Белки относятся к высокомолекулярным соединениям, в состав которых входят сотни и даже тысячи аминокислотных остатков, объединенных в макромолекулярную структуру. Молекулярная масса белков колеблется от 6000 (нижний предел) до 1000000 и выше в зависимости от количества отдельных полипептидных цепей в составе единой молекулярной структуры белка. Такие полипептидные цепи получили название субъединиц. Их мол. масса варьирует в широких пределах – от 6000 до 100000 и более.
Аминокислотный состав и последовательность аминокислот выяснены для многих тысяч белков. В связи с этим стало возможным вычисление их молекулярной массы химическим путем с высокой точностью. Однако для огромного количества встречающихся в природе белков химическое строение не выяснено, поэтому основными методами определения молекулярной массы все еще остаются физико-химические методы (гравиметрические, осмометрические, вискозиметрические, электрофоретические, оптические и др.). На практике наиболее часто используются методы седиментационного анализа, гель-хроматография и гель-электрофорез. Определение молекулярной массы белков методами седиментационного анализа проводят в ультрацентрифугах , в которых удается создать центробежные ускорения (g), превышающие в 200000 и более раз ускорение земного притяжения. Обычно вычисляют молекулярную массу по скорости седиментации молекул белка или седиментационному равновесию. По мере перемещения молекул от центра к периферии образуется резкая граница растворитель-белок (регистрируется автоматически). Оптические свойства растворителя и белка используются при определении скорости седиментации; последнюю выражают через константу седиментации s, которая зависит как от массы, так и от формы белковой частицы:
где v – скорость перемещения границы растворитель-белок, см/с; ω – угловая скорость ротора, рад/с; r – расстояние от центра ротора до середины ячейки с раствором белка, см. Константа седиментации имеет размерность времени (ее выражают в секундах). Величина константы седиментации, равная 1•10–13 с, условно принята за единицу и названа сведбергом (S). Значения констант седиментации большинства белков лежат в пределах 1–50 S, хотя в ряде случаев эти значения превышают 100 S.
Для вычисления молекулярной массы (М), помимо константы седиментации, необходимы дополнительные сведения о плотности растворителя и белка и другие согласно уравнению Сведберга:
где R – газовая постоянная, эрг/(моль•град); Т – абсолютная температура (по шкале Кельвина); s – константа седиментации; ρ – плотность растворителя; v – парциальный удельный объем молекулы белка; D - коэффициент диффузии.
Определение молекулярной массы белков методом ультрацентрифугирования требует много времени и сложной и дорогостоящей аппаратуры. Поэтому в последние годы разработаны два более простых метода (гель-хроматография и электрофорез). При использовании гель-хроматографии в первую очередь требуется откалибровать колонку. Для этого через колонку с сефадексом пропускают несколько белков с известными молекулярными массами и строят график, откладывая значения логарифмов молекулярной массы против их элюционных объемов, которые находят, как показано на рис. 1.9.
Известно, что между логарифмом молекулярной массы белка, имеющего сферическую форму, и элюционным объемом существует прямая зависимость. Поэтому легко определить молекулярную массу исследуемого белка, зная его объем элюции. Второй разновидностью этого метода является тонкослойная гель-хроматография. Длина пробега белка (в миллиметрах) через тонкий слой сефадекса находится в логарифмической зависимости от молекулярной массы белка (рис. 1.10).
Рис. 1.9. Измерение объема элюции (VЭ).
Рис. 1.10. Зависимость между длиной пробега белковых частиц при гель-хроматографии в тонком слое сефадекса Г-150 (сверхтонкого) и их молекулярными массами (в полулогарифмической системе координат).
1 - рибонуклеаза; 2 - химотрипсиноген; 3 -яичный альбумин; 4 - сывороточный альбумин; 5 - γ-глобулин; Х - белок с неизвестной молекулярной массой.
Гель-хроматография, кроме простоты и быстроты, имеет дополнительное преимущество: не требуется выделять белок в чистом виде, так как примеси других белков не мешают определению, поскольку каждый из них проходит через колонку со свойственной ему скоростью, определяемой молекулярной массой. Это обстоятельство широко используется в энзимологии, когда оказывается возможным определение молекулярной массы даже очень небольшого количества фермента в присутствии других белков, не обладающих аналогичной каталитической активностью.
