חלק מהחלבונים מתפרקים כאשר תאים מתים ונהרסים. זה קורה כל הזמן, למשל, כאשר תאי דם אדומים ותאי אפיתל מרפדים את פני השטח הפנימיים של המעי. בנוסף, פירוק וסינתזה מחדש של חלבונים מתרחשים גם בתאים חיים. באופן מוזר, פחות ידוע על פירוק חלבונים מאשר על הסינתזה שלהם. אולם מה שברור הוא שבפירוק מעורבים אנזימים פרוטאוליטיים, בדומה לאלו שמפרקים חלבונים לחומצות אמינו במערכת העיכול.

זמן מחצית החיים של חלבונים שונים שונה ממספר שעות לחודשים רבים. היוצא מן הכלל היחיד הוא מולקולת הקולגן. לאחר היווצרותם, הם נשארים יציבים ואינם מתחדשים או מוחלפים. אולם עם הזמן משתנות חלק מתכונותיהם, בפרט גמישות, ומכיוון שאינם מתחדשים, שינויים מסוימים הקשורים לגיל הם תוצאה של כך, למשל, הופעת קמטים על העור.

מס' 1. חלבונים: קשר פפטיד, זיהוי שלהם.

חלבונים הם מקרומולקולות של פוליאמידים ליניאריים שנוצרו על ידי חומצות אמינו כתוצאה מתגובת פולי עיבוי בעצמים ביולוגיים.

סנאים הן תרכובות מקרומולקולריות הבנויות מהן חומצות אמינו. 20 חומצות אמינו מעורבות בייצור חלבונים. הם מתחברים יחד לשרשראות ארוכות היוצרות את עמוד השדרה של מולקולת חלבון בעלת משקל מולקולרי גדול.

תפקידים של חלבונים בגוף

השילוב של תכונות כימיות ופיזיקליות מיוחדות של חלבונים מספק למעמד המסוים הזה של תרכובות אורגניות תפקיד מרכזי בתופעות החיים.

לחלבונים יש את התכונות הביולוגיות הבאות, או שהם מבצעים את הפונקציות העיקריות הבאות באורגניזמים חיים:

1. תפקוד קטליטי של חלבונים. כל הזרזים הביולוגיים - אנזימים הם חלבונים. עד כה אופיינו אלפי אנזימים, רבים מהם מבודדים בצורה גבישית. כמעט כל האנזימים הם זרזים רבי עוצמה, המגבירים את קצב התגובות לפחות פי מיליון. פונקציה זו של חלבונים היא ייחודית, אינה אופיינית למולקולות פולימריות אחרות.

2. תזונתי (תפקוד רזרבה של חלבונים). אלו הם, קודם כל, חלבונים המיועדים להזנת העובר המתפתח: קזאין חלב, אולבומין ביצה, חלבוני אחסון של זרעי צמחים. מספר חלבונים אחרים ללא ספק משמשים בגוף כמקור לחומצות אמינו, אשר, בתורן, הן מבשרי חומרים פעילים ביולוגית המווסתים את התהליך המטבולי.

3. תפקוד הובלה של חלבונים. הרבה מולקולות קטנות ויונים מועברים על ידי חלבונים ספציפיים. לדוגמה, תפקוד הנשימה של הדם, כלומר הובלת חמצן, מתבצע על ידי מולקולות המוגלובין, חלבון בתאי דם אדומים. אלבומינים בסרום מעורבים בהובלת שומנים. מספר חלבוני מי גבינה אחרים יוצרים קומפלקסים עם שומנים, נחושת, ברזל, תירוקסין, ויטמין A ותרכובות אחרות, המבטיחים את משלוחם לאיברים המתאימים.

4. תפקוד הגנה של חלבונים. תפקידה העיקרי של ההגנה מתבצע על ידי המערכת האימונולוגית, המספקת סינתזה של חלבוני הגנה ספציפיים - נוגדנים - בתגובה לכניסת חיידקים, רעלים או וירוסים (אנטיגנים) לגוף. נוגדנים קושרים אנטיגנים, מקיימים איתם אינטראקציה, ובכך מנטרלים את השפעתם הביולוגית ושומרים על המצב התקין של הגוף. קרישת חלבון פלזמה בדם - פיברינוגן - ויצירת קריש דם המגן מפני איבוד דם בזמן פציעות היא דוגמה נוספת לתפקוד ההגנה של חלבונים.

5. תפקוד התכווצות של חלבונים. חלבונים רבים מעורבים בפעולת התכווצות השרירים והרפיה. התפקיד העיקרי בתהליכים אלה ממלאים אקטין ומיוזין - חלבונים ספציפיים של רקמת שריר. תפקוד ההתכווצות טבוע גם בחלבונים של מבנים תת-תאיים, המספק את התהליכים המשובחים ביותר של פעילות חיונית של התא,

6. תפקוד מבני של חלבונים. חלבונים בעלי תפקיד זה נמצאים במקום הראשון מבין שאר החלבונים בגוף האדם. חלבונים מבניים כגון קולגן מופצים באופן נרחב ברקמת החיבור; קרטין בשיער, בציפורניים, בעור; אלסטין - בדפנות כלי הדם וכו'.

7. תפקוד הורמונלי (רגולטורי) של חלבונים. חילוף החומרים בגוף מווסת על ידי מנגנונים שונים. בתקנה זו, מקום חשוב תופסים הורמונים המיוצרים על ידי בלוטות אנדוקריניות. מספר הורמונים מיוצגים על ידי חלבונים או פוליפפטידים, למשל הורמונים של בלוטת יותרת המוח, הלבלב וכו '.

קשר פפטיד

פורמלית, היווצרות של מקרומולקולת חלבון יכולה להיות מיוצגת כתגובת עיבוי רב של חומצות אמינו α.

מנקודת מבט כימית, חלבונים הם תרכובות אורגניות המכילות חנקן (פוליאמידים) גבוהות מולקולריות, שהמולקולות שלהן בנויות משאריות חומצות אמינו. מונומרים חלבונים הם חומצות אמינו α, שמאפיין נפוץ שלהן הוא נוכחות של קבוצת קרבוקסיל -COOH וקבוצת אמינו -NH 2 באטום הפחמן השני (אטום פחמן α):

מבוסס על תוצאות לימוד תוצרי הידרוליזה של חלבון והוצגו על ידי A.Ya. את רעיונותיו של דנילבסקי לגבי תפקידם של קשרי פפטידים -CO-NH- בבניית מולקולת חלבון, הציע המדען הגרמני א' פישר בתחילת המאה ה-20 את תורת הפפטידים של מבנה החלבונים. לפי תיאוריה זו, חלבונים הם פולימרים ליניאריים של חומצות אמינו α המקושרות על ידי פפטיד קשר - פוליפפטידים:

בכל פפטיד, לשארית חומצת אמינו סופנית אחת יש קבוצת α-אמינו חופשית (N-terminus) ולשנייה קבוצת α-carboxyl חופשית (C-terminus). המבנה של פפטידים מתואר בדרך כלל החל מחומצת האמינו ה-N-טרמינלית. במקרה זה, שאריות חומצות אמינו מסומנות בסמלים. לדוגמה: עלא-טיר-לאו-סר-טיר- - Cys. ערך זה מציין פפטיד שבו נמצאת חומצת אמינו N-טרמינלית ­ lyatsya alanine, ואת המסוף C - ציסטאין. כשקוראים רשומה כזו, הסיומות של שמות כל החומצות, למעט האחרונות, משתנות ל- "יל": alanyl-tyrosyl-leucyl-seryl-tyrosyl-cysteine. אורכה של שרשרת הפפטידים בפפטידים ובחלבונים המצויים בגוף נע בין מאתיים למאות ואלפי שאריות חומצות אמינו.

מס' 2. סיווג חלבונים פשוטים.

ל פָּשׁוּט (חלבונים) כוללים חלבונים שבזמן הידרוליזה נותנים רק חומצות אמינו.

פרוטינואידים ____ חלבונים פשוטים ממקור בעלי חיים, בלתי מסיסים במים, תמיסות מלח, חומצות מדוללות ובסיסים. הם מבצעים בעיקר פונקציות תומכות (לדוגמה, קולגן, קרטין

פרוטמינים - חלבונים גרעיניים בעלי מטען חיובי, עם משקל מולקולרי של 10-12 kDa. כ-80% מורכבים מחומצות אמינו אלקליות, מה שמאפשר להן אינטראקציה עם חומצות גרעין באמצעות קשרים יוניים. הם לוקחים חלק בוויסות פעילות הגנים. מסיס היטב במים;

היסטונים - חלבונים גרעיניים הממלאים תפקיד חשוב בוויסות פעילות הגנים. הם נמצאים בכל התאים האוקריוטיים, ומחולקים ל-5 מחלקות, הנבדלות במשקל מולקולרי ובחומצת אמינו. המשקל המולקולרי של היסטונים הוא בטווח שבין 11 ל-22 kDa, וההבדלים בהרכב חומצות האמינו מתייחסים לליזין וארגינין, שתכולתם נעה בין 11 ל-29% ובין 2 ל-14%, בהתאמה;

פרולמינים - לא מסיס במים, אבל מסיס ב-70% אלכוהול, מאפייני מבנה כימיים - הרבה פרולין, חומצה גלוטמית, ללא ליזין ,

גלוטלינים - מסיס בתמיסות אלקליות ,

גלובולינים - חלבונים שאינם מסיסים במים ובתמיסה חצי רוויה של אמוניום גופרתי, אך מסיסים בתמיסות מימיות של מלחים, אלקליות וחומצות. משקל מולקולרי - 90-100 kDa;

אלבומינים - חלבונים של רקמות מן החי והצומח, מסיסים במים ו תמיסות מלח. המשקל המולקולרי הוא 69 kDa;

סקלרופרוטאין - חלבונים של הרקמות התומכות של בעלי חיים

דוגמאות לחלבונים פשוטים הם פיברואין משי, אלבומין בסרום ביצה, פפסין וכו'.

