Ультразвук, действие на белки

Вся структурная организация белков (четвертичная, третичная, вторичная) может быть разрушена внешними воздействиями до первичной структуры полипептида - процесс денатурации. Денатурация белков происходит под действием экстремальных значений pH растворов, УФ-света, рентгеновских лучей, высоких давлений, повышенной температуры, физических воздействий (например, ультразвука). [c.273]

Под влиянием высокой и низкой температуры, при действии высококонцентрированных кислот и щелочей, дубильных веществ, лучистой энергии, ультразвука, механического воздействия, высокого давления происходит специфическое необратимое осаждение белков, которое называется денатурацией. [c.369]

Денатурация может происходить а) при повышении температуры б) при изменении pH среды в) в присутствии окислителей или восстановителей, которые разрушают дисульфидные связи г) при внесении детергентов, нарушающих гидрофобные взаимодействия между молекулами воды и белка д) при добавлении сильных акцепторов водородных связей, например, мочевины, и е) при физических воздействиях (например, под действием ультразвука). [c.412]

Как уже указывалось выше (см. стр. 223), сравнительно мягкие воздействия на белок, не разрывающие пептидных связей, могут привести к утрате биологической функциональности — происходит денатурация белка. Она может быть вызвана нагреванием, механическим воздействием (ультразвук), изменением pH, действием различных химических агентов (например, мочевины). Денатурация состоит в разрушении пространственной структуры белковых молекул при сохранении первичной структуры цепей. Денатурированная молекула белка оказывается в состоянии статистического клубка с ограничениями, налагаемыми дисульфидными связями, или без них. Для глобулярных белков процесс денатурации сводится к переходу глобула — клубок. [c.242]

В пищевой технологии особое практическое значение имеет тепловая денатурация белков. Степень тепловой денатурации белков зависит от температуры, продолжительности нагрева и влажности. Это необходимо помнить при разработке режимов термообработки пищевого сырья, полуфабрикатов, а иногда и готовых продуктов. Особую роль процессы тепловой денатурации играют при бланшировании растительного сырья, сушке зерна, выпечке хлеба, получении макаронных изделий. Денатурация белков может вызываться и механическим воздействием (давлением, растиранием, встряхиванием, ультразвуком). Наконец, к денатурации белков приводит действие химических реагентов (кислоты, щелочи, спирт, ацетон). Все эти приемы широко используют в пищевой и биотехнологии. [c.17]

Эта сложная специфическая конформация может быть нарушена действием множества разнообразных факторов. Денатурацию белков вызывают воздействия как физического характера — нагревание, различные виды облучений, в том числе ультразвук и УФ-лучи, сильное встряхивание, растирание, так и химического, [c.34]

Использование реакции взаимодействия макрорадикалов является более широким и универсальным методом синтеза блокполимеров. Макрорадикалами называются полимерные радикалы, образующиеся при разрыве (деструкции) макромолекул в результате различных воздействий. Макрорадикалы могут возникать при интенсивной механической деструкции полимера (измельчение, раздавливание, истирание), действии ультразвука, облучении лучами высокой интенсивности и других аналогичных воздействиях. Макрорадикалы, значительно более устойчивые, чем радикалы, появляющиеся при распаде низкомолекулярных веществ, могут образовать в результате рекомбинации (взаимодействия) макромолекулы полимера, величина которых значительно больше, чем величина самих макрорадикалов. Если в реакции рекомбинации взаимодействуют макрорадикалы молекул различных полимеров, то в результате этого своеобразного процесса синтеза полимера принципиально возможно получение блокполимеров любого состава. Так, путем рекомбинации макрорадикалов были получены блоксополимеры крахмала и белка, ацетилцеллюлозы и полиакрилонитрила и ряд других сополимеров природных и синтетических высокомолекулярных соединений, синтез которых не может быть осуществлен другими методами. [c.644]

