Михаил Ермолаев - Биологическая химия

В составе белков обнаружены также фосфор, йод, железо и другие минеральные вещества.

Как было установлено, наибольшим постоянством в составе белка отличается азот, количество которого составляет в среднем 16%, поэтому было предложено определить содержание белка по количеству входящего в него азота по следующей формуле:

Кол-во азота×6,25 г = кол-во белка в %, где 6,25 г белка соответствует 1 г азота.

При изучении химической структуры белка было установлено, что основной его структурной единицей — мономером — является аминокислота. Таким образом, белки определяются как высокомолекулярные органические, N-содержащие вещества, состоящие в основном из аминокислот и находящиеся в клетках в коллоидном состоянии.

Определение молекулярного веса белков проводилось различными методами (криоскопическим, осмометрическим и др.). Наиболее точным оказался предложенный Т. Сведбергом метод седиментации , который проводится в ультрацентрифуге с ускорением до 900 000 g. Он основан на различной скорости оседания белков, в зависимости от их молекулярного веса: белки с высоким молекулярным весом оседают при меньшей скорости вращения центрифуги, а белки с малым весом — при высоких скоростях. По определенной формуле рассчитывают молекулярный вес. Изучение различных белков показало, что все они являются высокомолекулярными соединениями.

Приведем молекулярный вес следующих белков: инсулина — 5700 (11 500), рибонуклеазы — 12 700, миоглобина 4 — 17 000, гемоглобина — 65 000, каталазы — 250 000, уреазы 4-480 000, гемоцианина — 5 000 000 — 6 000 000.

Белки вследствие своего высокого молекулярного веса обладают свойствами коллоидов.

Как известно, все растворы в зависимости от величины растворенных частиц подразделяются на истинные и коллоидные. К истинным относятся такие растворы, величина частиц которых меньше 1 ммк (10 -7см); величина частиц коллоидных растворов составляет от 1 мк до 1 ммк (10 -4-10 -7см). Для отличия истинных от коллоидных растворов пользуются в основном двумя методами — изучением "эффекта Тиндаля" и диализом.

Рис. 9. 'эффект Тиндаля'. Сосуд, ближайший к свету, содержит концентрированный раствор сахара. Второй сосуд содержит коллоидную дисперсию. Пучок света виден во втором сосуде, но проходит через первый сосуд нерассеянным

Сущность "эффекта Тиндаля" заключается в следующем: при пропускании пучка света через истинный раствор его рассеивания не происходит, т. е. частицы истинного раствора настолько малы, что они не могут стать преградой для луча света и отклонить его в сторону. Если же пучок света направить на коллоидный раствор, то произойдет его рассеивание, которое будет наблюдаться в виде светящегося конуса. Это объясняется тем, что частицы коллоидного раствора, как более крупные, будут служить препятствием на пути луча света, в результате чего последний несколько отклонится (рис. 9).

Сущность явления диализа заключается в способности частиц раствора задерживаться или проходить в зависимости от их величины через полупроницаемые перепонки — мембраны, имеющие определенный размер отверстий — поры. К полупроницаемым мембранам относятся целлофан, коллоидная пленка, стенка бычьего пузыря и т. д. Если величина частиц раствора меньше размера пор такой мембраны, то они свободно проходят через них, если же размер частицы больше, чем поры, то частица задержится" В первом случае мы имеем дело с истинными растворами, которые свободно фильтруются (проходят) через полупроницаемые мембраны. Во втором случае — частицы коллоидных растворов задерживаются и не проходят через такие же мембраны.

Это свойство широко используется в медицине и химии для получения хорошо очищенных от посторонних примесей белковых препаратов. Например, для получения лечебных сывороток, γ-глобулинов. Явление диализа лежит в основе действия аппарата "искусственная почка", который в настоящее время широко используется в клиниках при лечении острой и хронической почечной недостаточности.

При изучении химического состава белка было установлено, что в его молекуле имеются свободные аминные (NH 2) и карбоксильные (СООН) группы, которые в растворе находятся в виде NH 3и СООН. Следовательно, белки в растворе обладают амфотерными свойствами (амфолит, амфион). При пропускании электрического тока белки будут передвигаться в зависимости от заряда белковой молекулы к катоду или аноду (рис. 10).