Punctul izoelectric al proteinei și definiția acesteia. Ce determină punctul izoelectric al proteinelor? De ce este punctul izoelectric diferit pentru diferite proteine?

Moleculele de proteine ​​sunt baze amfoterice, deoarece conțin grupe amino și carboxi libere. Când pH-ul soluției este mai mic de 7, ele au o încărcare negativă, iar la un pH mai mare de 7 - o încărcătură pozitivă. Atunci când aceste încărcări sunt egale, ceea ce se poate realiza atunci când este stabilită o anumită aciditate sau alcalinitate în soluție, se stabilește așa-numitul punct izoelectric al proteinei.

Conceptul de punct izoelectric

Proteinele sunt compuse din aminoacizi. Unii dintre acești compuși (arginină, acid aspartic, histidină, acid glutamic, lizina) sunt prezentate ca radicali conținând grupări ionice, adică astfel de grupări care sunt capabile de ionizare. În plus, grupările alfa-carboxil și amino localizate la capetele de carbon și azot ale lanțurilor polipeptidice sunt capabile de ionizare. Dacă pH-ul soluției este de 7 sau aproape de această marcă, atunci în stare ionizată sunt toate grupările ionogene. Deoarece distanța de la valoarea dată a pH-ului în orice direcție, și de preferință într-o proteină acidă începe să tranziția la starea izoelectric în care molecula de material devine electric neutru, numărul de grupări ionizate tinde la zero. PH-ul la care proteinele sunt transformate în starea izoelectrică se numește punctul izoelectric al proteinelor (IET).

Natura fizico-chimică a proteinelor

Datorită faptului că compoziția proteinelor include grupări carboxi și amină, ele pot disocia atât baze cât și acizi. Gruparea carboxilică liberă dă un ion de hidrogen încărcat pozitiv și anionul COO la disociere. Ca rezultat, ionul de hidrogen este atașat la gruparea amino, care caracterizează proprietățile de bază ale proteinei, rezultând formarea de particule de proteine ​​cu încărcături negative și pozitive. Atunci când proteina este plasată într-o soluție acidă, disocierea ei acidă va fi suprimată din cauza prezenței semnificative a cationilor de hidrogen. În schimb, atunci când este plasat în soluția principală, disocierea sa principală va fi suprimată datorită prezenței anionilor COO.

Transmiterea prin intermediul soluției proteice a curentului electric va face ca anionii să se deplaseze către catod, iar cationii către anod. În orice proteină, există o anumită valoare a pH-ului la care mișcarea ionilor nu va avea loc atunci când trece curentul. În acest caz, se vorbește despre egalitatea ionilor direcționați diferit și egalitatea de grade diferite (bazică și acidă) în molecula de proteină, care este caracterizată de o stare izoelectrică.

După cum se știe, apa este un dipol, deci are particule în jurul moleculei de proteine, în funcție de modul în care este încărcată. La un punct izoelectric, molecula proteică nu are o cochilie orientată hidratată. Dacă se efectuează precipitarea proteinelor, este necesar mai întâi să distrugeți carcasa hidratată prin îndepărtarea încărcăturii electrice.

Utilizarea IET în industrie

In starea izoelectric, unele proprietăți ale soluției de proteine, cum ar fi umflarea, viscozitatea, presiunea osmotică, de transmisie a luminii, să aibă o valoare minimă, în timp ce indicele de refracție și densitatea optică este realizată, în contrast, o valoare maximă. Proteina punctul izoelectric poate fi determinată empiric prin determinarea dependenței soluției de proteină din proprietățile de mai sus: pH-ul, poziția din extremele graficelor pI determinate. In starea izoelectrice poate precipita caseina, care este utilizat la fabricarea brânzeturilor și a produselor lactate, pentru cazeina din lapte degresat ca materie primă în diferite industrii (adezivi cazeină, hrană artificială și t. D.). Măsurarea pI pentru a evalua calitatea proteinei, în special un produs lactat prezența impurităților. Acest lucru este valabil și astăzi, de la introducerea de suplimente pe bază de plante în baza de lapte poate înlocui o parte din proteine ​​animale cu legume, care este mai ieftin.

În plus, punctul izoelectric al proteinei poate fi utilizat în tratarea apelor reziduale de la fermele de păsări. Astfel, cota principală de contaminare a apelor reziduale în abatoarele unei ferme de păsări este reprezentată de proteinele din sânge. Având în vedere că EIP a majorității proteinelor se află în zona unei reacții slabe acidă a mediului, cea mai completă extracție a proteinelor va avea loc cu o reacție slab acidă a mediului la un pH care tinde spre IET.

