Изоелектричната точка на протеина и неговото определение. Какво определя изоелектричната точка на протеините? Защо изоелектричната точка е различна за различните протеини?

Протеиновите молекули са амфотерни бази, тъй като съдържат свободни амино и карбокси групи. Когато рН на разтвора е по-малко от 7, те имат отрицателен заряд и при рН по-голямо от 7 - положителен заряд. Когато тези заряди са равни, което е постижимо, когато в разтвора се установи известна киселинност или алкалност, се установява така наречената изоелектрична точка на протеина.

Концепцията за изоелектрична точка

Протеините са съставени от аминокиселини. Някои от тези съединения (аргинин, аспарагинова киселина, хистидин, глутаминова киселина, лизин) са представени като радикали, съдържащи йонни групи, т.е. такива групи, които са способни на йонизация. Освен тях, алфа-карбоксилните и амино групите, разположени на въглеродните и азотните краища на полипептидните вериги, са способни на йонизация. Ако рН на разтвора е 7 или близо до този знак, тогава в йонизирано състояние са всички йоногенни групи. Тъй като разстоянието от дадена стойност на рН в двете посоки, за предпочитане в кисела протеин започва да премине до изоелектричната състоянието, в което молекулата на материала става електрически неутрален, броят на йонизирани групи клони към нула. РН, при което протеините се превръщат в изоелектрично състояние, се нарича изоелектрична точка на протеините (IET).

Физикохимичен характер на протеините

Поради факта, че съставът на протеините включва карбокси- и аминови групи, те могат да дисоциират както бази, така и киселини. Свободната карбоксилна група дава положително зареден водороден йон и COO-аниона при дисоциация. В резултат на това водородният йон е прикрепен към амино групата, която характеризира основните свойства на протеина, което води до образуването на протеинови частици с отрицателни и положителни заряди. Когато протеинът се поставя в кисел разтвор, киселинната му дисоциация ще бъде потиснато поради значителното наличие на водородни катиони. Обратно, когато се постави в основното решение, основната му дисоциация ще бъде потиснато поради наличието на COO-аниони.

Предаването през протеиновия разтвор на електрическия ток ще доведе до анионите да се придвижат към катода, а катионите до анода. Във всеки протеин има определена стойност на рН, при която движението на йони няма да настъпи, когато токът се премине. В този случай се говори за равнопоставеността на различните йони и равновесието на различните степени (основни и киселинни) в протеиновата молекула, която се характеризира с изоелектрично състояние.

Както е известно, водата е дипол, така че има частици около протеиновата молекула, в зависимост от това как се зарежда. В изоелектрична точка, протеиновата молекула няма хидратирано ориентирано черупка. Ако се извършва преципитация на протеини, първо е необходимо да се унищожи хидратираната обвивка чрез премахване на електрическия заряд.

Използване на ИИТ в промишлеността

В изоелектричната състояние, някои свойства на разтвора на протеин, такива като подуване, вискозитет, осмотичното налягане, предаване на светлината, имат минимална стойност, докато се постигне индекса на пречупване и оптичната плътност, напротив, максимална стойност. Протеин изоелектрична точка може да се определи емпирично чрез определяне на зависимостта на протеинов разтвор от горните свойства на: рН, позицията на екстремумите в графиките определят PI. В изоелектричната състояние да се утаи казеин, който се използва при производството на сирена и млечни продукти, за казеин от обезмаслено мляко като суровина в различни отрасли (казеинови лепила, изкуствена храна и т. Д). Измерване на Пи да се оцени качеството на протеина, и по-специално на млечен продукт наличието на примеси. Това е вярно и днес, тъй като въвеждането на билкови добавки в млякото база може да замени част от животински протеин с растителен, което е по-евтино.

В допълнение, изоелектричната точка на протеина може да се използва при третиране на отпадъчни води от птицеферми. По този начин основният дял на замърсяването на отпадъчните води в кланицата на птицеферма се дължи на кръвните протеини. Като се има предвид, че ЕЕТ на повечето протеини е в зоната на слабо киселинна реакция на средата, най-пълна екстракция на протеини ще настъпи със слабо киселинна реакция на средата при рН, която се свежда до IET.