מספר 3. שיטות לבידוד ומשקעים (טיהור) של חלבונים.

מס' 4. חלבונים כפוליאלקטרוליטים. נקודה איזואלקטרית של חלבון.

חלבונים הם פוליאלקטרוליטים אמפוטריים, כלומר. מציגים תכונות חומציות ובסיסיות כאחד. זה נובע מהנוכחות במולקולות חלבון של רדיקלים של חומצות אמינו המסוגלים ליינן, כמו גם קבוצות α-amino ו-α-carboxyl חופשיות בקצוות של שרשראות פפטידים. תכונות חומציות של החלבון ניתנות על ידי חומצות אמינו חומציות (אספרטיות, גלוטמיות), ותכונות אלקליות - על ידי חומצות אמינו בסיסיות (ליזין, ארגינין, היסטידין).

המטען של מולקולת חלבון תלוי ביינון של קבוצות חומציות ובסיסיות של רדיקלים חומצות אמינו. בהתאם ליחס בין קבוצות שליליות וחיוביות, מולקולת החלבון כולה רוכשת מטען חיובי או שלילי כולל. כאשר תמיסת חלבון מחומצת, מידת היינון של קבוצות אניוניות פוחתת, בעוד זו של קבוצות קטיוניות עולה; כאשר הוא בסיסי - להיפך. בערך pH מסוים, מספר הקבוצות הטעונות חיובי ושלילי הופך להיות זהה, ומופיע המצב האיזואלקטרי של החלבון (המטען הכולל הוא 0). ערך ה-pH שבו נמצא החלבון במצב איזואלקטרי נקרא הנקודה האיזואלקטרית והוא מסומן pI, בדומה לחומצות אמינו. עבור רוב החלבונים, pI נמצא בטווח של 5.5-7.0, מה שמעיד על דומיננטיות מסוימת של חומצות אמינו חומציות בחלבונים. עם זאת, ישנם גם חלבונים אלקליים, למשל סלמין - החלבון העיקרי מחלב סלמון (pl=12). בנוסף, ישנם חלבונים שה-pI שלהם מאוד ערך נמוך, למשל, פפסין הוא אנזים של מיץ קיבה (pl=l). בנקודה האיזואלקטרית, חלבונים הם מאוד לא יציבים ומשקעים בקלות, בעלי מסיסות נמוכה יותר.

אם החלבון אינו במצב איזואלקטרי, אזי בשדה חשמלי המולקולות שלו ינועו לעבר הקתודה או האנודה, בהתאם לסימן המטען הכולל ובמהירות פרופורציונלית לערכו; זו המהות של שיטת האלקטרופורזה. שיטה זו יכולה להפריד חלבונים בעלי ערכי pI שונים.

למרות שלחלבונים יש תכונות חיץ, הקיבולת שלהם בערכי pH פיזיולוגיים מוגבלת. היוצא מן הכלל הוא חלבונים המכילים הרבה היסטידין, שכן רק לרדיקל היסטידין יש תכונות חיץ בטווח ה-pH של 6-8. יש מעט מאוד חלבונים אלה. לדוגמה, המוגלובין, המכיל כמעט 8% היסטידין, הוא חיץ תוך תאי רב עוצמה בכדוריות הדם האדומות, השומר על ה-pH של הדם ברמה קבועה.

№5. תכונות פיזיוכימיותחלבונים.

לחלבונים תכונות כימיות, פיזיקליות וביולוגיות שונות, הנקבעות על פי הרכב חומצות האמינו והארגון המרחבי של כל חלבון. התגובות הכימיות של חלבונים מגוונות מאוד, הן נובעות מנוכחות של NH 2 -, קבוצות COOH ורדיקלים בעלי אופי שונה. אלו הן תגובות של ניטרציה, אצילציה, אלקילציה, אסטריפיקציה, חיזור ואחרות. לחלבונים יש תכונות חומצה-בסיס, חוצץ, קולואידים ואוסמוטיות.

תכונות חומצה-בסיס של חלבונים

תכונות כימיות. עם חום נמוך תמיסות מימיותחלבונים מוטבעים. זה יוצר משקעים.

כאשר חלבונים מחוממים עם חומצות, מתרחשת הידרוליזה, ונוצר תערובת של חומצות אמינו.

תכונות פיסיקליות-כימיות של חלבונים

לחלבונים יש משקל מולקולרי גבוה.

מטען של מולקולת חלבון. לכל החלבונים יש לפחות קבוצת -NH ו-COOH חופשית אחת.

תמיסות חלבון- פתרונות קולואידים בעלי תכונות שונות. חלבונים הם חומציים ובסיסיים. חלבונים חומציים מכילים הרבה גלו ואספ, שיש להם קרבוקסיל נוסף ופחות קבוצות אמינו. יש הרבה ליז וארג'ים בחלבונים אלקליים. כל מולקולת חלבון בתמיסה מימית מוקפת במעטפת הידרציה, שכן לחלבונים יש קבוצות הידרופיליות רבות (-COOH, -OH, -NH 2, -SH) עקב חומצות אמינו. בתמיסות מימיות, למולקולת החלבון יש מטען. מטען החלבון במים יכול להשתנות בהתאם ל-pH.

משקעי חלבון.לחלבונים יש מעטפת הידרציה, מטען שמונע הידבקות. לתצהיר, יש צורך להסיר את מעטפת ההידרט ולהטעין.

1. הידרציה. תהליך ההידרציה פירושו קשירת מים על ידי חלבונים, בעוד שהם מציגים תכונות הידרופיליות: הם מתנפחים, מסתם ונפחם גדלים. נפיחות של החלבון מלווה בהמסה חלקית שלו. ההידרופיליות של חלבונים בודדים תלויה במבנה שלהם. קבוצות האמיד ההידרופיליות (–CO–NH–, קשר פפטיד), אמין (NH2) וקרבוקסיל (COOH) הקיימות בהרכב וממוקמות על פני מקרומולקולת החלבון מושכות מולקולות מים, ומכוונות אותן בקפדנות אל פני המולקולה. . מסביב לכדוריות החלבון, מעטפת ההידרט (מים) מונעת את היציבות של תמיסות חלבון. בנקודה האיזואלקטרית, לחלבונים יש את היכולת הנמוכה ביותר לקשור מים, מעטפת ההידרציה מסביב למולקולות החלבון נהרסת, ולכן הם מתאחדים ויוצרים אגרגטים גדולים. אגרגציה של מולקולות חלבון מתרחשת גם כאשר הם מיובשים עם כמה ממסים אורגניים, כגון אלכוהול אתילי. זה מוביל למשקעים של חלבונים. כאשר ה-pH של המדיום משתנה, מקרומולקולת החלבון נעשית טעונה, ויכולת ההידרציה שלה משתנה.

תגובות משקעים מתחלקות לשני סוגים.

המלחה של חלבונים: (NH 4)SO 4 - רק מעטפת ההידרציה מוסרת, החלבון שומר על כל סוגי המבנה שלו, כל הקשרים, שומר על התכונות המקוריות שלו. לאחר מכן ניתן להמיס חלבונים כאלה מחדש ולהשתמש בהם.

משקעים עם אובדן תכונות חלבון מקוריות הוא תהליך בלתי הפיך. מעטפת ההידרציה והמטען מוסרים מהחלבון, תכונות שונות בחלבון מופרות. לדוגמה, מלחים של נחושת, כספית, ארסן, ברזל, חומצות אנאורגניות מרוכזות - HNO 3, H 2 SO 4, HCl, חומצות אורגניות, אלקלואידים - טאנינים, יודיד כספית. תוספת של ממיסים אורגניים מורידה את מידת ההידרציה ומביאה למשקעים של החלבון. אצטון משמש כממס כזה. חלבונים מושקעים גם בעזרת מלחים, למשל אמוניום גופרתי. העיקרון של שיטה זו מבוסס על העובדה שעם עלייה בריכוז המלח בתמיסה נדחסות האטמוספרות היוניות שנוצרות על ידי הנגדים החלבוניים, מה שתורם להתכנסותם למרחק קריטי, שבו הכוחות הבין-מולקולריים של ואן. המשיכה של דר ואלס גוברת על כוחות הדחייה של קולומב של הנגדים. זה מוביל להידבקות של חלקיקי חלבון ולמשקעים שלהם.

בעת הרתיחה, מולקולות החלבון מתחילות לנוע באקראי, מתנגשות, המטען מוסר וקליפת ההידרציה פוחתת.

כדי לזהות חלבונים בתמיסה, משתמשים בדברים הבאים:

תגובות צבע;

תגובות משקעים.

שיטות לבידוד וטיהור חלבונים.

הומוגיזציה- התאים נטחנים למסה הומוגנית;

מיצוי חלבונים עם מים או תמיסות מים-מלח;

1. המלחה;

   אלקטרופורזה;

   כרומטוגרפיה:ספיחה, פיצול;

   אולטרה צנטריפוגה.

ארגון מבני של חלבונים.

מבנה ראשוני- נקבע על פי רצף חומצות האמינו בשרשרת הפפטידים, מיוצבת על ידי קשרי פפטיד קוולנטיים (אינסולין, פפסין, כימוטריפסין).

מבנה משני- מבנה מרחבי של החלבון. זו ספירלה או קיפול. נוצרים קשרי מימן.

מבנה שלישוניחלבונים כדוריים ופיברילריים. הם מייצבים קשרי מימן, כוחות אלקטרוסטטיים (COO-, NH3+), כוחות הידרופוביים, גשרים גופרתיים, נקבעים על ידי המבנה הראשוני. חלבונים כדוריים - כל האנזימים, המוגלובין, מיוגלובין. חלבונים פיברילרים - קולגן, מיוזין, אקטין.

