Fizyko-chemiczne właściwości
aminokwasów i białek
Aminokwas:
Jest zbudowany z grup:
wiążą się one
- karboksylowej
kowalencyjnie
- aminowej
z atomem węgla
- atomu wodoru
określanym jako
- łańcucha bocznego
węgiel ą
aminokwasu
A
ańcuchy boczne aminokwasów
zapewniają im chemiczną różnorodność
Grupy karboksylowe i aminowe
aminokwasów nadają im własności
amfoteryczne
Za własności kwasowe aminokwasów (posiadających
jednÄ… grupÄ™ karboksylowÄ… i jednÄ… grupÄ™ aminowÄ…)
odpowiedzialny jest KATION AMONIOWY, który w r-rze
zasadowym Å‚atwo oddaje proton
Za własności zasadowe aminokwasów (posiadających
jednÄ… grupÄ™ karboksylowÄ… i jednÄ… grupÄ™ aminowÄ…)
odpowiedzialny jest ANION KARBOKSYLOWY, który w
r-rze kwaśnym łatwo przyłącza proton
W roztworze wodnym istnieje swoista równowaga pomiędzy
trzema jonami, których stężenie zależy od pH roztworu i od budowy
aminokwasu.
Wartość pH roztworu dla której stężenie jonu obojnaczego jest
maksymalne, a stężenie form kationowej i anionowej są sobie równe
nazywamy  PUNKTEM IZOELEKTRYCZNYM
Aminokwasy sÄ… zwiÄ…zkami optycznie czynnymi.
Jest to wynikiem tetraedrycznego ułożenia
czterech różnych podstawników wokół atomów
węgla ą.
Wyróżniamy po dwa izomery optyczne każdego
aminokwasu oznaczamy je literami D i L.
W białkach występują tylko
formy L aminokwasów.
AMINOKWASY O NIEPOLARNYCH A
AC
CUCHACH BOCZNYCH
AMINOKWASY O NIEPOLARNYCH A
AC
CUCHACH BOCZNYCH
AMINOKWASY O POLARNYCH A
AC
CUCHACH BOCZNYCH
AMINOKWASY O ZASADOWYCH A
AC
CUCHACH BOCZNYCH
AMINOKWASY O KWAÅšNYCH A
AC
CUCHACH BOCZNYCH
Fizyko-chemiczne właściwości białek
" WielkoczÄ…steczkowy charakter (koloidy)
" Wywierają ciśnienie koloidalno-osmotyczne
" Mają zdolność wiązania jonów
" PrzemieszczajÄ… siÄ™ w polu elektrycznym
" UlegajÄ… wsalaniu i wysalaniu
" UlegajÄ… denaturacji i renaturacji
" Skręcają płaszczyznę światła spolaryzowanego
" Mają duży współczynnik załamania światła 
refraktometria
" Pochłaniają światło w nadfiolecie 280 nm (Tyr,Trp),
192 nm (wiÄ…zanie peptydowe)
1. Roztwory białek mają charakter koloidowy (co wynika z
dużych rozmiarów ich cząsteczek) i w związku z tym
charakteryzuje je:
" stosunkowo niskie ciśnienie osmotyczne,
" zwiększona lepkość,
" niskie napięcie powierzchniowe,
" niemożność przechodzenia cząstek przez błony
półprzepuszczalne,
" charakterystyczne własności optyczne
 efekt Tyndalla,
" zdolność przechodzenia ze stanu
zolu w żel i odwrotnie
2. Białka są amfoterycznymi elektrolitami, gdyż posiadają wolne
dysocjujÄ…ce grupy karboksylowe i wolne grupy aminowe.
Proporcja między ilością wolnych grup aminowych a wolnych
grup karboksylowych jest specyficzna dla różnych białek, stąd
różnorodność własności fizykochemicznych roztworów tych
białek.
3. Jonowymienne własności białek to możliwość przyłączania na
powierzchni białek, do obecnych tam grup polarnych, różnych jonów.