Как и при интерпретации влияния солей на водные растворы, основное внимание следует обращать на изменение свободной энергии системы при добавлении неполярных веществ к водным растворам интерпретация этого явления непосредственно с точки зрения структурной модели может оказаться ошибочной. Так, структурная модель дает приемлемое объяснение солюбилизации гидрофобных соединений под действием спиртов алкилзамещенных аминов и мочевин. Если одно растворенное вещество увеличивает структурированность раствора, можно было бы ожидать, что оно должно облегчать введение молекул другого подобного вещества. С другой стороны, структурирующая способность вещества совершенно необязательна для того, чтобы оно было в состоянии солюбилизировать гидрофобные соединения в воде. Уже отмечалось, что один из возможных механизмов денатурации белков и нуклеиновых кислот под действием мочевины заключается в стабилизации гидрофобных боковых цепей аминокислот и оснований нуклеиновых кислот при увеличении их контакта с растворителем, что проявляется в увеличении растворимости и уменьшении коэффициента активности этих групп в присутствии мочевины [31, 32, 35]. Спирты, ацетон и подобные им вещества разрушают гидрофобные связи и способствуют денатурации аналогичным образом. Однако мочевина, вероятно, не обладает структурирующим действием, по крайней мере в том смысле, как это понимается для неполярных молекул мочевина очень слабо влияет на большинство свойств воды и либо практически не изменяет структуру воды, либо, из данных по поглощению ультразвука, несколько ее разрушает [85]. Данные по энтальпии и теплоемкости растворов веществ с гидрофобными группами, а также исследования спектра ультразвуковой релаксации полиэтиленгликоля в воде и растворах мочевины указывают на то, что энергетически более благоприятное взаимодействие гидрофобных групп с мочевиной, чем с водой, связано с уменьшением структурированности воды вокруг гидрофобных групп [85, 86]. Таким образом, разрушение гидрофобных связей под действием мочевины или спирта нельзя объяснить одним и тем же механизмом с точки зрения структуры растворителя, хотя по свободной энергии эффекты соединений этих двух типов одинаковы. Возможно, что мочевина создает более благоприятное окружение для гидрофобных групп, находящихся в пустотах струк- [c.328]

Под действием ультразвука усиливаются окислительные процессы. Например, сернокислая закись железа окисляется до сернокислой окиси железа, окисляются биологически активные вещества, такие как белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты. Окислительные свойства ультразвука объясняют появлением перекиси водорода и распадом молекул воды [70]. Замечено также снижение pH водных растворов [71]. [c.91]

Роль РНК в синтезе белка показана экспериментальным путем с помощью различных методов. Так, например, установлено, что синтез белка в клетках и тканях подавляется при разрушении РНК ферментом рибонуклеазой. Если обработать клетки амебы, корешки гороха или лука рибонуклеазой, то синтез белка в них прекращается. Под действием рибонуклеазы вирус табачной мозаики теряет способность размножаться в тканях табачного растения. Клетки бактерий, разрушенные ультразвуком, еще сохраняют способность синтезировать белок, но теряют ее после воздействия ферментом рибонуклеазой. В рибосомах, выделенных из проростков кукурузы и гороха, в присутствии рибонуклеазы прекращается синтез белка. [c.276]

Инактивация а-химотрипсина под действием кавитационного ультразвука. Интересные экспериментальные результаты получены при изучении конформационных изменений белка, сопряженных с изменением pH и перераспределением зарядов на белковой глобуле. Как правило, инактивация ферментов существенно возрастает или замедляется в сильнокислых или [c.235]

Изменение пространственной структуры белка без разрушения пептидных связей под действием различных физических факторов (нагревание, действие ультразвука, ультрафиолетовое й радиоактивное излучение и т. д.) и химических вевдеств (крепкие кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов, органические растворители) называется денатурацией. [c.37]

Скорость коагуляции белков в ультразвуковом поле определяется их структурой. Так, растворы у обулина характеризуются особой устойчивостью даже в условиях продолжительного воздействия ультразвука (60 мин) они остаются прозрачными [98—100]. В большинстве случаев отмечается, что пол действием ультразвука и особенно в присутствии воздухп [c.247]