מבנה רבעוני- נמצא רק בחלק מהחלבונים. חלבונים כאלה בנויים מכמה פפטידים. לכל פפטיד מבנה ראשוני, משני ושלישוני משלו, הנקרא פרוטומרים. כמה פרוטומרים מתחברים יחד ליצירת מולקולה אחת. פרוטומר אחד אינו מתפקד כחלבון, אלא רק בשילוב עם פרוטומרים אחרים.

דוגמא:המוגלובין \u003d -globule + -globule - נושא O 2 במצטבר, ולא בנפרד.

חלבון יכול ליצור מחדש.זה דורש חשיפה קצרה מאוד לסוכנים.

6) שיטות לגילוי חלבונים.

חלבונים הם פולימרים ביולוגיים בעלי מולקולריות גבוהה, שהיחידות המבניות (המונומריות) שלהם הן חומצות אמינו . חומצות אמינו בחלבונים מקושרות זו לזו על ידי קשרים פפטידים. היווצרותם מתרחשת עקב קבוצת הקרבוקסיל העומדת ב -אטום פחמן של חומצת אמינו אחת ו -קבוצת אמינו של חומצת אמינו אחרת עם שחרור מולקולת מים.היחידות המונומריות של חלבונים נקראות שאריות חומצות אמינו.

פפטידים, פוליפפטידים וחלבונים שונים לא רק בכמות, בהרכב, אלא גם ברצף של שאריות חומצות אמינו, תכונות פיזיקוכימיות ותפקודים המבוצעים בגוף. המשקל המולקולרי של חלבונים משתנה בין 6,000 למיליון או יותר. כימי ו תכונות גשמיותחלבונים נובעים מהטבע הכימי והמאפיינים הפיזיקליים הכימיים של הרדיקלים, שאריות חומצות האמינו המרכיבות אותם. דרכים לזיהוי ו קְבִיעַת כָּמוּתחלבונים בחפצים ביולוגיים ובמוצרי מזון, כמו גם בידודם מרקמות ומנוזלים ביולוגיים, מבוססים על התכונות הפיזיקליות והכימיות של תרכובות אלו.

חלבונים בעת אינטראקציה עם כימיקלים מסוימים לתת תרכובות צבעוניות. היווצרות תרכובות אלה מתרחשת בהשתתפות רדיקלים של חומצות אמינו, קבוצות ספציפיות שלהם או קשרים פפטידים. תגובות צבע מאפשרות לך להגדיר נוכחות של חלבון בחפץ ביולוגיאו פתרון ולהוכיח את הנוכחות חומצות אמינו מסוימות במולקולת חלבון. על בסיס תגובות צבע פותחו כמה שיטות לקביעה כמותית של חלבונים וחומצות אמינו.

קחו בחשבון אוניברסלי תגובות ביורה ונינהידרין, שכן כל החלבונים נותנים להם. תגובה Xantoprotein, תגובה Fohlואחרים ספציפיים, שכן הם נובעים מהקבוצות הרדיקליות של חומצות אמינו מסוימות במולקולת החלבון.

תגובות צבע מאפשרות לך לקבוע נוכחות של חלבון בחומר הנחקר ואת נוכחותן של חומצות אמינו מסוימות במולקולות שלו.

תגובה ביורט. התגובה נובעת מנוכחות בחלבונים, פפטידים, פוליפפטידים קשרי פפטיד, אשר בצורת בינוני אלקליין עם יוני נחושת (II).תרכובות מורכבות שנצבעו צבע סגול (עם גוון אדום או כחול).. הצבע נובע מנוכחותן של לפחות שתי קבוצות במולקולה -CO-NH-מחוברים ישירות זה לזה או בהשתתפות אטום פחמן או חנקן.

יוני נחושת (II) מחוברים בשני קשרים יוניים עם קבוצות =C─O ˉ וארבעה קשרי קואורדינציה עם אטומי חנקן (=N−).

עוצמת הצבע תלויה בכמות החלבון בתמיסה. זה מאפשר להשתמש בתגובה זו לקביעה כמותית של חלבון. צבע התמיסות הצבעוניות תלוי באורך שרשרת הפוליפפטיד.חלבונים נותנים צבע כחול-סגול; תוצרי ההידרוליזה שלהם (פולי ואוליגופפטידים) הם בצבע אדום או ורוד. תגובת הביורט ניתנת לא רק על ידי חלבונים, פפטידים ופוליפפטידים, אלא גם על ידי ביורט (NH 2 -CO-NH-CO-NH 2), אוקסמיד (NH 2 -CO-CO-NH 2), היסטידין.

לתרכובת המורכבת של נחושת (II) עם קבוצות פפטידים שנוצרו במדיום אלקליין יש את המבנה הבא:

תגובת נינהידרין. בתגובה זו, תמיסות של חלבון, פוליפפטידים, פפטידים וחומצות α-אמינו חופשיות, כאשר הן מחוממות עם נינהידרין, נותנות צבע כחול, כחול-סגול או ורוד-סגול. הצבע בתגובה זו מתפתח עקב קבוצת α-amino.

חומצות אמינו  מגיבות בקלות רבה עם נינהידרין. יחד איתם, הסגול הכחול של רומן נוצר גם על ידי חלבונים, פפטידים, אמינים ראשוניים, אמוניה ועוד כמה תרכובות. אמינים משניים, כגון פרולין והידרוקסיפרולין, נותנים צבע צהוב.

תגובת הנינהדרין נמצאת בשימוש נרחב לאיתור ולכימת חומצות אמינו.

תגובה xantoprotein.תגובה זו מצביעה על נוכחות של שאריות חומצות אמינו ארומטיות בחלבונים - טירוזין, פנילאלנין, טריפטופן. הוא מבוסס על ניטרציה של טבעת הבנזן של הרדיקלים של חומצות אמינו אלה עם היווצרות של תרכובות ניטרו בצבע צהוב (ביוונית "קסנתוס" - צהוב). באמצעות טירוזין כדוגמה, ניתן לתאר תגובה זו בצורה של המשוואות הבאות.

בסביבה בסיסית, נגזרות ניטרו של חומצות אמינו יוצרות מלחים במבנה הקינואידי, בצבע כתום. תגובת הקסנטופרוטאינים ניתנת על ידי בנזן וההומולוגים שלו, פנול ותרכובות ארומטיות אחרות.

תגובות לחומצות אמינו המכילות קבוצת תיול במצב מופחת או מחומצן (ציסטאין, ציסטין).

התגובה של פוהל. כאשר רותחים עם אלקלי, גופרית מתפצלת בקלות מציסטאין בצורה של מימן גופרתי, אשר בתווך אלקליין יוצר נתרן גופרתי:

בהקשר זה, התגובות לקביעת חומצות אמינו המכילות תיול בתמיסה מחולקות לשני שלבים:

המעבר של גופרית ממצב אורגני לא אורגני

זיהוי של גופרית בתמיסה

כדי לזהות נתרן גופרתי, אצטט עופרת משמש, אשר, בעת אינטראקציה עם נתרן הידרוקסיד, הופך לפלומביט שלו:

Pb(CH 3 COO) 2 + 2NaOH Pb(ONa) 2 + 2CH 3 COOH

כתוצאה מהאינטראקציה של יוני גופרית ועופרת, נוצר גופרית עופרת שחורה או חומה:

לא 2 ס + Pb(על) 2 + 2 ח 2 O PbS (משקע שחור) + 4NaOH

כדי לקבוע חומצות אמינו המכילות גופרית, מוסיפים לתמיסת הבדיקה נפח שווה של נתרן הידרוקסיד וכמה טיפות של תמיסת עופרת אצטט. עם רתיחה אינטנסיבית במשך 3-5 דקות, הנוזל משחיר.

ניתן לקבוע נוכחות של ציסטין באמצעות תגובה זו, שכן ציסטין מופחת בקלות לציסטין.

תגובה של מיליון:

זוהי תגובה לחומצת האמינו טירוזין.

הידרוקסילים פנוליים חופשיים של מולקולות טירוזין, בעת אינטראקציה עם מלחים, נותנים תרכובות של מלח כספית של נגזרת הניטרו של טירוזין, בצבע אדום ורדרד:

תגובת פאולי להיסטידין וטירוזין . תגובת פאולי מאפשרת לזהות את חומצות האמינו היסטידין וטירוזין בחלבון, היוצרות תרכובות מורכבות באדום דובדבן עם חומצה דיאזובנזן סולפונית. חומצה דיאזובנזן סולפונית נוצרת בתגובה של דיאזוטיזציה כאשר חומצה סולפנילית מגיבה עם נתרן ניטריט במדיום חומצי:

לתמיסת הבדיקה מוסיפים נפח שווה של תמיסה חומצית של חומצה סולפנילית (הוכנה באמצעות חומצה הידרוכלורית) ונפח כפול של תמיסת נתרן ניטריט, מערבבים היטב ומיד מוסיפים סודה (נתרן קרבונט). לאחר ערבוב, התערובת הופכת לאדום דובדבן, בתנאי שיש היסטידין או טירוזין בתמיסת הבדיקה.

תגובת אדמקוביץ'-הופקינס-קוהל (שולץ-רספאיל) לטריפטופן (תגובה לקבוצת האינדול). טריפטופן מגיב בסביבה חומצית עם אלדהידים, ויוצר תוצרי עיבוי צבעוניים. התגובה ממשיכה עקב האינטראקציה של טבעת האינדול של טריפטופן עם אלדהיד. ידוע שפורמלדהיד נוצר מחומצה גליאוקסילית בנוכחות חומצה גופרתית:

ר
תמיסות המכילות טריפטופן בנוכחות חומצות גליאוקסיליות וגופרית נותנות צבע אדום-סגול.