Przyłączanie przez białka niektórych jonów mineralnych sprzyja ich
lepszemu uwodnieniu co zwiększa ich rozpuszczalność w słabych
roztworach soli. Zjawisko to nazywamy WSALANIEM.
Przy wysokich stężeniach soli
rozpuszczalność białek maleje
i wypadajÄ… one z roztworu
zachowujÄ…c przy tym swoje
struktury wtórne.
Zjawisko to nazywamy
WYSALANIEM
4. Wysoka temperatura, drastyczne zmiany pH, działanie
ultradz
więków, promieniowanie jonizujące mogą prowadzić do
denaturacji białek. DENATURACJA to proces niszczenia wyższych
struktur białkowych. Odtwarzanie struktur drugorzędowych, a
następnie ponowne fałdowanie w struktury wyższego rzędu to
RENATURACJA.
5. dializa
Próby jakościowe na obecność białka w roztworze
Dla potwierdzenia obecności białka w roztworze stosuje się cztery
rodzaje prób mające na celu:
a. stwierdzenie obecności w roztworze azotu nieorganicznego,
b. stwierdzenie wielkoczÄ…steczkowego charakteru
rozpuszczonej substancji
c. stwierdzenie obecności wiązania peptydowego
d. potwierdzenie możliwości precypitacji badanego materiału
Ilościowe oznaczanie białek:
Metoda biuretowa
Jony miedzi w środowisku zasadowym tworzą
barwny kompleks z atomami tlenu karbonylowego i azotu wiązań
peptydowych. Barwny kompleks oznacza siÄ™ fotometrycznie przy
długości fali 550 nm.
Ilościowe oznaczanie białek:
Reakcja z kwasem bicynchoninowym
Kwas bicynchoninowy (BCA) reaguje specyficznie
z jednowartościowymi jonami miedzi, które powstają pod
wpływem obecnych w białkach aminokwasów takich jak
TYROZYNA, TRYPTOFAN, CYSTEINA w alkalicznym
roztworze CuSO4. Fioletowy kompleks BCA z jonami miedzi
oznacza się fotometrycznie przy długości fali 562 nm.
Ilościowe oznaczanie białek
Metoda Bradforda:
CzÄ…steczka barwnika Coomassie Brillant Blue
oddziaÅ‚ywuje poprzez grupy SO3É z dodatnio naÅ‚adowanymi
resztami aminokwasowymi. Z barwnikiem reagują głównie reszty
ARGININY, w mniejszym stopniu reszty HISTYDYNY, LIZYNY,
TYROZYNY, TRYPTOFANU i FENYLOALANINY. Błękit Coomassie
rozpuszczony w kwasie ma barwÄ™ czerwono-brÄ…zowÄ…, po zwiÄ…zaniu
z białkiem odzyskuje swoją błękitną barwę, której intensywność jest
proporcjonalna do stężenia białka, które odczytywane
spektrofotometrycznie przy długości fali 595 nm.
Ilościowe oznaczanie białek:
Metoda Lowry ego:
W metodzie wykorzystuje się czułą reakcję, jaką dają
wiązania peptydowe oraz niektóre aminokwasy z odczynnikiem Folina-
Ciocalteu a. Reakcja biuretowa (tworzenie kompleksów przez
wiązania peptydowe i jony miedzi w środowisku zasadowym) jest w
tej metodzie wzmocniona redukcjÄ… kwasu fosforowolframowego i
fosforomolibdenowego do barwnych (niebieskich) tlenków przez
TYROZYN
, TRYPTOFAN, CYSTEIN
i prawdopodobnie
HISTYDYN
zawartych w oznaczanym białku. Stężenie barwnego
produktu mierzy się spektrofotometrycznie przy długości fali 750 nm.
Ilościowe oznaczanie białek:
Bezpośredni pomiar w zakresie ultrafioletu:
Dzięki obecności tyrozyny i tryptofanu białka mają zdolność
pochłaniania światła przy długości fali 280 nm; Obecność wiązań
peptydowych umożliwia pochłanianie światła przy długości fali 192
nm.