Фактори, влияещи върху ЕТИ

Няколко фактора оказват влияние върху IET. Нека да разгледаме какво точно зависи изоелектричната точка на протеините. На първо място, това се определя от преобладаването на амино или карбоксилни групи като част от протеиновата молекула. Повечето протеини са по-силни киселини, в сравнение с основи, така че те р! По-малко от 7. Има група от протеини, които са по-силни бази в киселини за тяхното р! По-голяма от 7. силна корелация между изоелектричната точка на протеина и съдържанието на йони соли в разтвор. Концентрацията на протеин няма ефект върху този показател. Разгледаните фактори ни позволяват да разберем защо изоелектричната точка е различна за различните протеини.

Примери за IET протеини:

• пепсинът има стойност на IET от около 1;
• казеин и желатин - 4.7;
• яйчен албумин - 4.8;
• муцин - 2.7;
• пепсиноген - 3,7;
• албумин - 4,6;
• инсулин - 5,3;
• оксихемоглобин - 6.8;
• карбоксихемоглобин - около 6.9;
• миоглобин - 7.0;
• химотрипсин - 8.6;
• цитохром С - 10.5;
• salmin - 12.

ИИТ и неговото определение

Всички методи за определяне на изоелектричната точка на протеините се основават на получаването на буферни разтвори, имащи различна реакционна среда. Във всички тези разтвори се поставят същите тегла на изследвания протеин, които могат да бъдат сухи или в форма на разтвор. Различни методи за определяне на IET се използват. Как да се определи протеинова изоелектрична точка?

Основните методи за определяне на ИТЕ са електрофорезата, с минимален вискозитет и свързана с употребата на дехидратиращи вещества. Могат да се използват и други методи, като например определяне на сухата скорост на набъбване на протеина, скоростта на запушване, но те са по-малко точни и изискват голямо количество протеин.

електрофореза

Когато се използва този метод, лентите от хроматографска или филтърна хартия, навлажнени с определен буферен разтвор, се поставят в устройството за неговото внедряване. В средата на всяка лента се прави маркер, в който се поставя една капка от изследвания протеинов разтвор с помощта на пипета. След това устройството се включва и електрическият ток преминава през тези ленти. Макромолекулите променят заряда си в зависимост от рН на буферния разтвор. Ако рН надвишава IET, тогава се наблюдава отрицателен заряд на макромолекулите и обратно.

Ако рН е равно на IET, тогава макромолекулите стават неутрално заредени. След известно време, подаването на ток спира, хартиите се изваждат от устройството и се изсушават, след което протеиновите петна се напръскват с нинхидрин за тяхното развитие. IET се инсталира на буферния разтвор на лента хартия, където протеиновото петно ​​остава на същото място, където е приложен капката. Ако е необходимо, този метод може да се използва за фино фракциониране на протеини.

Използване на други методи за определяне на ИИТ

Когато са в изоелектрично състояние, протеиновите молекули са по-малко хидратирани, така че протеиновата изоелектрична точка може да бъде определена като се използва методът на минимален вискозитет. За да го използвате, ви е необходим вискозиметър. С този инструмент се определя относителният вискозитет на буферните разтвори. Молекулите на протеина в изоелектричното състояние са сгънати, така че най-малкият вискозитет ще бъде в разтвора, при който рН ще съвпадне с IET.

На същата собственост се основава метод, свързан с действието на средствата за отклоняване на водата. Като такова средство може да бъде ацетон, етер или алкохол. Изолирането на протеини от съответните разтвори може да се случи по-бързо и по-пълно, колкото по-пълно е реакцията на IET средата. В изоелектрична точка, протеиновите разтвори са нестабилни.

Така съществуват различни методи за определяне на изоелектричната точка на протеина. И определението му трябва да се извършва в зависимост от наличното оборудване, материалите, количеството протеини.

Стабилност на протеина в IET

В изоелектричната точка на протеина отблъскването на отблъскващите сили между протеиновите частици в макромолекулата води до агрегация на тези молекули и протеиновите преципитати. Това показва, че в IET протеинът е нестабилен поради загубата на заряд, което е фактор за стабилизирането на водните протеинови разтвори. Ако към протеина се добави киселина или основа, молекулите се презареждат, протеинът превръща в разтвора.

В заключение

По този начин, протеин изоелектрична точка представлява стойността на реакционната среда (рН), при която протеин молекула на половете отбележи различни (отрицателни и положителни) такси на различни степени и равенство (основен и киселинен) дисоциация. В този момент на протеина губи такси и става нестабилна, в резултат на утайките. протеинова молекула гънки в момент, когато тя носи някои такси, тя се разширява под формата на нишка.