חומצה גליאוקסילית קיימת תמיד בכמויות קטנות בחומצה קרחונית. לכן, התגובה יכולה להתבצע באמצעות חומצה אצטית. במקרה זה, נפח שווה של קרח (מרוכז) מתווסף לתמיסת הבדיקה. חומצה אצטיתומחממים בזהירות עד להמסת המשקעים, לאחר הקירור מוסיפים בזהירות לאורך הדופן נפח של חומצה גופרתית מרוכזת השווה לנפח התוספת של חומצה גליאוקסילית (כדי למנוע ערבוב נוזלים). לאחר 5-10 דקות, נצפית היווצרות של טבעת אדומה-סגולה בממשק בין שתי השכבות. אם תערבבו את השכבות, תכולת המנה תהפוך לסגולה באופן שווה.

ל

עיבוי של טריפטופן עם פורמלדהיד:

תוצר העיבוי מתחמצן ל-bis-2-tryptophanylcarbinol, אשר בנוכחות חומצות מינרליות יוצר מלחים כחולים-סגולים:

7) סיווג חלבונים. שיטות ללימוד הרכב חומצות האמינו.

מינוח וסיווג קפדני של חלבונים עדיין לא קיים. שמות החלבונים ניתנים באופן אקראי, לרוב תוך התחשבות במקור בידוד החלבון או בהתחשב במסיסותו בממסים מסוימים, בצורת המולקולה וכו'.

חלבונים מסווגים לפי הרכב, צורת חלקיקים, מסיסות, הרכב חומצות אמינו, מקור וכו'.

1. הרכבחלבונים מחולקים לשתי קבוצות גדולות: חלבונים פשוטים ומורכבים.

פשוט (חלבונים) כוללים חלבונים שנותנים רק חומצות אמינו בהידרוליזה (פרוטאינואידים, פרוטמינים, היסטונים, פרולמינים, גלוטלינים, גלובולינים, אלבומינים). דוגמאות לחלבונים פשוטים הם פיברואין משי, אלבומין בסרום ביצה, פפסין וכו'.

מורכבים (חלבונים) כוללים חלבונים המורכבים מחלבון פשוט וקבוצה נוספת (תותבת) בעלת אופי שאינו חלבוני. קבוצת החלבונים המורכבים מחולקת למספר תת-קבוצות בהתאם לאופי הרכיב הלא חלבוני:

מטאלופרוטאינים המכילים בהרכבם מתכות (Fe, Cu, Mg וכו') הקשורות ישירות לשרשרת הפוליפפטידית;

פוספופרוטאינים - מכילים שאריות של חומצה זרחתית, המחוברים למולקולת החלבון על ידי קשרי אסטר במקום קבוצות ההידרוקסיל של סרין, תריונין;

גליקופרוטאין - קבוצות התותבות שלהם הן פחמימות;

כרומופרוטאינים - מורכבים מחלבון פשוט ומתרכובת צבעונית שאינה חלבונית הקשורה אליו, כל הכרומופרוטאינים פעילים מאוד מבחינה ביולוגית; כקבוצות תותבות, הם עשויים להכיל נגזרות של פורפירין, איזואלוקסזין וקרוטן;

ליפופרוטאינים - שומנים מקבוצת תותבת - טריגליצרידים (שומנים) ופוספטידים;

נוקלאופרוטאין הם חלבונים המורכבים מחלבון בודד וחומצת גרעין המקושרת אליו. חלבונים אלו ממלאים תפקיד אדיר בחיי הגוף ועליהם נדון להלן. הם חלק מכל תא, כמה נוקלאופרוטאין קיימים בטבע בצורה של חלקיקים מיוחדים עם פעילות פתוגנית (וירוסים).

2. צורת חלקיקים- חלבונים מחולקים לפיברילרי (דמוי חוט) וכדורי (כדורי) (ראה עמוד 30).

3. לפי מסיסות ומאפיינים של הרכב חומצות האמינונבדלות בין הקבוצות הבאות של חלבונים פשוטים:

פרוטאינואידים - חלבונים של רקמות תומכות (עצמות, סחוס, רצועות, גידים, שיער, ציפורניים, עור וכו'). מדובר בעיקר בחלבונים פיברילרים בעלי משקל מולקולרי גדול (> 150,000 Da), שאינם מסיסים בממיסים נפוצים: מים, מלח ותערובות מים-אלכוהול. הם מתמוססים רק בממיסים ספציפיים;

פרוטמינים (החלבונים הפשוטים ביותר) - חלבונים מסיסים במים ומכילים 80-90% ארגינין וקבוצה מוגבלת (6-8) של חומצות אמינו אחרות, נמצאים בחלב של דגים שונים. בשל התכולה הגבוהה של ארגינין, יש להם תכונות בסיסיות, המשקל המולקולרי שלהם קטן יחסית ושווה בערך ל-4000-12000 דא. הם מרכיב חלבוני בהרכב של נוקלאופרוטאין;

היסטונים מסיסים מאוד במים ובתמיסות חומצה מדוללות (0.1 N), יש להם תכולה גבוהה של חומצות אמינו: ארגינין, ליזין והיסטידין (לפחות 30%) ולכן יש להם תכונות בסיסיות. חלבונים אלו נמצאים בכמויות משמעותיות בגרעיני התאים כחלק מנוקלאופרוטאין וממלאים תפקיד חשוב בוויסות חילוף החומרים של חומצות הגרעין. המשקל המולקולרי של היסטונים קטן ושווה ל-11000-24000 דא;

גלובולינים הם חלבונים שאינם מסיסים במים ובתמיסות מלח עם ריכוז מלחים של יותר מ-7%. גלובולינים מושקעים לחלוטין ב-50% רוויה של התמיסה עם אמוניום גופרתי. חלבונים אלו מאופיינים בתכולה גבוהה של גליצין (3.5%), משקלם המולקולרי > 100,000 דא. גלובולינים הם חלבונים חומציים חלשים או ניטרליים (p1=6-7.3);

אלבומים הם חלבונים המסיסים מאוד במים ובתמיסות מלח חזקות, וריכוז המלח (NH 4) 2 S0 4 לא יעלה על 50% מהרוויה. בריכוז גבוה יותר, אלבומינים מומלחים. בהשוואה לגלובולינים, חלבונים אלו מכילים פי שלושה פחות גליצין ומשקל מולקולרי של 40,000-70,000 דא. לאלבומינים יש עודף מטען שלילי ותכונות חומציות (pl=4.7) בגלל התכולה הגבוהה של חומצה גלוטמית;

פרולמינים הם קבוצה של חלבונים צמחיים המצויים בגלוטן של דגנים. הם מסיסים רק בתמיסה מימית של 60-80% של אלכוהול אתילי. לפרולמינים יש הרכב חומצות אמינו אופייני: הם מכילים הרבה (20-50%) של חומצה גלוטמית ופרולין (10-15%), וזו הסיבה שהם קיבלו את שמם. המשקל המולקולרי שלהם הוא מעל 100,000 דא;

גלוטלינים - חלבונים צמחיים אינם מסיסים במים, תמיסות מלח ואתנול, אך מסיסים בתמיסות מדוללות (0.1 N) של אלקליות וחומצות. מבחינת הרכב חומצות אמינו ומשקל מולקולרי, הם דומים לפרולמינים, אך מכילים יותר ארגינין ופחות פרולין.

שיטות ללימוד הרכב חומצות האמינו

חלבונים מתפרקים לחומצות אמינו על ידי אנזימים במיצי העיכול. התקבלו שתי מסקנות חשובות: 1) חלבונים מכילים חומצות אמינו; 2) ניתן להשתמש בשיטות הידרוליזה כדי ללמוד את הרכב החלבונים הכימי, במיוחד חומצת אמינו.

כדי לחקור את הרכב חומצות האמינו של חלבונים, נעשה שימוש בשילוב של חומצי (HCl), אלקליין [Ba(OH) 2], ולעתים רחוקות יותר, הידרוליזה אנזימטית, או אחד מהם. הוכח כי במהלך הידרוליזה של חלבון טהור שאינו מכיל זיהומים, משתחררות 20 חומצות α-אמינו שונות. כל שאר חומצות האמינו שהתגלו ברקמות של בעלי חיים, צמחים ומיקרואורגניזמים (יותר מ-300) קיימות בטבע במצב חופשי או בצורה של פפטידים קצרים או קומפלקסים עם חומרים אורגניים אחרים.

השלב הראשון בקביעת המבנה הראשוני של חלבונים הוא הערכה איכותית וכמותית של הרכב חומצות האמינו של חלבון בודד נתון. יש לזכור שלצורך המחקר יש צורך בכמות מסוימת של חלבון טהור, ללא זיהומים של חלבונים או פפטידים אחרים.

הידרוליזה חומצית של חלבון

כדי לקבוע את הרכב חומצות האמינו, יש צורך להרוס את כל קשרי הפפטידים בחלבון. החלבון המנותח עובר הידרוליזה ב-6 מול/ליטר HC1 בטמפרטורה של כ-110 מעלות צלזיוס למשך 24 שעות. כתוצאה מטיפול זה נהרסים קשרי פפטיד בחלבון, ורק חומצות אמינו חופשיות קיימות בהידרוליזט. בנוסף, גלוטמין ואספרגין עוברים הידרוליזה לחומצות גלוטמיות ואספרטיות (כלומר, הקשר האמיד ברדיקל נשבר וקבוצת האמינו מתנתקת מהם).

הפרדת חומצות אמינו באמצעות כרומטוגרפיה של חילופי יונים

תערובת חומצות האמינו המתקבלת על ידי הידרוליזה חומצית של חלבונים מופרדת בעמודה עם שרף מחליף קטונים. שרף סינטטי כזה מכיל קבוצות טעונות שלילי (לדוגמה, שאריות חומצה סולפונית -SO 3 -) הקשורות אליו מאוד, שאליהן מחוברים יוני Na + (איור 1-4).

