Свойства и биологическая роль белков. Белки как гидрофильные коллоиды. Реакции осаждения белков, использование реакций осаждения в медицинской практике. Методы очистки и разделения белков.

Белки — высокомолекулярные азотсодержащие соединения из аминокислот, связанных пептидными связями. Функции: каталитическая, структурная, транспортная, регуляторная, защитная, сократительная, энергетическая. Как гидрофильные коллоиды, белки растворимы благодаря заряду и гидратной оболочке. Обратимое осаждение (высаливание) нейтральными солями, водоотнимающими средствами, изменением pH до ИЭТ — сохраняет нативную структуру. Необратимое осаждение (денатурация) — кислотами, щелочами, солями тяжелых металлов, нагреванием. Медицинское применение: диагностика (осадочные пробы, депротеинизация), лечение (антидоты при отравлении металлами). Методы очистки: высаливание, диализ, электрофорез, хроматография, ультрацентрифугирование.

Белки — это высокомолекулярные азотсодержащие органические соединения, состоящие из аминокислот, соединенных пептидными связями. Они обладают разнообразными биологическими функциями: каталитической (ферменты), структурной (коллаген, кератин), транспортной (гемоглобин, альбумин), регуляторной (гормоны, рецепторы), защитной (антитела, фибриноген, интерфероны), сократительной (актин, миозин) и энергетической (источник аминокислот).

Белки как гидрофильные коллоиды. Растворимость белков в воде обусловлена наличием на их поверхности заряженных групп (NH₃⁺, COO⁻) и гидратной оболочки — слоя связанных молекул воды вокруг полярных и ионных групп. Это стабилизирует белковые частицы (мицеллы) в растворе, предотвращая их агрегацию и осаждение.

Реакции осаждения белков. Осаждение белков может быть обратимым или необратимым.

• Обратимое осаждение (высаливание): Добавление высоких концентраций нейтральных солей, таких как (NH₄)₂SO₄ или NaCl. Анионы (SO₄²⁻) и катионы (Na⁺, NH₄⁺) взаимодействуют с зарядами белка, нейтрализуя их, а соль конкурирует за воду, разрушая гидратную оболочку. Это приводит к «слипанию» молекул и осаждению. При этом первичная структура белка сохраняется, и после удаления соли возможна ренативация — восстановление нативной структуры и биологических свойств. Высаливание используется для фракционирования белков, например, для разделения альбуминов и глобулинов плазмы крови: при 50% насыщении (NH₄)₂SO₄ глобулины осаждаются, а альбумины остаются в растворе. В норме соотношение альбумины/глобулины составляет 1,2–1,8. Другие методы обратимого осаждения: добавление водоотнимающих средств (ацетон, этанол), которые отнимают гидратную оболочку, но не заряд, и мягкое изменение pH до изоэлектрической точки белка, что снижает заряд и гидратацию.
• Необратимое осаждение (денатурация): Связано с потерей нативной структуры белка. Вызывается действием концентрированных кислот и щелочей, солей тяжелых металлов (Cu²⁺, Hg²⁺, Pb²⁺), которые связываются с ионными группами и нейтрализуют заряд, а также алкалоидами (таннин, трихлоруксусная кислота), образующими нерастворимые комплексы. Термическая денатурация (нагревание) также приводит к необратимому осаждению.

Использование реакций осаждения в медицинской практике.

• Диагностика: Осаждение белков крови для определения их концентрации (например, биуретовая реакция). Осаждение трихлоруксусной кислотой используется для депротеинизации образцов перед анализом. «Осадочные» пробы (тимоловая, Вельтмана) основаны на осаждении глобулинов и применяются в клинической диагностике.
• Лечение: При отравлении солями тяжелых металлов в качестве антидота используют яичный белок или молоко — белки связывают ионы металлов в ЖКТ, образуя нерастворимые комплексы.
• Лабораторная работа: Выделение ферментов и гормонов методом высаливания для последующего анализа.

4. Методы очистки и разделения белков. Основные методы включают:

• Высаливание: фракционирование по растворимости при разных концентрациях солей.
• Диализ: удаление низкомолекулярных веществ через полупроницаемую мембрану.
• Электрофорез: разделение по заряду и размеру в электрическом поле (например, электрофорез белков плазмы крови на фракции: альбумины, α₁-, α₂-, β-, γ-глобулины).
• Хроматография: ионообменная (по заряду), гель-фильтрация (по размеру), аффинная (по специфическому связыванию).
• Ультрацентрифугирование: разделение по плотности и массе.

Таким образом, свойства белков как гидрофильных коллоидов и их способность к обратимому и необратимому осаждению широко используются в медицине для диагностики, лечения и лабораторных исследований.