обменника, которая зависит от соотношения размеров молекул амфолита и среднего расстояния между ионогенными группами, а также от степени доступности всего объема пористой матрицы обменника для этих молекул. Заметим, что большое значение полной (низкомолекулярной) емкости ионообменннка может оказаться невыгодным для хроматографии белков или нуклеиновых кпслот, поскольку в этом случае возможна многоточечная фиксация макромолекул. В такой ситуации может оказаться целесообразным снижение полной емкости обменника за счет выбора значения pH, отвечающего неполной его ионизации эффективная емкость для макромолекул при этом может остаться максимальной. [c.255]

П. аминокислот может происходить и вне клетки в присут. пярндоксаль-5 -фосфата, однако vopo n. р-ции в 10 раз меньше. Специфичность действия определяется пространств, структурой субстрата, по южением ионогенных групп белка, осуществляющих кнслотио-основной катализ, и геометрией связывания субстрата. [c.473]