תערובת של חומצות אמינו מוכנסת למחליף הקטיונים בסביבה חומצית (pH 3.0), כאשר חומצות האמינו הן בעיקר קטיונים, כלומר. לשאת מטען חיובי. חומצות אמינו טעונות חיוביות נצמדות לחלקיקי שרף בעלי מטען שלילי. ככל שהמטען הכולל של חומצת האמינו גדול יותר, הקשר שלה עם השרף חזק יותר. לפיכך, חומצות האמינו ליזין, ארגינין והיסטידין נקשרות בצורה החזקה ביותר למחליף הקטיונים, בעוד חומצות אספרטית וגלוטמית נקשרות בצורה החלשה ביותר.

שחרור חומצות האמינו מהעמודה מתבצע על ידי שחרור (שליפה) מהן בתמיסת חיץ בעלת חוזק יוני הגובר (כלומר, עם עלייה בריכוז NaCl) ו-pH. עם עלייה ב-pH, חומצות אמינו מאבדות פרוטון, כתוצאה מכך, המטען החיובי שלהן יורד, ומכאן חוזק הקשר עם חלקיקי שרף בעלי מטען שלילי.

כל חומצת אמינו יוצאת מהעמודה ב-pH ובחוזק יוני ספציפי. על ידי איסוף התמיסה (eluate) מהקצה התחתון של העמודה בצורה של מנות קטנות, ניתן להשיג שברים המכילים חומצות אמינו בודדות.

(לפרטים נוספים על "הידרוליזה" ראה שאלה מס' 10)

8) קשרים כימיים במבנה החלבון.

9) מושג ההיררכיה והארגון המבני של חלבונים. (ראה שאלה מס' 12)

10) הידרוליזה של חלבון. כימיה של תגובה (צעד, זרזים, ריאגנטים, תנאי תגובה) - תיאור מלא של הידרוליזה.

11) טרנספורמציות כימיות של חלבונים.

דנטורציה ורנטורציה

כאשר תמיסות חלבון מחוממות ל-60-80% או תחת פעולת ריאגנטים שהורסים קשרים לא קוולנטיים בחלבונים, המבנה השלישוני (הרבעוני) והמשני של מולקולת החלבון נהרס, הוא מקבל צורה של סליל אקראי. במידה רבה או פחותה. תהליך זה נקרא דנטורציה. חומצות, אלקליות, אלכוהול, פנולים, אוריאה, גואנידין כלוריד וכו' יכולים לשמש כריאגנטים דנטורטיביים. מהות פעולתם היא שהם יוצרים קשרי מימן עם =NH ו-=CO - קבוצות של עמוד השדרה הפפטיד ועם קבוצות חומציות של רדיקלי חומצות אמינו, המחליפים את קשרי המימן התוך מולקולריים שלהם בחלבון, וכתוצאה מכך משתנים המבנים המשני והשלישוני. במהלך הדנטורציה, מסיסות החלבון פוחתת, הוא "נקרש" (למשל, בהרתחה של ביצת תרנגולת), והפעילות הביולוגית של החלבון אובדת. על בסיס זה, למשל, שימוש בתמיסה מימית של חומצה קרבולית (פנול) כחומר חיטוי. בתנאים מסוימים, עם קירור איטי של תמיסה של חלבון דנטורציה, מתרחשת רנטורציה - שחזור הקונפורמציה המקורית (המקורית). זה מאשר את העובדה שאופי הקיפול של שרשרת הפפטידים נקבע על ידי המבנה הראשוני.

תהליך הדנטורציה של מולקולת חלבון בודדת, המוביל לפירוק המבנה התלת מימדי ה"נוקשה" שלה, נקרא לעתים התכה של המולקולה. כמעט כל שינוי מורגש בתנאים חיצוניים, כגון חימום או שינוי משמעותי ב-pH, מוביל להפרה עקבית של המבנים הרבעוניים, השלישוניים והמשניים של החלבון. בדרך כלל הדנטורציה נגרמת על ידי עליה בטמפרטורה, פעולת חומצות ואלקליות חזקות, מלחים של מתכות כבדות, ממסים מסוימים (אלכוהול), קרינה וכו'.

דנטורציה מובילה לעיתים קרובות לתהליך של צבירה של חלקיקי חלבון לגדולים יותר בתמיסה קולואידלית של מולקולות חלבון. מבחינה ויזואלית, זה נראה, למשל, כהיווצרות של "חלבון" בעת טיגון ביצים.

רנטורציה היא תהליך הפוך של דנטורציה, שבו חלבונים חוזרים למבנה הטבעי שלהם. יש לציין כי לא כל החלבונים מסוגלים ליצור מחדש; ברוב החלבונים הדנטורציה היא בלתי הפיכה. אם במהלך דנטורציה של חלבון, שינויים פיסיקו-כימיים קשורים למעבר של שרשרת הפוליפפטיד ממצב דחוס (מסודר) צפוף למצב לא מסודר, אזי במהלך השינוי הטבעי מתבטאת יכולתם של חלבונים להתארגן בעצמם, שדרכו היא נקבע מראש על ידי רצף חומצות האמינו בשרשרת הפוליפפטיד, כלומר, המבנה העיקרי שלה נקבע על ידי מידע תורשתי. בתאים חיים, מידע זה כנראה מכריע להפיכת שרשרת פוליפפטיד לא מסודרת במהלך או לאחר הביוסינתזה שלה על הריבוזום למבנה של מולקולת חלבון מקורית. כאשר מולקולות דנ"א דו-גדיליות מחוממות לטמפרטורה של כ-100 מעלות צלזיוס, קשרי המימן בין הבסיסים נשברים, והגדילים המשלימים מתפצלים - ה-DNA מתהפך. עם זאת, עם קירור איטי, הגדילים המשלימים יכולים להתחבר מחדש לסליל כפול רגיל. היכולת הזו של ה-DNA לחדש משמשת לייצור מולקולות היברידיות של DNA מלאכותיות.

גופי חלבון טבעיים ניחנים בתצורה מרחבית מסוימת ומוגדרת בקפדנות ויש להם מספר תכונות פיסיקוכימיות וביולוגיות אופייניות בטמפרטורות פיזיולוגיות ובערכי pH. בהשפעת גורמים פיזיקליים וכימיים שונים, חלבונים עוברים קרישה ומשקעים, ומאבדים את תכונותיהם המקוריות. לפיכך, יש להבין את הדנטורציה כהפרה של התוכנית הכללית של המבנה הייחודי של מולקולת החלבון המקומית, בעיקר המבנה השלישוני שלה, המוביל לאובדן התכונות האופייניות לה (מסיסות, ניידות אלקטרופורטית, פעילות ביולוגית וכו'). רוב החלבונים דנטורציה כאשר התמיסות שלהם מחוממות מעל 50-60 מעלות צלזיוס.

ביטויים חיצוניים של דנטורציה מצטמצמים לאובדן מסיסות, במיוחד בנקודה האיזואלקטרית, עלייה בצמיגות של תמיסות חלבון, עלייה במספר קבוצות ה-SH פונקציונליות החופשיות ושינוי באופי פיזור קרני הרנטגן. . הסימן האופייני ביותר לדנטורציה הוא ירידה חדה או אובדן מוחלט על ידי החלבון של פעילותו הביולוגית (קטליטית, אנטיגני או הורמונלית). במהלך דנטורציה של חלבון הנגרמת על ידי 8M אוריאה או גורם אחר, בעיקר נהרסים קשרים לא קוולנטיים (במיוחד אינטראקציות הידרופוביות וקשרי מימן). קשרי דיסולפיד מתפרקים בנוכחות הגורם המפחית mercaptoethanol, בעוד שקשרי הפפטידים של עמוד השדרה של שרשרת הפוליפפטיד עצמה אינם מושפעים. בתנאים אלה, כדוריות של מולקולות חלבון מקומיות נפרשות ונוצרים מבנים אקראיים ומופרעים (איור).

דנטורציה של מולקולת חלבון (סכמה).

a - מצב התחלתי; ב - תחילת הפרה הפיכה של המבנה המולקולרי; c - פריסה בלתי הפיכה של שרשרת הפוליפפטיד.

דנטורציה ורנטורציה של ריבונוקלאז (לפי אנפינסן).

a - פריסה (אוריאה + מרקפטואתנול); ב - קיפול מחדש.

1. הידרוליזה של חלבון: H+

[− NH2─CH─ CO─NH─CH─CO − ]n +2nH2O → n NH2 − CH − COOH + n NH2 ─ CH ─ COOH

│ │ ‌‌│ │

חומצת אמינו 1 חומצת אמינו 2

2. משקעים של חלבונים:

א) הפיך

חלבון בתמיסה ↔ משקע חלבון. מתרחש תחת פעולת תמיסות של מלחים Na+, K+

ב) בלתי הפיך (דנטורציה)

במהלך דנטורציה בהשפעת גורמים חיצוניים (טמפרטורה; פעולה מכנית - לחץ, שפשוף, ניעור, אולטרסאונד; פעולת חומרים כימיים - חומצות, אלקליות וכו'), מתרחש שינוי במבנים המשניים, השלישוניים והרבעוניים של החלבון מקרומולקולה, כלומר המבנה המרחבי המקומי שלה. מבנה ראשוני, ולכן תרכובת כימיתחלבונים לא משתנים.

במהלך הדנטורציה, התכונות הפיזיקליות של חלבונים משתנות: המסיסות יורדת, הפעילות הביולוגית אובדת. במקביל, הפעילות של כמה קבוצות כימיות עולה, ההשפעה של אנזימים פרוטאוליטיים על חלבונים מוקלת, וכתוצאה מכך היא עוברת הידרוליזה בקלות רבה יותר.