Рибосомы и явились тем материалом, на котором в настоящее время изучаются различные вопросы синтеза белка вне организма. Установлено, что для синтетической способности рибосом необходима целостность и сохранность РНК в них. Добавлеиие в массу рибосом фермента рпбопуклеазы, разрушающего РНК, сильно угнетает и в конце концов полностью приостанавливает синтез белка. При внесении новых количеств РНК синтез может быть восстановлен. В ряде лабораторий бы.ло показано, что клетки бактерий после разрушения их ультразвуком сохраняют способность к синтезу белка. И здесь также удаление значительной части РНК путем действия фермента рибонуклеазы приводит к прекращению белкового синтеза этот синтез может быть восстановлен путем добавления РНК, а в тех случаях, где возможен синтез РНК,— добавлением соответствующих продуктов. [c.75]

Из множества способов измельчения сырья в промышленном производстве ферментных препаратов применение нашл различные способы механического разрушения тканей и клеток (с помощью мясорубок, куттеров, гомогенизаторов, растиранием). Кроме того, используют действие органических растворителей, автолиз, например дрожжей, реже — замораживание и оттаивание. Действие ультразвука или вводимых извне ферментов— лизоцима, целлюлаз и т. п.—применяется мало. Удаление балластных белков кратковременным прогреванием или изменением pH среды используется во многих производствах. Можно отметить, что эти операции, легко проводимые в лабораторных условиях, становятся довольно опасными в производстве, когда они выполняются с большими количествами веществ и в связи с этим замедляются. Здесь необходим тщательный контроль стабильности (денатурации и инактивирования) основного выделяемого белка. Это соображение, впрочем, относится практичес ки ко всем операциям препаративной химии ферментов. [c.156]

Интересные экспериментальные результаты получены при изучении конформационных изменений белка, сопряженных с изменением pH и перераспределением зарядов на белковой глобуле. Как правило, инактивация ферментов существенно возрастает или замедляется в сильнокислых или щелочных растворах. В работе Клибанова, Мартинека, Березина (1974) проведено изучение кинетики инактивации химотрипсина под действием ультразвука. В диапазоне концентраций фермента 10 —10 М кинетика инактивации достаточно строго описывается одноэкспоненциальным уравнением типа (5.4), (5.9), (5.12) или (5.15) (рис. 38). Исследование кинетики инактивации а-химотрипсина ультразвуком показало, что скорость инактивации резко падает при кислых и ще- [c.97]

В некоторых случаях денатурация сопровождается образованием больших белковых агрегатов, в других же, наоборот, образуются мелкие молекулы. Осмометрические определения, проведенные Бёрком [153], показали, что денатурация гемоглобина, казеина и эдестина концентрированнымк растворами мочевины ведет к дезагрегации молекул этих белков. Молекулярный вес образующихся продуктов равен соответственно 34 300, 33 600 и 49 500, тогда как молекулярный вес нативного гемоглобина составляет 68 000, а нативного эдестина — 212 000. Сывороточный альбумин, сывороточный глобулин и яичный альбумин обнаруживают один и тот же молекулярный вес в водных растворах и в концентрированных растворах мочевины. С другой стороны, при денатурации яичного альбумина кислотами, щелочами или нагреванием образуются агрегаты, содержащие от 5 до 20 молекул [154]. При небольших сдвигах pH или изменении концентрации солей в растворе, а также при действии ультразвука молекула гемоцианина делится пополам или на восемь частей [155, 156]. Подобным же образом расщепляются пополам при образовании мономолекулярных пленок на поверхности солевых растворов молекулы лактоглобулина с молекулярным весом 35 ООО и молекулы инсулина [157]. Дезагрегация молекул инсулина может быть предотвращена солями меди [158]. [c.150]

Можно отметить и другие случаи денатурации белков денатурация вамораживанием, при сильном гвстряхивании, при применении высоких давлений (яичный альбумин и казеин под давлением 7000 атмосфер денатурируются), действием ультразвука, лучей Рентгена и т. д. Все указанное говорит о большом разнообразии факторов, вызывающих денатурацию белков. [c.377]

