Биохимия — СПбГПМУ, Педиатрический факультет
<div class="theory-content">
<p class="lead">Белки являются амфотерными электролитами, так как в их молекуле присутствуют как кислые, так и основные группы. Это свойство обусловлено наличием в составе аминокислот функциональных групп кислотного (карбоксильные группы ) и основного (аминогруппы ) характера. Кислотно-основные свойства белков определяются главным образом боковыми радикалами аминокислот, способных к ионизации. </p>
<h2>Механизм образования заряда</h2>
<p>Заряд белковой молекулы зависит от нескольких факторов:</p>
<ol>
<li><strong>Соотношение кислых и основных аминокислот в составе белка</strong>. Если преобладают кислые аминокислоты (глутамат, аспартат), белок имеет отрицательный заряд при нейтральных рН. Если преобладают основные аминокислоты (лизин, аргинин), заряд белка положительный. </li>
<li><strong>рН среды</strong>. При изменении кислотности раствора меняется степень ионизации функциональных групп:</li>
</ol>
<p> - <strong>При уменьшении рН (закисление среды)</strong> ионы присоединяются к отрицательно заряженным группам (карбоксильным), нейтрализуя их. Одновременно увеличивается число протонированных аминогрупп (), что приводит к появлению положительного заряда на молекуле белка. - <strong>При увеличении рН (защелачивание среды)</strong> концентрация ионов снижается. Положительно заряженные группы (аминогруппы) теряют протоны, их заряд исчезает. В то же время возрастает число диссоциированных карбоксильных групп (), что придаёт белку отрицательный заряд. </p>
<p>Таким образом, заряд белка меняется в зависимости от рН среды: при рН ниже изоэлектрической точки белок имеет положительный заряд, при рН выше изоэлектрической точки — отрицательный. </p>
<h2>Изоэлектрическая точка белков</h2>
<p><strong>Изоэлектрическая точка (pI)</strong> — это значение рН, при котором суммарный заряд белка равен нулю. В этом состоянии положительные и отрицательные заряды на молекуле белка скомпенсированы, и она становится электронейтральной. </p>
<p>Положение изоэлектрической точки определяется количеством и типом ионизируемых групп в молекуле белка:</p>
<ul>
<li>Если количество аминогрупп () и карбоксильных групп () равно, pI лежит в слабокислой среде (рН ≤ 7), так как ионизация карбоксильных групп несколько выше, чем аминогрупп. </li>
<li>Если количество аминогрупп превышает количество карбоксильных групп, pI находится в щелочной среде.</li>
<li>Если карбоксильных групп больше, чем аминогрупп, pI располагается в кислой среде. </li>
</ul>
<p>Для большинства глобулярных белков изоэлектрическая точка находится в диапазоне рН 4,5–6,5. Однако есть исключения: например, пепсин имеет pI около 1, а лизоцим — около 11. </p>
<p>Изоэлектрическую точку определяют экспериментально, например, при кислотно-основном титровании белкового раствора или с помощью изоэлектрофокусирования. </p>
<h2>Свойства белков в изоэлектрическом состоянии</h2>
<p>В изоэлектрическом состоянии белки обладают рядом характерных свойств:</p>
<ol>
<li><strong>Минимальная растворимость</strong>. Молекулы белка в этом состоянии электронейтральны, поэтому между ними отсутствуют силы электростатического отталкивания. Это позволяет им «слипаться» за счёт ван-дер-ваальсовых сил, ионных и водородных связей, гидрофобных взаимодействий. </li>
<li><strong>Максимальная склонность к осаждению (преципитации)</strong>. Из-за снижения растворимости белки легко выпадают в осадок. </li>
<li><strong>Минимальная буферная способность</strong>. В изоэлектрической точке белок менее способен поддерживать постоянство рН среды, так как количество ионизированных групп, способных связывать или отдавать протоны, минимально. </li>
<li><strong>Изменение коллоидных свойств</strong>. В изоэлектрическом состоянии такие параметры, как набухание, светопропускание, осмотическое давление и вязкость белкового раствора, имеют минимальные значения, а оптическая плотность и показатель преломления — максимальные. </li>
</ol>
<p>Свойство белков осаждаться в изоэлектрической точке используется в биохимии и пищевой промышленности для их выделения и очистки. Например, в производстве кисломолочных продуктов и сыров применяют способность казеина осаждаться при достижении его изоэлектрической точки. </p>
<p>Таким образом, амфотерность белков и понятие изоэлектрической точки играют ключевую роль в их физико-химических свойствах, влияя на растворимость, стабильность и поведение в различных средах.</p>
</div>