לדוגמה, אלבומין - חלבון ביצה - בטמפרטורה של 60-70 מעלות מושקע מתמיסה (נקרש), ומאבד את היכולת להתמוסס במים.

תכנית תהליך דנטורציה של חלבון (הרס של המבנים השלישוניים והמשניים של מולקולות חלבון)

3. שריפת חלבונים

חלבונים נשרפים עם היווצרות של חנקן, פחמן דו חמצני, מים וכמה חומרים אחרים. שריפה מלווה בריח האופייני של נוצות שרופות.

4. תגובות צבע (איכותיות) לחלבונים:

א) תגובת xantoprotein (עבור שאריות חומצות אמינו המכילות טבעות בנזן):

חלבון + HNO3 (קונ.) ← צבע צהוב

ב) תגובת ביורטה (עבור קשרי פפטיד):

חלבון + CuSO4 (שבת) + NaOH (קונצרן) → צבע סגול עז

ג) תגובת ציסטאין (עבור שאריות חומצות אמינו המכילות גופרית):

חלבון + NaOH + Pb(CH3COO)2 ← צביעה שחורה

חלבונים הם הבסיס לכל החיים על פני כדור הארץ ומבצעים פונקציות שונות באורגניזמים.

ממליחים חלבונים

המלח הוא תהליך של בידוד חלבונים מתמיסות מימיות עם תמיסות ניטרליות של מלחים מרוכזים של מתכות אלקליות ואדמה אלקליין. כאשר מוסיפים לתמיסת החלבון ריכוזים גבוהים של מלחים, מתרחשת התייבשות חלקיקי החלבון והסרת המטען, תוך כדי משקעים של החלבונים. מידת משקעי החלבון תלויה בחוזק היוני של תמיסה המשקעת, בגודל החלקיקים של מולקולת החלבון, בגודל המטען שלה ובהידרופיליות. חלבונים שונים משקעים בריכוזי מלח שונים. לכן, במשקעים המתקבלים על ידי הגדלת ריכוז המלחים בהדרגה, חלבונים בודדים נמצאים בשברים שונים. המלחה של חלבונים היא תהליך הפיך, ולאחר הסרת המלח, החלבון חוזר לתכונותיו הטבעיות. לכן, נעשה שימוש בהמלחה פרקטיקה קליניתבהפרדת חלבוני סרום הדם, וכן בבידוד וטיהור חלבונים שונים.

אניונים וקטיונים שנוספו הורסים את מעטפת החלבון המולח של חלבונים, שהוא אחד מגורמי היציבות של תמיסות חלבון. לרוב משתמשים בתמיסות של Na ואמוניום סולפטים. חלבונים רבים נבדלים זה מזה בגודל מעטפת ההידרציה ובגודל המטען. לכל חלבון יש אזור ההמלחה שלו. לאחר הסרת חומר ההמלחה, החלבון שומר על פעילותו הביולוגית ועל התכונות הפיזיקוכימיות שלו. בפרקטיקה הקלינית, שיטת ההמלחה משמשת להפרדה בין גלובולינים (בתוספת של 50% אמוניום גופרתי (NH4)2SO4 משקע משקעים) לבין אלבומינים (בתוספת 100% אמוניום גופרתי (NH4)2SO4 משקע משקעים).

ההמלחה מושפעת מ:

1) אופי וריכוז המלח;

2) סביבות pH;

3) טמפרטורה.

את התפקיד העיקרי ממלאים ערכיות היונים.

12) תכונות הארגון של המבנה הראשוני, המשני, השלישוני של החלבון.

כיום, קיומן של ארבע רמות הוכח בניסוי ארגון מבנימולקולת חלבון: מבנה ראשוני, משני, שלישוני ורבעוני.

לפני שנדבר על תכונות החלבונים, כדאי לתת הגדרה קצרה של מושג זה. אלו הם חומרים אורגניים בעלי מולקולריות גבוהה המורכבים מחומצות אלפא-אמינו המחוברות בקשר פפטיד. חלבונים הם חלק חשוב בתזונת האדם ובעלי החיים, שכן לא כל חומצות האמינו מיוצרות על ידי הגוף - חלקן מגיעות מהמזון. מהן התכונות והתפקידים שלהם?

אמפוטרי

זוהי התכונה הראשונה של חלבונים. אמפוטרי מתייחס ליכולתם להפגין תכונות חומציות ובסיסיות כאחד.

לחלבונים במבנה שלהם יש כמה סוגים של קבוצות כימיות המסוגלות ליינן בתמיסה של H 2 O. אלה כוללים:

• שאריות קרבוקסיל.חומצות גלוטמיות ואספרטיות, ליתר דיוק.
• קבוצות המכילות חנקן.קבוצת ε-אמינו של ליזין, שארית ארגינין CNH(NH 2) ושארית אימידאזול של חומצת אמינו אלפא הטרוציקלית הנקראת היסטידין.

לכל חלבון יש תכונה כזו כמו נקודה איזואלקטרית. מושג זה מובן כחומציות של המדיום שבו אין למשטח או למולקולה מטען חשמלי. בתנאים כאלה, הידרציה של חלבון ומסיסות ממוזערים.

האינדיקטור נקבע על פי היחס בין שאריות חומצות אמינו בסיסיות וחומציות. במקרה הראשון, הנקודה נופלת על האזור הבסיסי. בשני - חמוץ.

מְסִיסוּת

לפי תכונה זו, חלבונים מחולקים לסיווג קטן. הנה מה שהם:

• מָסִיס. הם נקראים אלבומינים. הם מסיסים במידה בינונית במרוכז תמיסות מלחומתכווץ כשמתחמם. תגובה זו נקראת דנטורציה. המשקל המולקולרי של אלבומינים הוא כ-65,000. הם אינם מכילים פחמימות. וחומרים המורכבים מאלבומין נקראים אלבומינואידים. אלה כוללים חלבון ביצה, זרעי צמחים וסרום דם.
• לֹא מָסִיס. הם נקראים סקלרופרוטאין. דוגמה בולטת היא קרטין, חלבון פיברילרי בעל חוזק מכני שני רק אחרי הכיטין. מהחומר הזה מורכבים ציפורניים, שיער, הרמפוטק של מקור ונוצות ציפורים, כמו גם קרני קרנף. קבוצת חלבונים זו כוללת גם ציטוקרטינים. זהו החומר המבני של חוטים תוך תאיים של שלד הציטו של תאי אפיתל. חלבון בלתי מסיס נוסף הוא חלבון פיברילרי הנקרא פיברואין.
• הידרופילי. הם מקיימים אינטראקציה פעילה עם מים וסופגים אותם. אלה כוללים חלבונים של החומר הבין-תאי, הגרעין והציטופלזמה. כולל הפיברואין והקרטין הידועים לשמצה.
• הידרופובי. הם דוחים מים. אלה כוללים חלבונים שהם מרכיבים של ממברנות ביולוגיות.

דנטורציה

זהו שמו של תהליך השינוי של מולקולת חלבון בהשפעת גורמים מערערים מסוימים. רצף חומצות האמינו נשאר זהה. אבל חלבונים מאבדים את התכונות הטבעיות שלהם (הידרופיליות, מסיסות ואחרים).

יש לציין כי כל שינוי משמעותי בתנאים חיצוניים יכול להוביל להפרות של מבני חלבון. לרוב, דנטורציה מתעוררת על ידי עלייה בטמפרטורה, כמו גם על ידי השפעת אלקלי, חומצה חזקה, קרינה, מלחי מתכות כבדות ואפילו ממיסים מסוימים על החלבון.

באופן מעניין, לעתים קרובות דנטורציה מובילה לעובדה שחלקיקי חלבון מצטברים לגדולים יותר. דוגמה מצוינת היא ביצים מקושקשות. הרי כולם מכירים איך בתהליך הטיגון נוצר החלבון מנוזל שקוף.

כדאי לדבר גם על תופעה כזו כמו רנטורציה. תהליך זה הוא היפוך של דנטורציה. במהלכו, החלבונים חוזרים למבנה הטבעי שלהם. וזה באמת אפשרי. קבוצה של כימאים מארה"ב ואוסטרליה מצאו דרך ליצור מחדש ביצה קשה. זה ייקח רק כמה דקות. וזה ידרוש אוריאה (דיאמיד של חומצה פחמנית) וצנטריפוגה.

מִבְנֶה

יש לומר זאת בנפרד, שכן אנו מדברים על חשיבותם של חלבונים. בסך הכל, ישנן ארבע רמות של ארגון מבני:

• יְסוֹדִי. הכוונה לרצף של שיירי חומצות אמינו בשרשרת פוליפפטידים. המאפיין העיקרי הוא מניעים שמרניים. אלו הם שילובים יציבים של שאריות חומצות אמינו. הם נמצאים בחלבונים מורכבים ופשוטים רבים.
• מִשׁנִי. זה מתייחס לסדר של חלק מקומי כלשהו של שרשרת הפוליפפטיד, אשר מיוצב על ידי קשרי מימן.
• שלישי. זהו המבנה המרחבי של שרשרת הפוליפפטיד. רמה זו מורכבת מכמה אלמנטים משניים (הם מיוצבים על ידי סוגים שונים של אינטראקציות, כאשר הידרופוביות הן החשובות ביותר). כאן, קשרים יוניים, מימן, קוולנטיים מעורבים בייצוב.
• רבעוני. זה נקרא גם תחום או תת-יחידה. רמה זו מורכבת מהסידור ההדדי של שרשראות פוליפפטידים כחלק מתסביך חלבון שלם. מעניין שחלבונים בעלי מבנה רבעוני כוללים לא רק שרשרות זהות, אלא גם שונות של פוליפפטידים.

חלוקה זו הוצעה על ידי ביוכימאי דני בשם K. Lindstrom-Lang. וגם אם זה נחשב מיושן, עדיין ממשיכים להשתמש בו.