Factorii care afectează EIE

La pI este influențată de mai mulți factori. Luați în considerare, ceea ce determină punctul izoelectric al proteinelor. În primul rând, este determinat de predominarea grupe amino sau carboxil, ca parte a moleculei de proteină. Cele mai multe proteine ​​sunt acizi puternici în comparație cu bazele, astfel încât acestea pI mai puțin de 7. Există un grup de proteine ​​care sunt baze puternice decât acizii pentru pI lor mai mare de 7. O corelație puternică între punctul izoelectric al proteinei și conținutul de ioni soluție de săruri. Concentrația de proteină nu are nici un efect asupra componentei active. Factorii de mai sus explică de ce punctul izoelectric este diferit pentru diferite proteine.

Exemple de proteine ​​IET:

• pepsina are o valoare IET de aproximativ 1;
• cazeină și gelatină - 4,7;
• ou albumin - 4,8;
• mucin - 2,7;
• pepsinogen - 3,7;
• albumină - 4,6;
• insulină - 5,3;
• oxihemoglobină - 6,8;
• carboxihemoglobină - aproximativ 6,9;
• mioglobina - 7,0;
• chymotripsin - 8,6;
• citocrom C - 10,5;
• salmin - 12.

IET și definiția acestuia

Toate metodele pentru determinarea punctului izoelectric al proteinelor se bazează pe prepararea soluțiilor tampon având un mediu de reacție diferit. În toate aceste soluții, sunt plasate aceleași greutăți ale proteinei studiate, care pot fi fie uscate, fie în formă de soluție. Sunt utilizate diferite metode pentru determinarea IET. Cum se determină punctul izoelectric al proteinelor?

Principalele metode de determinare a EIP sunt electroforeza, la o vâscozitate minimă și asociată cu utilizarea substanțelor de deshidratare. Se pot utiliza și alte metode, cum ar fi determinarea ratei de umflare a proteinei uscate, viteza de coagulare, dar acestea sunt mai puțin exacte și necesită o cantitate mare de proteine.

electroforeză

Atunci când se folosește această metodă, benzi de hârtie cromatografică sau de filtrare, umezite cu o anumită soluție tampon, sunt plasate în dispozitiv pentru a fi implementate. În mijlocul fiecărei benzi se face o marcă de creion, în care se aplică o picătură de soluție proteică studiată cu ajutorul unei pipete. Aparatul este apoi pornit și curentul electric trece prin aceste benzi. Macromoleculele își schimbă sarcina în funcție de pH-ul soluției tampon. Dacă pH-ul depășește IET, se observă o încărcare negativă a macromoleculelor și invers.

Dacă pH-ul este egal cu IET, atunci macromoleculele devin încărcate în mod neutru. După un anumit timp, alimentarea curentului încetează, benzile de hârtie sunt luate din dispozitiv și uscate, după care petele de proteine ​​sunt pulverizate cu ninhidrină pentru dezvoltarea lor. IET este instalat pe soluția tampon de o bandă de hârtie, în cazul în care spotul de proteine ​​rămâne în același loc în care picătură a fost aplicată. Dacă este necesar, această metodă poate fi utilizată pentru fracționarea fină a proteinelor.

Utilizarea altor metode pentru determinarea IET

Când se află în stare izoelectrică, moleculele de proteine ​​sunt mai puțin hidratate, astfel încât punctul izoelectric al proteinei poate fi determinat folosind metoda vâscozității minime. Pentru ao folosi, ai nevoie de un viscozimetru. Cu acest instrument se determină viscozitatea relativă a soluțiilor tampon. Moleculele proteinei în stare izoelectrică sunt pliate, deci cea mai mică vâscozitate va fi în soluție, în care pH-ul său va coincide cu IET.

Pe aceeași proprietate se bazează o metodă asociată cu acțiunea mijloacelor de deviere a apei. Ca atare, un mijloc poate fi acetona, eterul sau alcoolul. Izolarea proteinelor din soluțiile corespunzătoare poate apare mai repede și mai complet, cu atât mai mult corespunde reacția mediului IET. La un punct izoelectric, soluțiile proteice sunt instabile.

Astfel, există diferite metode pentru determinarea punctului izoelectric al proteinei. Și definiția sa ar trebui să fie efectuată în funcție de echipamentul disponibil, materiale, cantitatea de proteine.

Stabilitatea proteinelor în IET

La punctul izoelectric al proteinei, forțele repulsive dintre particulele de proteine ​​din macromolecule slăbesc, rezultând agregarea acestor molecule și proteinele precipită. Acest lucru indică faptul că în ETI proteina este instabilă datorită pierderii încărcării, care este un factor în stabilizarea soluțiilor apoase de proteine. Dacă se adaugă la proteină un acid sau o bază, moleculele sunt reîncărcate, proteina face tranziția în soluție.

În concluzie

Astfel, proteina punctul izoelectric reprezintă valoarea mediului de reacție (pH) la care o moleculă de proteină a egalității remarcat taxe divergente (negative și pozitive) de diferite grade și egalitatea de disociere (bazic și acid). La un moment dat, proteina își pierde încărcătura și devine instabilă, ca urmare a precipitării. Molecula de proteine ​​se îndoaie, în timp ce poartă anumite sarcini, se îndreaptă sub forma unui fir.