Реакции осаждения белков

Существуют многочисленные реакции осаждения белков.
Белки легко выпадают в осадок при нагревании и воздействии многих реактивов.

Высаливание нейтральными солями

Выпадение белков в осадок при добавлении к ним нейтральных солей основано на обезвоживании белковых частиц, снятии с частиц гидратной оболочки; в некоторых случаях дегидратирующего действия нейтральных солей недостаточно и необходимо еще снять электрический заряд.
Выпадение белков в осадок — явление, противоположное растворению, поэтому легче высаливаются те белки, которые труднее растворяются (глобулины высаливаются легче, чем альбумины). На основании различной способности выпадать в осадки под действием нейтральных солей можно отделить альбумины от глобулинов. Высаливанием легко разделить белки плазмы крови: фибриноген, сывороточный альбумин и сывороточный глобулин.
Для осаждения белков применяют ряд нейтральных солей, но большей частью хлористый натрий, сернокислый магний, сернокислый аммоний.
Высаливание белков нейтральными солями — обратимый процесс, так как после уменьшения концентрации солей осадки белков могут быть снова переведены в раствор. Следовательно, при осаждении белков нейтральными солями не происходит денатурации белков, т. е. их первоначальные природные (нативные) свойства не подвергаются заметным изменениям.
Осадки белков могут иметь вид хлопьев, тонкой взвеси, мути и плотного осадка.
а) К 5 мл раствора белка прибавляют равный объем насыщенного раствора сернокислого аммония; выпавший в осадок глобулин отфильтровывают. Альбумин, содержащийся в фильтрате, осаждают кристаллическим сернокислым аммонием до получения насыщенного раствора. На получение насыщенного раствора указывает нерастворившийся осадок соли на дне пробирки (при добавлении соли пробирку следует энергично встряхивать). Выпавший осадок белка представляет собой альбумин.
б) К 5 мл раствора белка прибавляют кристаллический хлористый натрий до полного насыщения раствора. Выпавшие в осадок глобулины отфильтровывают и к раствору добавляют несколько капель 1 %-ного раствора уксусной кислоты. В слабокислой среде в осадок выпадают альбумины. Для осаждения альбуминов недостаточно только добавления соли, необходимо еще снятие электрического заряда, что достигается проведением реакций осаждения в слабокислой среде (изоэлектрическая точка альбуминов находится при pH 4—5).
в) К 1 объему цельного яичного белка прибавляют б объемов воды, размешивают; при этом выпадают хлопья глобулина. Постепенно в цилиндр с разведенным белком добавляют насыщенный раствор сернокислого аммония, глобулин переходит в раствор; при дальнейшем прибавлении раствора сернокислого аммония до полунасыщения глобулины вновь выпадают в осадок. Следовательно, в зависимости от концентрации соли в растворе глобулины могут находиться в растворе или в виде осадка. В цельном белке куриного яйца глобулины находятся в растворе благодаря присутствию солей в белке.

Осаждение органическими растворителями

Белки осаждаются из растворов спиртом, эфиром, ацетоном и др. Спирт отнимает воду от частиц белка и этим способствует выпадению их в осадок. Аналогичным образом действует ацетон. Небольшое количество солей способствует более полному и быстрому выпадению осадка белков.
Осаждение спиртом может быть обратимым, если оно производится на холоду и спирт быстро удаляется с осажденного белка. В противном случае белки денатурируются и перестают растворяться в растворах солей средней концентрации, а альбумины в воде.
а) К 3 мл солевого раствора белка прибавляют 5—6 мл этилового спирта и встряхивают пробирку. Выпавший осадок белка вновь растворяется при разбавлении спирта водой.
б) К 3 мл солевого раствора белка прибавляют 5—6 мл ацетона и пробирку энергично встряхивают. Появляется осадок белка.