סוגי מבנים

אם כבר מדברים על תכונות החלבונים, יש לציין גם כי חומרים אלה מחולקים לשלוש קבוצות בהתאם לסוג המבנה. כלומר:

• חלבונים פיברילרים.יש להם מבנה חוטי מוארך ומשקל מולקולרי גדול. רובם אינם מסיסים במים. המבנה של חלבונים אלו מיוצב על ידי אינטראקציות בין שרשראות פוליפפטידים (הן מורכבות לפחות משתי שיירי חומצות אמינו). החומרים הפיברילרים הם שיוצרים את הפולימר, הפיברילים, המיקרוטובולים והמיקרופילמנטים.
• חלבונים כדוריים.סוג המבנה קובע את מסיסותם במים. אבל צורה כלליתמולקולות הן כדוריות.
• חלבוני ממברנה.למבנה של חומרים אלה יש תכונה מעניינת. יש להם תחומים שחוצים את קרום התא, אך חלקים מהם בולטים אל הציטופלזמה והסביבה החוץ-תאית. חלבונים אלו ממלאים את תפקיד הקולטנים – הם מעבירים אותות ואחראים על ההובלה הטרנסממברנית של חומרים מזינים. חשוב לציין שהם מאוד ספציפיים. כל חלבון עובר רק מולקולה או אות מסוימים.

פָּשׁוּט

אתה יכול גם לספר עליהם קצת יותר. חלבונים פשוטים מורכבים רק משרשרות של פוליפפטידים. אלו כוללים:

• פרוטמין. חלבון גרעיני במשקל מולקולרי נמוך. נוכחותו היא הגנה על ה-DNA מפני פעולתם של נוקלאזות - אנזימים התוקפים חומצות גרעין.
• היסטונים. חלבונים פשוטים מאוד בסיסיים. הם מרוכזים בגרעינים של תאי צמחים ובעלי חיים. הם לוקחים חלק ב"אריזה" של גדילי DNA בגרעין, וגם בתהליכים כמו תיקון, שכפול ותעתוק.
• אלבומינים. הם כבר הוזכרו לעיל. האלבומינים המפורסמים ביותר הם סרום וביצה.
• גלובולין. משתתף בקרישת דם, כמו גם בתגובות חיסוניות אחרות.
• פרולמינים. אלו הם חלבוני אחסון של דגנים. השמות שלהם תמיד שונים. בחיטה הם נקראים ptyalins. לשעורה יש הורדינים. לשיבולת שועל יש אבסנינים. באופן מעניין, הפרולמינים מחולקים לסוגים משלהם של חלבונים. יש רק שניים מהם: עשיר ב-S (עם תכולת גופרית) ועני ב-S (בלעדיו).

מורכב

מה לגבי חלבונים מורכבים? הם מכילים קבוצות תותבות או כאלה ללא חומצות אמינו. אלו כוללים:

• גליקופרוטאין. הם מכילים שאריות פחמימות עם קשר קוולנטי. חלבונים מורכבים אלה הם המרכיב המבני החשוב ביותר של ממברנות התא. הם כוללים גם הורמונים רבים. והגליקופרוטאינים של ממברנות אריתרוציטים קובעים את קבוצת הדם.
• ליפופרוטאינים. הם מורכבים משומנים (חומרים דמויי שומן) וממלאים את תפקיד ה"הובלה" של חומרים אלו בדם.
• מטאלופרוטאינים. חלבונים אלו בגוף הם ערך רב, שכן בלעדיהם חילופי הברזל לא מתקדמים. המולקולות שלהם מכילות יוני מתכת. ונציגים טיפוסיים של מחלקה זו הם טרנספרין, המוסידרין ופריטין.
• נוקלאופרוטאין. הם מורכבים מ-RKN ו-DNA שאין להם קשר קוולנטי. נציג מבריק- כרומטין. בהרכבו מתממש המידע הגנטי, ה-DNA מתוקן ומשכפל.
• פוספופרוטאינים. הם שאריות חומצה זרחתית קשורות קוולנטית. דוגמה לכך הוא קזאין, שנמצא במקור בחלב כמלח סידן (בצורה קשורה).
• כרומופרוטאינים. יש להם מבנה פשוט: חלבון ורכיב צבעוני השייך לקבוצת התותבות. הם לוקחים חלק בנשימה תאית, בפוטוסינתזה, בתגובות חיזור וכו'. כמו כן, ללא כרומופרוטאינים, הצטברות אנרגיה אינה מתרחשת.

חילוף חומרים

הרבה כבר נאמר לעיל על התכונות הפיזיקליות-כימיות של חלבונים. יש להזכיר גם את תפקידם בחילוף החומרים.

ישנן חומצות אמינו שהן הכרחיות מכיוון שהן אינן מסונתזות על ידי אורגניזמים חיים. היונקים עצמם מקבלים אותם מאוכל. בתהליך העיכול שלו החלבון נהרס. תהליך זה מתחיל בדנטורציה כאשר הוא ממוקם בסביבה חומצית. לאחר מכן - הידרוליזה, בה משתתפים אנזימים.

חומצות אמינו מסוימות שהגוף מקבל בסופו של דבר מעורבות בתהליך של סינתזת חלבון, שתכונותיהן הכרחיות לקיומו המלא. והשאר מעובד לגלוקוז - חד סוכר, שהוא אחד ממקורות האנרגיה העיקריים. חלבון חשוב מאוד מבחינת דיאטות או רעב. אם זה לא מגיע עם האוכל, הגוף יתחיל "לאכול את עצמו" - לעבד את החלבונים שלו, בעיקר חלבוני השריר.

ביוסינתזה

בהתחשב בתכונות הפיזיקליות הכימיות של חלבונים, יש צורך להתמקד בנושא כמו ביוסינתזה. חומרים אלו נוצרים על בסיס המידע שמקודד בגנים. כל חלבון הוא רצף ייחודי של שאריות חומצות אמינו הנקבעות על ידי הגן המקודד לו.

איך זה קורה? גן המקודד לחלבון מעביר מידע מ-DNA ל-RNA. זה נקרא תמלול. ברוב המקרים, סינתזה מתרחשת על ריבוזומים - זהו האברון החשוב ביותר של תא חי. תהליך זה נקרא תרגום.

יש גם את מה שנקרא סינתזה לא ריבוזומלית. ראוי להזכיר גם, שכן אנו מדברים על חשיבותם של חלבונים. סוג זה של סינתזה נצפה בחיידקים מסוימים ובפטריות נמוכות יותר. התהליך מתבצע באמצעות קומפלקס חלבון בעל משקל מולקולרי גבוה (המכונה NRS synthase), והריבוזומים אינם לוקחים בכך חלק.

וכמובן, יש גם סינתזה כימית. זה יכול לשמש כדי לסנתז חלבונים קצרים. לשם כך, נעשה שימוש בשיטות כגון קשירה כימית. זה ההפך מהביוסינתזה הידועה לשמצה על ריבוזומים. ניתן להשתמש באותה שיטה כדי להשיג מעכבים של אנזימים מסוימים.

בנוסף, הודות לסינתזה כימית, ניתן להכניס להרכב החלבונים את שאריות חומצות האמינו שאינן מצויות בחומרים רגילים. נניח לאלו שלשרשרות הצדדיות שלהם יש תוויות פלורסנט.

ראוי להזכיר כי שיטות הסינתזה הכימית אינן מושלמות. יש הגבלות מסוימות. אם החלבון מכיל יותר מ-300 שאריות, סביר להניח שהחומר המסונתז באופן מלאכותי יקבל מבנה שגוי. וזה ישפיע על המאפיינים.

חומרים ממקור בעלי חיים

צריך להתחשב בהם תשומת - לב מיוחדת. חלבון מן החי הוא חומר המצוי בביצים, בשר, מוצרי חלב, עופות, פירות ים ודגים. הם מכילים את כל חומצות האמינו הכרחי לגוף, כולל 9 שאין להם תחליף. להלן מספר מהפונקציות החשובות ביותר שחלבון מן החי מבצע:

• הגדר קטליזה תגובה כימית. החומר הזה משגר אותם ומאיץ אותם. חלבונים אנזימטיים "אחראים" לכך. אם הגוף לא יקבל מספיק מהם, אזי החמצון וההפחתה, החיבור והשבירה של קשרים מולקולריים, כמו גם הובלת חומרים לא יתנהלו במלואם. מעניין שרק חלק קטן מחומצות האמינו נכנסות לסוגים שונים של אינטראקציות. וכמות קטנה עוד יותר (3-4 שאריות) מעורבת ישירות בקטליזה. כל האנזימים מחולקים לשש מחלקות - אוקסדורודקטאזות, טרנספראזות, הידרולאזות, ליאזות, איזומראזות, ליגזות. כל אחד מהם אחראי לתגובה מסוימת.
• היווצרות שלד הציטוש היוצר את מבנה התאים.
• הגנה חיסונית, כימית ופיזית.
• הובלת רכיבים חשובים הדרושים לצמיחה והתפתחות של תאים.
• העברת דחפים חשמליים החשובים לתפקוד האורגניזם כולו, שכן בלעדיהם האינטראקציה של תאים בלתי אפשרית.

וזה לא כל הפונקציות האפשריות. אך למרות זאת, המשמעות של החומרים הללו ברורה. סינתזת חלבון בתאים ובגוף היא בלתי אפשרית אם אדם לא אוכל את מקורותיו. והם בשר הודו, בקר, כבש, בשר ארנבת. הרבה חלבון נמצא בביצים, שמנת חמוצה, יוגורט, גבינת קוטג', חלב. אתה יכול גם להפעיל סינתזת חלבון בתאי הגוף על ידי הוספת בשר חזיר, פסולת, נקניק, תבשיל ועגל לתזונה שלך.

סנאים- תרכובות אורגניות מולקולריות גבוהות המורכבות משאריות של חומצות אמינו α.

בְּ הרכב חלבוןכולל פחמן, מימן, חנקן, חמצן, גופרית. חלק מהחלבונים יוצרים קומפלקסים עם מולקולות אחרות המכילות זרחן, ברזל, אבץ ונחושת.

לחלבונים משקל מולקולרי גדול: אלבומין ביצה - 36,000, המוגלובין - 152,000, מיוזין - 500,000. לשם השוואה: המשקל המולקולרי של אלכוהול הוא 46, חומצה אצטית - 60, בנזן - 78.

סנאים- פולימרים לא מחזוריים, המונומרים שלהם הם חומצות אמינו α. בדרך כלל, 20 סוגים של חומצות אמינו נקראות מונומרים חלבוניים, אם כי יותר מ-170 מהם נמצאו בתאים וברקמות.

תלוי אם ניתן לסנתז חומצות אמינו בגוף של בני אדם ובעלי חיים אחרים, ישנם: חומצות אמינו לא חיוניות- ניתן לסנתז; חומצות אמינו חיוניות- לא ניתן לסנתז. יש לצרוך חומצות אמינו חיוניות עם האוכל. צמחים מסנתזים כל מיני חומצות אמינו.

בהתאם להרכב חומצות האמינו, חלבונים הם: שלמים- מכיל את כל הסט של חומצות אמינו; פָּגוּם- אין חומצות אמינו בהרכבן. אם חלבונים מורכבים מחומצות אמינו בלבד, הם נקראים פָּשׁוּט. אם חלבונים מכילים, בנוסף לחומצות אמינו, גם רכיב שאינו חומצת אמינו (קבוצה תותבת), הם נקראים מורכב. הקבוצה התותבת יכולה להיות מיוצגת על ידי מתכות (מטלופרוטאינים), פחמימות (גליקופרוטאינים), שומנים (ליפופרוטאין), חומצות גרעין (נוקלאופרוטאין).

תכונות חלבון

הרכב חומצות האמינו, המבנה של מולקולת החלבון קובעים אותה נכסים.חלבונים משלבים חיוני ו תכונות חומצהנקבע על ידי רדיקלי חומצות אמינו: ככל שחומצות אמינו חומציות יותר בחלבון, כך תכונות החומציות שלו בולטות יותר. היכולת לתת ולהצמיד H + לקבוע תכונות חיץ של חלבונים; אחד המאגרים החזקים ביותר הוא המוגלובין באריתרוציטים, השומר על ה-pH של הדם ברמה קבועה. ישנם חלבונים מסיסים (פיברינוגן), ישנם חלבונים בלתי מסיסים המבצעים פונקציות מכניות (פיברואין, קרטין, קולגן). ישנם חלבונים פעילים מבחינה כימית (אנזימים), ישנם שאינם פעילים כימית, עמידים לתנאי סביבה שונים ואינם יציבים ביותר.

גורמים חיצוניים (חימום, קרינה אולטרה סגולה, מתכות כבדות ומלחיהן, שינויים ב-pH, קרינה, התייבשות) עלולים לגרום להפרה של הארגון המבני של מולקולת החלבון. תהליך איבוד הקונפורמציה התלת מימדית הטבועה במולקולת חלבון נתונה נקרא דנטורציה.הסיבה לדנטורציה היא שבירת קשרים המייצבים מבנה חלבוני מסוים. בתחילה, הקשרים החלשים ביותר נקרעים, וכשהתנאים נעשים קשים יותר, חזקים אף יותר. לכן, תחילה המבנים הרבעוניים, ואז המבנים השלישוניים והמשניים הולכים לאיבוד. שינוי בתצורה המרחבית מוביל לשינוי בתכונות החלבון וכתוצאה מכך אינו מאפשר לחלבון לבצע את הטבועה שלו. פונקציות ביולוגיות. אם הדנטורציה אינה מלווה בהרס של המבנה הראשוני, אז זה יכול להיות הָפִיך, במקרה זה, מתרחש ריפוי עצמי של הקונפורמציה האופיינית לחלבון. דנטורציה כזו נתונה, למשל, לחלבוני קולטני ממברנה. תהליך שחזור המבנה של חלבון לאחר דנטורציה נקרא חידוש טבעי. אם שחזור התצורה המרחבית של החלבון בלתי אפשרי, אז דנטורציה נקראת בלתי הפיך.

קטליטי: אחד התפקידים החשובים ביותר של חלבונים. מסופק בחלבונים - אנזימים המאיצים את התגובות הביוכימיות המתרחשות בתאים. לדוגמה, ריבולוז ביפוספט קרבוקסילאז מזרז קיבוע CO2 במהלך הפוטוסינתזה.

סיווג החלבונים מבוסס על ההרכב הכימי שלהם. לפי סיווג זה, חלבונים הם פָּשׁוּטו מורכב. חלבונים פשוטים מורכבים מחומצות אמינו בלבד, כלומר, פוליפפטיד אחד או יותר. החלבונים הפשוטים המצויים בגוף האדם הם אלבומינים, גלובולינים, היסטונים, חלבוני רקמה תומכים.

במולקולת חלבון מורכבת, בנוסף לחומצות אמינו, ישנו גם חלק שאינו חומצת אמינו הנקרא קבוצה פרוסטטית.בהתאם למבנה של קבוצה זו, חלבונים מורכבים כאלה נבדלים כמו פוספופרוטאינים (מכיל חומצה זרחתית) נוקלאופרוטאין(מכיל חומצת גרעין), גליקופרוטאין(מכיל פחמימה) ליפופרוטאינים(מכיל lipoid) ואחרים.

לפי הסיווג, המבוסס על הצורה המרחבית של חלבונים, חלבונים מחולקים ל סִיבִיו כַּדוּרִי.

חלבונים פיברילרים מורכבים מסליל, כלומר, בעיקר ממבנה משני. למולקולות של חלבונים כדוריים יש צורה כדורית ואליפסואידית.

דוגמה לחלבונים פיברילרים היא קולגן -החלבון השכיח ביותר בגוף האדם. חלבון זה מהווה 25-30% ממספר החלבונים הכולל בגוף. לקולגן חוזק וגמישות גבוהים. זה חלק מכלי השרירים, הגידים, הסחוסים, העצמות, דפנות כלי הדם.

דוגמה לחלבונים כדוריים הם אלבומינים וגלובולינים בפלזמה בדם.

תכונות פיסיקליות-כימיות של חלבונים.

אחת התכונות העיקריות של חלבונים היא שלהם משקל מולקולרי גבוה, שנע בין 6000 לכמה מיליוני דלטון.

תכונה פיזיקוכימית חשובה נוספת של חלבונים היא שלהם אמפוטרי,כלומר, נוכחות של תכונות חומציות ובסיסיות כאחד.אמפוטריות קשורה לנוכחות בהרכב של כמה חומצות אמינו של קבוצות קרבוקסיל חופשיות, כלומר, חומצית וקבוצות אמינו, כלומר אלקליות. זה מוביל לעובדה שבסביבה חומצית חלבונים מציגים תכונות אלקליות, ובסביבה אלקלית הם חומציים. עם זאת, בתנאים מסוימים, חלבונים מציגים תכונות ניטרליות. ערך ה-pH שבו חלבונים ניטרליים נקרא נקודה איזואלקטרית. הנקודה האיזואלקטרית עבור כל חלבון היא אינדיבידואלית. חלבונים לפי אינדיקטור זה מחולקים לשתי מחלקות גדולות - חומצי ובסיסימכיוון שניתן להזיז את הנקודה האיזואלקטרית לצד אחד או לצד השני.

תכונה חשובה נוספת של מולקולות חלבון היא מְסִיסוּת.למרות גודלם המולקולרי הגדול, חלבונים מסיסים למדי במים. יתר על כן, תמיסות של חלבונים במים יציבות מאוד. הסיבה הראשונה למסיסות החלבונים היא נוכחות של מטען על פני השטח של מולקולות חלבון, שבגללו מולקולות חלבון למעשה אינן יוצרות אגרגטים בלתי מסיסים במים. הסיבה השנייה ליציבות של תמיסות חלבון היא נוכחות של מעטפת הידרט (מים) במולקולת החלבון. מעטפת ההידרציה מפרידה את החלבונים זה מזה.

התכונה הפיזיקוכימית החשובה השלישית של חלבונים היא ממליחים,כלומר, היכולת לזרז תחת פעולתם של סוכני התייבשות.ההמלחה היא תהליך הפיך. היכולת הזו להיכנס לפתרון, ואז מתוך זה חשובה מאוד לביטוי של תכונות חיוניות רבות.

לבסוף, התכונה החשובה ביותר של חלבונים היא היכולת שלהם דנטורציה.דנטורציה היא אובדן מקוריות על ידי חלבון.כאשר אנו מכינים ביצים מקושקשות במחבת, אנו מקבלים דנטורציה בלתי הפיכה של חלבון. דנטורציה היא הפרה קבועה או זמנית של המבנה המשני והשלישוני של החלבון, אך המבנה הראשוני נשמר. בנוסף לטמפרטורה (מעל 50 מעלות), גורמים פיזיקליים אחרים יכולים לגרום לדנטורציה: קרינה, אולטרסאונד, רטט, חומצות חזקות ואלקליות. דנטורציה יכולה להיות הפיכה או בלתי הפיכה. עם השפעות קטנות, הרס של המבנים המשניים והשלישוניים של החלבון מתרחש באופן לא משמעותי. לכן, בהעדר אפקט דנטורציה, חלבון יכול לשחזר את המבנה המקומי שלו. תהליך הדנטורציה הפוכה נקרא חידוש טבעי.עם זאת, בחשיפה ממושכת וחזקההרנטורציה הופכת לבלתי אפשרית, והדנטורציה היא לפיכך בלתי הפיכה.