При использовании диск-электрофореза в полиакриламидном геле для определения молекулярной массы белков также строят график зависимости между логарифмом молекулярной массы калибровочных белков и подвижностью белковых частиц в полиакриламидном геле, а затем, определив подвижность исследуемого белка, по графику находят его массу (рис. 1.11). Электрофорез проводят в присутствии детергента додецилсульфата натрия, так как только в этом случае наблюдается прямая пропорциональная зависимость между молекулярной массой и подвижностью белков. Белки с четвертичной структурой при этих условиях распадаются на субъединицы, поэтому метод находит широкое применение для определения молекулярной массы субъединиц белка.
Рис. 1.11. Зависимость между молекулярной массой и относительной подвижностью белка при диск-электрофорезе в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия (в полулогарифмической системе координат).
1 - сывороточный альбумин; 2 - яичный альбумин; 3 - пепсин; 4 - химотрипсиноген; 5 - мио-глобин; 6 - цитохром с; Х - белок с неизвестной молекулярной массой.
Недавно предложен новый масс-спектрометрический метод (так называемый лазерный десорбционно-ионизационный метод), позволяющий определять молекулярную массу небольших пептидов (вазопрессин, инсулин) и крупных биополимерных молекул и, кроме того, структуру биомолекул.
Другие работы по теме:
Сахароза свойства и содержание в природе
Text Graphics Сахароза Graphics Сахароза C12H22O11, или свекловичный сахар, тростниковый сахар, в быту просто сахар — дисахарид, состоящий из двух моносахаридов — ?-глюкозы и ?-фруктозы. Сахароза C12H22O11, или свекловичный сахар, тростниковый сахар, в быту просто сахар — дисахарид, состоящий из двух моносахаридов — ?-глюкозы и ?-фруктозы.
Водородное топливо как альтернативный вид энергии
Доклад на тему: «» Готовили: Mr. X Руководитель: Mr. X Раздел 1 Водород Водород – 1-й элемент Периодической Системы Химических Элементов (заряд ядра 1), относительная атомная масса (атомный вес) округленно 1 (1,008) . Наиболее распространенная степень окисления +1. Молекула водорода обозначается Н2, молекулярная масса (молекулярный вес) округленно 2 (2,016).
Биополимеры
Биополиме́ры — класс полимеров, встречающихся в природе в естественном виде, входящие в состав живых организмов: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды. Биополимеры состоят из одинаковых (или разных) звеньев — мономеров. Мономеры белков — аминокислоты, нуклеиновых кислот — нуклеотиды, в полисахаридах — моносахариды.
Высокомолекулярные соединения
Основные исторические этапы развития высокомолекулярных соединений, вклад русских ученых в зарождение и развитие науки о полимерах. Термодинамические исследования свойств растворов полимеров. Основы теории поликонденсации. Молекулярная масса олигомеров.
Лейцин
Лейцин ( Leucin - незаменимая разветвленная алифатическая аминокислота. Молекулярная формула или CH CH(CH CH(NH )COOH Молекулярная масса: 131г/моль
Синтез белков
Синтез белков. Расщепление. Расщепление в желудке (кислая среда). Всасывание в тонком кишечнике. На нужды организма: CO2, Н2О, NH3 -выведение. (аминокислоты выстраиваются в
Физика
Механическое движение. V= S/t S =Vt t =S/V Где: Скорость(км/ч), Расстояние(км), Время(ч). …………………………………………………………………………………………… Плотность и Объём.
Расчет энергетической ценности
Энергетическая ценность - это количество энергии, которая образуется при биологическом окислении жиров, белков и углеводов, содержащихся в продуктах. Она выражается в килокалориях (ккал) или килоджоулях (кДж)Энергия, выделяемая при окислении 1г жиров, равна 9,0 ккал, 1г углеводов - 3,75 ккал, 1г белков - 4,0 ккал, 1 г органических кислот - 3,0 ккал/г, 1 г этилового спирта - 7,0 ккал/г.
