PROPRIETILE GENERALE ALE PROTEINELOR

Obiectivele:1. Proprietile fizico-chimice ale proteinelor2. Masa molecular, metode de deteminare 3. Solubilitatea proteinelor, factorii ce o influieneaz.4. Proprietile soluiilor proteice (coloizi). Factorii de stabilizare n soluie a substanelor coloidale.5. Starea soluiilor coloidale sol, gel, xerogel. Exemple.6. Sarcina electric a proteinelor. Punctul i starea izoelectric. 7. Denaturarea proteinelor, agenii ce provoac denaturarea. Ce modificri sufer structura proteinei la denaturare.8. Coagularea proteinelor. Factorii care previn coagularea. 9. Metodele de studiere a componenei calitative i cantitative a proteinelor a) hidroliza b) cromatografie c) electroforeza d) salifiere e) dializa f) gel-filtrare

Proprieti fizico-chimice

Mas molecularSolubilitatea proteinelor Proprietile amfotereSarcina electric a proteineiDenaturarea

Mas molecular a proteinelor este mare: intre 10.000 i 40.000.000 Daltoni.se determin prin urmtoarele metode:prin calcul cu ajutorul compoziiei chimice cunoscute: Ex: Masa mol. a Hb (Fe)=56x100 / 0,34=16470Damrimea presiunii osmotice, constanta ultracentrifugrii (pr. sedimenteaz n raport cu m i mrimea lor)Metoda difuziunii luminii (intensitatea ei e dependent de nr. particulelor i de m ei)Mrimea difraciei razelor RoentgenMicroscopia electronic

Masa molecular a diferitelor proteine

Solubilitatea proteinelorProteinele - substane cu proprieti hidrofileSolubilitatea variaz n limite mari: - Proteinele globulare prezint grade diferite de solubilitate, - cele fibrilare sunt insolubile n ap.

Solubilitatea este deteminat de:Componena aminoacidicForma moleculeiSarcina proteineiNatura solventuluiTemperatura solventuluipH-ul solventului

Solubilitatea este influenat de:

Prezena srurilor metalelor uoare Na Cl, MgCl2, Na2SO4, care:la concentraii mici mresc solubilitatea proteinelorla concentraii mari scad solubilitatea proteinelor i ele precipit. Acest proces se numete salifiere.

Stabilitatea soluiei proteice e determinat de 2 factori:

sarcina electric determin respingerea moleculelor proteice ncrcate pozitiv sau negativ.membrana apoas care ndeprteaz moleculele proteice una fa de alta impedicnd agregarea i precipitarea lor.

Membrana apoas (apa fixat)Se formeaz la interaciunea grupelor ionogene ce fixeaz dipolii de ap Grupa COO fixeaz 4 mol de H2O, NH2- -3; OH i NH cte 2. Apa ce intr n componena membranei apoase e numit ap legat

Proprietile apei fixate 1. moleculele ei au o dispunere mai compact, ce o apropie de un corp solid2. proprietile ei de solvent sunt reduse3. nghea la temperaturi joase( -40C)4. constanta dielectric (fora de atracie dintre ionii ncrcai opus) este de 2,8, pe cnd la H2O obinuit este de 8

Proprietile electrochimicePr. prezint polielectrolii amfoteriSarcina electric este determinat: 1. de componena AA:

dac predomin AA acizi (Glu,Asp) sarcina sumar a proteinei va fi negativ

2. dac predomin AA bazici (Lys,Arg) sarcina sumar a proteinei va fi pozitiv-

Sarcina electric este influenat 2. de pH mediului:

n ap aminoacizii se comport ca vetiriionin mediu acid sarcina sumar va fi pozitivn mediu bazic sarcina sumar va fi negativDatorit acestui fapt la trecerea unui curent electric n soluie, AA vor migra n mediu acid spre catod(-), iar n mediu alcalin spre anod(+).

Punct izoelectric-

Este o valoare a pH-ului la care suma sarcinilor pozitive este egal cu suma sarcinilor negative (migrarea proteinelor sau a AA ntr-un cmp electric este nul)se noteaz pHi i este diferit pentru fiecare aminoacid sau protein.n aceast form se exercit fore de atracie reciproce ntre gruprile COO- i - NH3+; are loc o aglomerare a moleculelor din soluie i solubilitatea devine minim.

pHiPentrui AA neutri se afl ntre pH 5-6Pentrui AA bazici se afl n mediu bazicPentrui AA acizi se afl n mediu acid

Sarcina proteineiLa un pH mai acid ca valoarea pHi proteina capt o sarcin pozitiv (cation) i migreaz spre catod(-); la PH mai mare ca pHi proteina capt o sarcin negativ i migreaz spre anod(+)

Proprietile coloidale i osmotice ale proteinelorProteinele sunt substane macromoleculare,solubile, la dizolvarea crora se formeaz soluii coloidale proteice. Spre deosebire de soluiile coloidale obinuite, soluiile proteice nu necesit prezena stabilizatorului. Soluiile proteice sunt stabile i cu timpul nu se precipit.

Soluiile proteice posed proprieti caracteristice soluiilor coloidale:

Proprietile optice (efectul Tindal) Vitez de difuzie mic. Viscozitate mareProprieti osmotice Proprietatea de a forma geluri

Proprietile optice

La iluminarea lateral a soluiei proteice raza de lumin n ea devine vizibil, formnd conul de lumin- efectul Tindal. Acest efect de dispersie a luminii se explic prin difracia razelor de lumin de ctre particulele n soluie.Capacitatea proteinelor de a dispersa lumina este folosit:la determinarea cantitativ a proteinelor prin metoda nefelometricla studierea microscopic a structurilor celulare. Soluiile proteice posed absorban n limitele spectrului ultrafiolet, caracterizat de prezena in ele a resturilor aminoacizilor fenilalanina, tirozina i triptofan. Fenilalanina i tirozina are absorbana maxim la lungimea de und 280 nm, iar triptofanul - 254 nm.

Vitez de difuzie mic.Difuzie deplasarea spontan a moleculelor substanei dizolvate datorit gradientului de concentraie (de la zone cu concentraii mai mare spre cele cu concentraie sczut). Viteza de difuzie a proteinelor depinde mai mult de forma moleculei, dect de masa ei. Repartizarea intracelular a proteinelor din locul de sintez (ribosomi) are loc prin difuzie. Deoarece viteza de difuzie e mic are loc limitarea vitezei proceselor dependente de funciile proteinelor difuzabile n sectorul respectiv.

Viscozitate mare e dependent de masa i forma moleculelor. Mrirea c% proteinei conduce i la mrirea viscozitii soluiei (se mresc forele de coeziune ntre moleculele proteice).Proteinele fibrilare sunt mai vscoase comparativ cu cele globulare.Viscozitatea e dependent de:temperatur- t0 - viscozitateaprezena electroliilor (ex. srurile de Ca2+ mresc viscozitatea prin formarea punilor de Ca2+)

Proprieti osmotice

proteine fiind macromolecule nu difundeaz prin membrane semipermiabile, pe cnd micromoleculele trec prin asemenea membrane. Acest proces e numit dializ.Incapacitatea de a difuza prin membranele semipermiabile are ca urmare apariia fenomenului de osmoz (deplasarea mol. de H2O prin membran n soluia proteic). Deplasarea apei este limitat de presiunea hidrostatic (presiunea coloanei de ap) i se numete presiune osmoticPresiunea osmotic depinde de concentraia molar a proteinei i de temperatur.Presiunea osmotic determinat de proteine presiune oncotic.

Proprietatea de a forma geluri

Proteinele prezint coloizi liofili, i deci pot forma geluri. Moleculele proteinei interacioneaz ntre ele formnd reele structurale n interiorul crora se imobilizeaz apa.Gelatinizarea are loc mai uor n sol. pr. fibrilare Formarea de gel se observ la coagularea sngelui (formarea reelei de fibrin).La nvechirea gelurilor are loc sinerezisa expulzarea apei, datoprit contraciei mol din reea i eliminarea apei.

Formarea gelului depinde de :

concentraia soluiei (odat cu creterea concentraiei);temperatur (la scderea temperaturii);concentraia ionilor de hidrogen (n punctul izoelectric se observ o vitez maxim de formare a gelului);prezena electroliilor (Ionul SO42- contribuie n mod preferat la transformarea solului n gel).

Xerogeleste gelul secat (uscat) - lipsit de ap. se capt prin secare liofil a soluiilor coloidale Secarea liofil const n ndeprtarea apei n vid din soluia coloidal ngheat.se pstreaz un timp mai ndelungat ceea ce prezint importan practic n industria de preparare a medicamentelor de origine proteic. Ex: deferite proteine (albumina, gama-globulinele i altele).

Denaturarea proteineloreste distrugerea nivelurilor superioare de organizare ale moleculei proteice (secundar, teriar, cuaternar) n afar de structura primar cu pierderea proprietile fizico-chimice i biologice ale proteinei. Agenii denaturani se mpart n fizici i chimici.1. factorii fizici: temperatura, presiunea, radiaiile ultraviolete i ionizante.2. factorii chimici : acizi, bazele, solvenii organici, detergenii, amidele, srurile metalelor grele.

Trsturile proteinei denaturate:

pierderea activitii biologicemicorarea solubilitiischimbarea formei i mrimii moleculelorcreterea reactibilitii unor grupepierderea capacitii de a se cristaliza

Substanele ce pot mpedica denaturarea

soluii de glucideglicerinaa. graiPentru a evita denaturarea proteina se pstreaz la rece, n soluii concentrate de sruri la un PH anumit

Renaturare (renativare).

- este restabilirea structurii i activitii biologice a proteinei la nlturarea agentului denaturant.

Metodele de studiere a componenei calitative i cantitative a proteinelora) hidroliza (ruperea unei legturin ordinare cu adiia unei molecule de ap)b) cromatografie c) electroforeza d) salifiere e) dializa f) gel-filtrare

Cromatografie

- este identificarea i separarea aminoacizilor.Principiul: Metoda este bazat pe diferena coeficientului de repartiie a aminoacizilor n ap i solvent organic (butanol), care nu se amestec cu apa. Apa se absoarbe pe hrtia cromatografic, constituind faza staionar, iar solventul organic, migreaz pe ea. Concomitent cu ultimul se mic i aminoacizii.Viteza migrrii aminoacizilor pe banda cromatografic este direct proporional cu gradul de solubilitate n butanol.

Electroforeza -este metoda de separare a particulelor ce posed sarcin (proteine) ntr-un cmp electric

Direcia migrrii Pr depinde de pH-ul mediului; Pr fiind electrolii amfoteri n mediul acid ele posed sarcin + i se mic spre C, n mediul bazic posed sarcin -migreaz spre A.Separarea Pr din serul sanguin La pH-ul 8,6 -8,9 n cmpul electric continuu Pr serului posed sarcina negativ i vor migra spre A cu o vitez care depinde n aceeai msur de mrimea sarcinii electrice i de masa molecular a particulelor. n rezultat se separAlbumine(care agung primele),apoi globulinele care se separ n fracii: 1, 2; i n final -globulinele.

Salifierea -este metoda de precipitare a P din soluie la aciunea c %mari de sruri neutre (sulfatul de amoniu, clorura de sodiu i al.) este un proces reversibil. Mecanismul salifierii se reduce la dehidratare macromoleculelor proteice i nlturarea sarcinii electrice. Asupra vitezei de precipitare a proteinelor prin salifiere acioneaz un ir de factori ca: hidrofilitatea proteinei, masa molecular, sarcina electric; de aceea salifiere diferitelor proteine are loc n concentraii diferite de sruri. De exemplu, albuminele se precipit n soluie saturat de sulfat de amoniu, pe cnd globulinele - n soluie semisaturat

Dializa proteinelorDializa (din grecete dialisis - separare) metoda de separare i purificare a substanelor macromoleculare i soluiilor coloidale de substane micromoleculare cu ajutorul membranelor semipermeabile (celofan, pergament etc.).Prin porii acestor membrane pot trece numai substanele micromoleculare, ce au mas molecular i dimensiuni mici.Membrana nu poate fi traversat de proteine i alte macromolecule.

Gel filtrare

Sitele moleculare sunt formate din granule de gel polizaharidic inert hidratat. Granulele posed pori de diferit diametru.Micromoleculele cu dimensiuni mici ptrund prin aceti pori,macromoleculele- nu.V migrrii micromol. prin coloan este mai mic dect a macromol. - fapt ce permite purificarea proteinelor de subst micromoleculare.Viteza migrrii proteinelor prin coloan este n funcie de masa i dimensiunile lor se mic mai repede cele ce au m i d mai mari.