Осаждение белков солями тяжелых металлов

Белки осаждают из растворов солями тяжелых металлов, например меди, железа, свинца, серебра. Способность белков соединяться с тяжелыми металлами используется в качестве противоядия при отравлении тяжелыми металлами (отравившимся дают яйца, молоко), если всасывание в желудочно-кишечном тракте еще не успело произойти.
Осаждение белков солями тяжелых металлов приводит к необратимой денатурации.
а) К 3 мл раствора белка в пробирке прибавляют по каплям 1%-ный раствор сернокислой меди; выпавший осадок растворяется в избытке реактива.
б) К 3 мл раствора белка в пробирке добавляют несколько капель 10%-ного раствора азотнокислого серебра; осадок не растворяется в избытке реактива.

Осаждение белков реактивами на алкалоиды

Белки дают осадки с реактивами, применяемыми для осаждения алкалоидов, например танином, пикриновой кислотой, фосфорновольфрамовой кислотой. Способность белков и алкалоидов осаждаться одними и теми же реактивами объясняется наличием в них сходных азотистых групп (остатки диаминокислот, полипептиды, гетероциклические группы и т. д.).
Реакции с алкалоидными реактивами протекают в кислой среде.
В пробирку помещают 3 мл раствора белка, добавляют несколько капель 1%-ной уксусной кислоты и насыщенный раствор танина. Выпадает темный осадок.

Осаждение белков крепкими минеральными кислотами

Все крепкие минеральные кислоты, за исключением ортофосфорной (Н3РО4), вызывают необратимые изменения белков, что отчасти можно объяснить дегидратацией частиц белка. Осадки растворяются в избытке всех кислот, кроме азотной.
а) К 2 мл концентрированной азотной кислоты осторожно прибавляют по стенке пробирки, сильно наклонив ее, раствор белка так, чтобы не смешать жидкостей. На границе соприкосновения двух слоев образуется белое кольцо выпавшего в осадок белка. При осторожном смешивании жидкостей осадок белка не исчезает.
б) К 2 мл концентрированной соляной кислоты прибавляют так же, как и в предыдущем случае, раствор белка. Появившееся кольцо при осторожном встряхивании пробирки исчезает вследствие растворения белка в избытке кислоты.

Осаждение белков при нагревании

Белки свертываются и выпадают в осадок при кипячении их растворов. Температура свертывания различных белков неодинакова; при помощи температуры коагуляции (свертывания) часто разделяют белки.
Свертывание белков при нагревании приводит к их денатурации; свернувшиеся белки большей частью не могут быть снова переведены в раствор. При тепловой денатурации молекула белка изменяется так, что белок теряет растворимость и другие присущие ему в нативном состоянии свойства.
В изоэлектрической точке белки свертываются легче и быстрее. Так как изоэлектрическая точка для большинства белков находится в слабокислой среде, то слабое подкисление раствора белка при нагревании способствует более полной коагуляции.
Сильнокислые или сильнощелочные водные растворы белка не свертываются при кипячении.
При кипячении не свертываются желатин, казеин, муцины, протамины, гистоны; их называют некоагулирующими белками. Сывороточный альбумин, сывороточный глобулин, актомиозин, миоальбумин, миоген, яичный альбумин, яичный глобулин и многие другие белки свертываются при нагревании; их называют коагулирующими белками.
а) В две пробирки помещают по 3 мл сыворотки крови, или водного раствора яичного белка, или водную вытяжку из мышечной ткани. Первую пробирку нагревают непосредственно, вторую — при добавлении одной капли 1%-ного раствора уксусной кислоты. Во второй пробирке свертывание происходит быстрее.
б) В две пробирки наливают по 3 мл раствора белка и нагревают после прибавления в одну из них 1 мл 10%-ного раствора уксусной кислоты, а в другую 1 мл 10% иного раствора едкого натра. Осадки не выпадают. Если в первую пробирку добавить какой-нибудь нейтральной соли, например хлористого натрия, то при нагревании осадок образуется.
в) Нагревают 1%-ный раствор желатина; осадок не образуется.