Производство соевой муки
Показаны возможности применения соевой муки и перспективы разработки оборудования для ее производства.
Молекулярная физика
Постоянная Авогадро, Броуновское движение, идеальный газ, температура и ее измерение.
Аланин
Аланин является важным источником энергии для мышечных тканей, головного мозга и центральной нервной системы; укрепляет иммунную систему путем выработки антител; активно участвует в метаболизме сахаров и органических кислот.
Биотин (витамин Н)
Биотин формирует часть некоторых ферментных комплексов и необходим для нормализации роста и функций организма. Он играет ключевую роль в процессах обмена углеводов, жиров и белков.
Кобаламин (витамин В12)
Витамин В12 необходим для формирования кровяных телец, оболочки нервных клеток и различных белков. Он также участвует в метаболизме жиров и углеводов и важен для нормального роста.
Закон Грэма
Чем меньше плотность идеального газа, тем больше скорость его истечения через микроскопические отверстия в стенках сосуда.
Парусник кресфонтес
Введение 1 Внешний вид 2 Образ жизни 3 Распространение и классификация 4 Генетика Список литературы Введение Парусник кресфонтес (Papilio (Heraclides) cresphontes Cramer, 1777), — одна из самых больших бабочек Северной Америки из семейства парусников (Papilionidae).
Бурый лесной муравей
Введение 1 Описание 2 Распространение 3 Классификация 4 Молекулярная биология Список литературы Введение Бурый лесной муравей (лат. Formica fusca) — вид средних по размеру наземных муравьёв рода Formica из подсемейства Formicinae семейства Formicidae.
Основные свойства природных газов
Основные свойства компонентов природных газов в стандартных условиях. Газы газогидратных залежей. Газовые смеси и их характеристики. Критические значения давления и температуры. Плотность газа. Коэффициент сверхсжимаемости. Состояние идеальных газов.
Виды аминокислот
Аминокислоты являются основными структурными единицами молекул белковых веществ. При гидролизе белков различной природы всегда получают смесь 20 аминокислот.
Функции белков
Ниже рассматриваются главные и в некотором смысле уникальные биологические функции белков, несвойственные или лишь частично присущие другим классам биополимеров.
Химия белков
Живой организм характеризуется высшей степенью упорядоченности составляющих его ингредиентов и уникальной структурной организацией, обеспечивающей как его фенотипические признаки, так и многообразие биологических функций.
Содержание белков в органах и тканях
Наиболее богаты белковыми веществами ткани и органы животных. Источником белка являются также микроорганизмы и растения. Большинство белков хорошо растворимо в воде.
Белки
Это линейные биополимеры состоящие из периодических мономеров (альфа аминокислот). Все 10 000 белков образованы 20 аминокислотами.
Гемоцианин
История открытия гемоцианина - дыхательного пигмента из группы хемопротеидов, медьсодержащего аналога гемоглобина. Распространение в природе: гемолимфа беспозвоночных и членистоногих. Строение гемоцианина, его применение в противоопухолевых вакцинах.
Белки как форма существования жизни
Физические и химические свойства, цветные реакции белков. Состав и строение, функции белков в клетке. Уровни структуры белков. Гидролиз белков, их транспортная и защитная роль. Белок как строительный материал клетки, его энергетическая ценность.
Белки
– это высокомолекулярные соединения, молекулы которых представлены двадцатью альфа – аминокислотами, соединёнными пептидными связями – СО - NН -.Мономерами белков являются аминокислоты. Химическое строение белков весьма просто: они состоят из длинных цепей остатков аминокислот, соединенных между собой пептидными связями. (-СO-NH)
Законы наследственности
В 1865 году были опубликованы результаты работ по гибридизации сортов гороха, где были открыты важнейшие законы наследственности. Автор этих работ - чешский исследователь Грегор Мендель.
Лайнус Полинг
Американский химик и физик, удостоенный в 1954 Нобелевской премии по химии за исследования природы химической связи и определение структуры белков.
Взрывы
Расчётное задание выполнмл студент : Осокин Евгений группа 4016/1 Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет Гидротехнический факультет, Кафедра " Защита в чрезвычайных ситуациях "