Растворы желатины под влиянием у. з. к. также испытывают химические превраще7Рпя. Было обнаружено, что в 0,5%-пых растворах желатины при действии ультразвука вязкость падает, pH уменьшается, электропроводность возрастает. Качественными реакциями было установлено, что при озвучивании происходят слабое выделение аммиака и отщепление формальдегида. Полученные результаты с очевидностью показывают, что. мьтразвук пе только производит дезагрегирующее действие, но и вызывает химическое изменение макромолекул белка. [c.482]

Очистка и активность ферментов. Неочищенные ферментные экстракты из тканей или из клеток получают путем размалывания на мельницах из металла или между притертыми стеклянными поверхностями, а также при действии чередующихся замораживания и оттаивания, ультразвука или же посредством процесса автолиза. Из экстрактов ферменты выделяют осаждением так, как это делают при выделении белков, путем адсорбции на ионообменных смолах, электрофорезом и экстракцией различными растворителями. Первым ферментом, полученным в кристаллической форме, была уреа- [c.332]

Например, под действием ультразвука хорощо деполимеризуются растворы многих полимеров полистирола, поливинилацета-та, гуммирабика, агар-агара, желатина, полиакрилатов, каучука, белков, нитроцеллюлозы и др. При этом деполимеризационный эффект возрастает с увеличением молекулярного веса полимера. [c.126]

Под действием ультразвука могут распадаться многие полимеры, такие, как полистирол, поливинилацетат, гуммиарабик, агар-агар, желатина, ноликрилаты, каучук, белки, нитроцеллюлоза. При этом деполимеризационный эффект возрастает с увеличением молекулярного веса полимера. [c.121]

Данные, представленные в этом разделе, в целом подтверждают представления об ускорении переноса белков через грани-ду жидкость — твердое вещество при обработке ультразвуком. Известно сходное влияние ультразвука на гетерогенный катализ в системах, содержащих иммобилизованные ферменты (Berezin et al., 1977). Маловероятно, чтобы ультразвук необратимо изменял доступность или степень сродства иммобилизованных антител, однако нельзя исключить кратковременного уменьшения пространственных затруднений вследствие периодического возмущения твердого носителя. Наиболее удовлетворительное объяснение действия ультразвука состоит в том, что он вызывает эффективное микроперемешивание за счет схлопывания кавитационных пузырьков и создания в жидкости потоков. Считают, что такое перемешивание уменьшает толщину неподвижного слоя растворителя, прилегающего к твердым поверхностям, и тем самым благоприятствует диффузии и массопереносу через границу раздела фаз (Борисов, Статников, 1966). По-видимому, этот эффект имеет всеобщий характер и может быть использован в других методах, основанных на твердофазном связывании, таких, как метод ELISA в платах для микротитрования, радио-иммунологический анализ, анализ ДНК и рецепторов. [c.149]

Широкое применение ультразвука (УЗ) в физиологии, диагностике и терапии обусловило необходимость изучения его действия на биологически важные объекты на молекулярном уровне [1-3]. Среди огромного числа работ в этом направлении подавляющее большинство носит описательный характер как правило, авторы констатируют, что под воздействием УЗ происходит инактивация белков и ферментов. Среди множества работ по деструкции ферментов в поле УЗ-волн, направленных на выяснение механизмов инактивации биокатализаторов, в первую очередь, необходимо отметить исследования УЗ-инактивации а-химотрипсина [4], пеницилли-намидазы [5, 6], лизоцима [7] и полиферментной системы целлюлазного комплекса [8]. Особое место в исследованиях УЗ-инактивации принадлежит протеолитическим ферментам (химотрипсин, пепсин, трипсин), так как они могут играть важную роль в процессах УЗ-деструкции фибриновых сгустков, как это показано недавно для стрептокиназы [9]. [c.122]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология