Разрушение структуры белка под действием солей тяжелых металлов

Процесс необратимого осаждения белков. Денатурация, обратимость процесса.

Необратимое осаждение белков.

Необратимое осаждение белков связано с глубокими нарушениями структуры белков (вторичной и третичной) и потерей ими нативных свойств. Такие изменения белков можно вызвать кипячением, действием концентрированных растворов минеральных и органических кислот, солями тяжелых металлов.

(При действии солей тяжелых металлов происходит денатурация белковой молекулы. Осаждение денатурированного белка происходит из-за адсорбции частиц металла на поверхности белковой частицы. Свойства белков осаждаться солями тяжелых металлов используется в медицинской практике. Белки (в составе молока, яйца) применяют в качестве противоядия при отравлении солями тяжелых металлов. Белок ограничивает всасывание ионов металла, образуя с ними нерастворимые комплексы.)

Денатурация белков (лат. denaturatusлишенный природных свойств; от de- — приставка, означающая отделение, удаление + natura — природа, естество) — термин биологической химии, означающий потерю белками их естественных свойств (растворимости, гидрофильности и др.) вследствие нарушения пространственной структуры их молекул.

Ренатурация — процесс, обратный денатурации, при котором белки возвращают свою природную структуру.(При нагревании двухцепочечных молекул ДНК до темп-ры ок. 100°С водородные связи между основаниями разрываются, и комплементарные цепи расходятся — ДНК денатурирует. Однако при медленном охлаждении комплементарные цепи могут вновь соединяться в регулярную двойную спираль. Эта способность ДНК к Р. используется для получения искусств, гибридных молекул ДНК (т. н. молекулярная гибридизация)

Нативная структура белка и ее разрушения. Признаки денатурации.

Функционально активную конформацию белка называют «нативная структура».

Денатурация белков — это разрушение их нативной конформации, вызванное разрывом слабых связей, стабилизирующих пространственные структуры, при действии денатурирующих агентов. Денатурация сопровождается потерей биологической активности белка.

Признаки денатурации:
1.Уникальная трехмерная структура каждого белка разрушается, и все молекулы одного белка приобретают случайную конформацию, т. е. отличную от других таких же молекул.
2. Радикалы аминокислот, формирующие активный центр белка, оказываются пространственно удаленными друг от друга, т. е. разрушается специфический центр связывания белка с лигандом.
3. Гидрофобные радикалы, обычно находящиеся в гидрофобном ядре глобулярных белков, при денатурации оказываются на поверхности молекулы, тем самым создаются условия для агрегации белков. Агрегаты белков выпадают в осадок.
4. При денатурации белков не происходит разрушения их первичной структуры. Вспомните условия, в которых происходит гидролиз пептидных связей.

Осаждение белков солями тяжелых металлов, механизм, особенности, значение для клиники.

При действии солей тяжелых металлов происходит денатурация белковой молекулы. Осаждение денатурированного белка происходит из-за адсорбции частиц металла (свинца, меди, ртути, серебра и других) на поверхности белковой частицы.

Особенности:Однако при избытке некоторых солей наблюдается растворение первоначально образовавшегося осадка. Это связано с накоплением ионов металла на поверхности денатурированного белка и появлением положительного заряда на белковой молекуле.

В клинике:свойства белков осаждаться солями тяжелых металлов используется в медицинской практике. Белки (в составе молока, яйца) применяют в качестве противоядия при отравлении солями тяжелых металлов. Белок ограничивает всасывание ионов металла, образуя с ними нерастворимые комплексы.

Источник

Белки

Белки (полипептиды) – биополимеры, построенные из остатков α-аминокислот, соединенных пептидными (амидными) связями.

Образование белковой макромолекулы можно представить как реакцию поликонденсации α-аминокислот:

Макромолекулы белков имеют стереорегулярное строение, исключительно важное для проявления ими определенных биологических свойств.

Структуры белков

Первичная структура — последовательность α-аминокислотных звеньев в полипептидной цепи Вторичная структура – спиральная структура полипептидной цепи, закрепленная водородными связями между группами N-H и С=О
Третичная структура – определенная форма спирали в пространстве, образованная с помощью дисульфидных мостиков -S-S-, водородных связей и других взаимодействий Четвертичная структура — объединение нескольких белковых макромолекул в так называемые глобулы (бывает не у всех белков)

Химические свойства белков

Качественные реакции на белки

  • Биуретовая реакция – фиолетовое окрашивание при действии на белки свежеосажденного гидроксида меди (II).
  • Ксантопротеиновая реакция – желтое окрашивание при действии на белки концентрированной азотной кислоты.

Денатурация белка

Это разрушение структуры белка при нагревании, изменении кислотности среды, действии излучения, спирта, тяжелых металлов, радиации.

Пример денатурации — свертывание яичных белков при варке яиц.

Денатурация бывает обратимой и необратимой.

  • При обратимой денатурации первичная структура белка не разрушается.
  • Необратимая денатурация может быть вызвана образованием нерастворимых веществ при действии на белки солей тяжелых металлов — свинца или ртути.
  • При необратимой денатурации происходит также гидролиз белка — необратимое разрушение первичной структуры в кислом или щелочномрастворе с образованием аминокислот или более коротких пептидных фрагментов.

Анализируя продукты гидролиза, можно установить количественный состав белков.

Источник

Осаждение белков солями тяжелых металлов

Белки при взаимодействии с солями тяжелых металлов (медь, ртуть, свинец и др.) денатурируют и образуют нерастворимые в воде комплексные соединения вследствие адсорбции тяжелого металла на поверхности белковой молекулы. На этой способности белков основано использование их в качестве противоядия при отравлении тяжелыми металлами.

Читайте также:  Сплавы драгоценных металлов серебро золото

В две пробирки наливают по 0,5 мл раствора белка. В первую добавляют 2 капли 5% раствора сульфата меди, во вторую – 2 капли 5% раствора ацетата свинца.

Осаждение белков концентрированными минеральными кислотами.

Выпадение белка в осадок при взаимодействии с концентрированными минеральными кислотами обусловлено дегидратацией белковых молекул, образованием нерастворимых комплексных солей белка и кислот и др. В избытке серной и соляной кислот происходит растворение первоначально выпавших осадков белка. Избыток азотной кислоты не растворяет осажденный белок. Реакция с азотной кислотой используется при клинических исследованиях мочи на присутствие в ней белка (проба Геллера).

В пробирку наливают 1 мл концентрированной азотной кислоты и затем, наклонив пробирку, осторожно приливают по стенке равный объем раствора белка. Встряхивают пробирку и добавляют избыток азотной кислоты. Повторяют опыт с концентрированными соляной и серной кислотами.

Осаждение белков органическими кислотами.

Реакции с трихлоруксусной и сульфосалициловой (2-гидрокси-5-сульфобензойной) кислотами являются весьма специфическими и чувствительными. Их используют в клинических лабораториях при обнаружении белка в моче и других биологических жидкостях. Сульфосалициловая кислота способна осаждать продукты распада белков — пептиды. Трихлоруксусная кислота осаждает только белки. Ее используют при определении небелкового (остаточного) азота крови, в состав которого входят продукты распада и обмена белков.

В две пробирки наливают по 1 мл раствора белка. В одну пробирку добавляют 1-2 капли сульфосалициловой кислоты, а в другую — трихлоруксусной кислоты.

Источник

Действие солей тяжелых металлов на белки

Автор: Пользователь скрыл имя, 09 Января 2012 в 23:54, лабораторная работа

Описание работы

Цель работы: научиться проводить реакции обратимого и необратимого осаждения белков; актуализировать навыки фильтрования растворов; продолжить формирование навыков фиксации наблюдений.

Работа содержит 1 файл

Л.р. 4.doc

Л. р. № 4 Действие солей тяжелых металлов на белки

Цель работы: научиться проводить реакции обратимого и необратимого осаждения белков; актуализировать навыки фильтрования растворов; продолжить формирование навыков фиксации наблюдений. досліди ти вплив со лей важ ких ме талів на білки, оз найо ми ти ся з мож ли —

востями використання денатурації білків у медичній практиці

№ пр Раствор Рез-т Избыток Рез-т
1 2 мл раствора белка + ацетат свинца белок денатурируется и выпадает в осадок ацетат свинца растворение первоначально образовавшегося осадка
2 2 мл раствора белка + сульфат меди белок денатурируется и выпадает в осадок сульфат меди растворение первоначально образовавшегося осадка

Принцип. При действии солей тяжелых металлов на растворы белка происходит денатурация белковой молекулы. Осаждение денатурованного белка обусловлено адсорбцией тяжелого металла на поверхности белковой молекулы и образованием нерастворимых комплексов.

В медицинской практике используется свойство белков связывать тяжелые металлы. Белки используются как противоядие при отравлении солями ртути, свинца, меди и других металлов. Белок ограничивает всасывание тяжелых металлов путем образования с ними нерастворимых комплексов. Следует отметить, что при осаждении белков некоторыми солями тяжелых металлов (плюмбум(II)ацетата, купрум(II)сульфата), происходит пептизация (растворение ) образовавшегося осадка, что связано с избыточной адсорбцией тяжелого металла на поверхности коллоидной частицы и появлением положительного заряда на молекуле белка. При условии избытка солей серебра и ртути пептизация не происходит. Белки при взаимодействии с солями свинца, меди, ртути, серебра и других тяжелых металлов денатурируются и выпадают в осадок. Однако при избытке некоторых солей наблюдается растворение первоначально образовавшегося осадка. Это связано с накоплением ионов металла на поверхности денатурированного белка и появлением положительного заряда на белковой молекуле.

Задание. Выведение из организма токсических веществ, в том числе и соединений металлов, происходит через органы пищеварения, различные железы (потоотделения, слюноотделения), легкие, но особенно через почки. Поэтому при многих отравлениях с помощью специальных средств вызывают усиление мочеотделения, что способствует удалению из организма с мочой ядовитых соединений. В медицине для их выведения используют природные или синтетические химические вещества, называемые антидотами.

Антидоты – вещества, устраняющие последствия воздействия ядов на биологические структуры и инактивирующие яды посредством химической реакции. Механизм их действия при отравлении солями металлов (неорганическими ядами) связывают с образованием малорастворимых или очень прочных соединений. Так, еще в 1806 г. в качестве лечебного средства при отравлении барием были предложены глауберова соль Na2SO4•10H2O и сульфат магния MgSO4. При взаимодействии с солями бария они приводят к образованию сульфата бария, который вследствие малой растворимости не является ядовитым. Известно, что при рентгенологическом исследовании желудка пациента кормят кашей из сульфата бария, замешенного на воде. Как уже было отмечено, сулема HgCl2 является сильнейшим ядом. Хорошо известно, что ртуть (II) образует исключительно малорастворимый сульфид HgS. Поэтому антидотом против сулемы используют раствор сульфида натрия и магния.

Желтая кровяная соль K4[Fe(CN)6] образует малорастворимые соединения с ионами многих тяжелых металлов. Это свойство используют на практике для лечения отравлений солями тяжелых металлов.

Хорошим антидотом при отравлениях соединениями мышьяка, ртути, свинца, кадмия, никеля, хрома, кобальта и других металлов является унитиол.

Читайте также:  Покрытие листового металла для хранения

В виде таких соединений ионы металла и выводятся из организма. Весьма прочные соединения с ионами различных металлов образуют комплексоны, например этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА).

Обычно такие соединения обладают очень высокой прочностью. Это означает, что комплексоны могут «отнимать» ионы металлов от биологических систем. По этой причине ЭДТА является хорошим антидотом на соединения свинца и соединения других металлов. Однако при использовании унитиола и комплексонов следует остерегаться передозировки. При их избытке могут связываться, а затем и выводиться из организма жизненно важные микроэлементы.

Универсальным антидотом является молоко. На его противоядные свойства указывал еще в начале новой эры Плиний Второй (23. 73 гг. н.э.). Употребление молока и сливочного масла при отравлении солями рекомендовал также Авиценна в своем знаменитом труде «Канон врачебной науки», созданном в 1012. 1023 гг. Неспроста и в настоящее время сотрудникам химических лабораторий и работникам ряда химических производств в нашей стране в соответствии с нормами техники безопасности бесплатно выдается молоко.

Источник

Химические свойства. Денатурация – разрушение вторичной, третичной структуры белка под действием различных факторов: температура

Денатурация – разрушение вторичной, третичной структуры белка под действием различных факторов: температура, действие кислот, солей тяжёлых металлов, спиртов и т.д.

При денатурации под влиянием внешних факторов (температуры, механического воздействия, действия химических агентов и других факторов) происходит изменение вторичной, третичной и четвертичной структур белковой макромолекулы.

Первичная структура, а, следовательно, и химический состав белка не меняются. Изменяются физические свойства: снижается растворимость, способность к гидратации, теряется биологическая активность. Меняется форма белковой макромолекулы, происходит агрегирование. В то же время увеличивается активность некоторых групп, облегчается воздействие на белки протеолитических ферментов, а, следовательно, он легче гидролизуется.

В пищевой технологии особое практическое значение имеет тепловая денатурация белков, степень которой зависит от температуры, продолжительности нагрева и влажности. Это необходимо помнить при разработке режимов термообработке пищевого сырья, полуфабрикатов, а иногда и готовых продуктов. Особую роль процессы тепловой денатурации играют при бланшировании растительного сырья, сушке зерна, выпечке хлеба, получении макаронных изделий. Денатурация белков может вызываться и механическим воздействием (давлением, растиранием, встряхиванием, ультразвуком). К денатурации белков приводит действие химических реагентов (кислот, щелочей, спирта, ацетона). Все эти приемы широко используют в пищевой и биотехнологии.

Качественные реакции на белки:

а) При горении белка – запах палёных перьев.

б) ксантопротеиновая реакция (на остатки аминокислот, содержащих бензольные кольца):

Белок +HNO3жёлтая окраска

в) биуретовая реакция, (на пептидные связи)

Раствор белка +NaOH + CuSO4фиолетовая окраска

Гидролиз

Белок + Н2О → смесь аминокислот

г) ) цистеиновая реакция (на остатки аминокислот, содержащих серу):

белок + NaOH + Pb (CH3COO)2 → чёрное окрашивание.

Гидратация

Процесс гидратации означает связывание белками воды, при этом они проявляют гидрофильные свойства: набухают, их масса и объем увеличивается.

Биохимические функции белков. Функции белков в природе:

· структурные (кератин шерсти, фиброин шелка, коллаген);

· двигательные (актин, миозин);

· запасные (казеин, яичный альбумин);

· защитные (иммуноглобулины) и т.д.

Существуют белки, выполняющие специфические функции, например рецепторные, — обеспечивают передачу импульсов между нервными клетками и др.

Белки – необходимая составная часть пищи человека, отсутствие или недостаток их в пище может вызвать серьёзные заболевания.

Генетическая связь между органическими соединениями.

Генетическая связь ( от греч. «генезис» — происхождение).

Генетические связи — это связи между классами соединений, основанные на получении одного класса веществ с другого.

Генетическая связь отражает возможность взаимных превращений.

Правило генетических связей:

1) количество стрелок в схеме соответствует количеству уравнений химических реакций, которые необходимо сложить;

2) соединения, записанные перед стрелочкой обязательно должны вступить в химическую реакцию;

3) соединения, записанные после стрелочки должны образоваться в результате реакции.

Имея правила генетических связей давайте вместе совершим такое преобразование: С→СО2 → Н2СО3→СаСО3

Поэтому для неметаллов схема будет иметь такой вид:

Неметалл→ Кислотный оксид→ Кислота→Соль.

Изучая углеводороды, мы убедились в их разнообразии, которая обусловлена способностью атомов Углерода образовывать молекулы линейного, разветвленного, циклического строения; сочетаться между собой с помощью простых и кратных связей. А еще — образовывать гомологические ряды и изомеры.

Сравнив общие формулы алканов, алкенов и алкинов, можно заметить, что они отличаются количеством атомов Водорода в молекулах. Итак, реакциями гидрирования и дегидрирования можно переходить от одного класса углеводородов к другому. Существует также связь между насыщенными, ненасыщенными углеводородами и бензолом. Так, из метана реакцией дегидрирования можно получить ацетилен. А с него реакцией тримеризации добыть бензол:

Итак, при всем разнообразии углеводородов между ними существует взаимосвязь, что отражается во взаимных превращениях веществ. Это открывает огромные возможности для химического синтеза.
Вещественный мир природы чрезвычайно разнообразен, и вместе с тем все вещества взаимосвязаны. Генетическая связь между органическими и неорганическими веществами заключается, прежде всего, в том, что органические вещества можно добыть из неорганических. Например, при нагревании

Читайте также:  Действие концентрированной азотной кислоты на металлы

неорганического вещества цианата аммония образуются органическое вещество мочевина (NH2)2CO:

Ярким доказательством существования генетической связи между органическими и неорганическими веществами являются также круговорот биогенных элементов в природе. Следовательно, все вещества генетически связаны между собой. Генетическая связь заключается в том, что каждое вещество может химически взаимодействовать с веществами других классов. Органические вещества могут взаимодействовать с неорганическими. Их можно синтезировать из неорганических и превращать в неорганические.

В органической химии также следует различать более общее понятие — генетическая связь и более частное понятие генетический ряд. Если основу генетического ряда в неорганической химии составляют вещества, образованные одним химическим элементом, то основу генетического ряда в органической химии (химии углеродных соединений) составляют вещества с одикиконым числом атомов углерода в молекуле. Рассмотрим генетический ряд органических веществ, в который включим наибольшее число классов соединений:

Каждой цифре над стрелкой соответствует определенное уравнение реакции (уравнение обратной реакции обозначено цифрой со штрихом):

Контроль знаний:

1.Дать определение амидной связи.

2. Дать характеристику структурам белка, составу аминокислот.

3.Какие элементы входят состав белка?

4.Опишите физические и химические свойства белков.

5.Какие вещества образуются при гидролизе белков?

6.Укажите число возможных изомерных аминов, имеющих молекулярную формулу СзН9N: а) два; б) три; в) четыре; г) пять.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ:

Проработать: Л1. Стр.169-173, Л1. Стр.174-177,178-183,пересказ конспекта лекции №14.

Лекция № 15.

Тема: Химия в повседневной жизни. Правила безопасной работы со средствами бытовой химии. Бытовая химическая грамотность. Химическое загрязнение окружающей среды и его последствия.

Основные понятия и термины по теме: правила безопасной работы со средствами бытовой химии, понятие бытовой химической грамотности.

План изучения темы

(перечень вопросов, обязательных к изучению):

2.Правила безопасной работы со средствами бытовой химии. Бытовая химическая грамотность.

3.Химическое загрязнение окружающей среды и его последствия.

Содержание лекции:

В любой отрасли человеческой деятельности мы неизбежно соприкасаемся с веществами и используем их свойства и взаимодействие между собой. Химия, обладая огромными возможностями, умножает плодородие почвы, создает невиданные ранее материалы, облегчает труд человека, экономит время, создает ему уют и комфорт, одевает, сохраняет его здоровье, изменяет внешность людей. Использование людьми достижений современной химии требует общей культуры, большой ответственности и знаний.

Бытовые химикаты.

К товарам бытовой химии относят клеи, абразивные материалы, средства для стирки и мытья, средства для чистки, лакокрасочные товары, средства по уходу за жильем. предметами быта, садом и огородом и др.
Клеи — это полимеры, или соединения на их основе, применяемые для соединения различных материалов. Действие клея основано на образовании между ними и клюющим материалом адгезии. В состав клея входят полимеры (клеящие вещества), растворители, наполнители, пластификаторы и др. Безопасность клея зависит от свойств полимеров, растворителей, пластификаторов и др. Функциональных свойств клеев относят их клеящую способность, термическую и химическую устойчивость и универсальность. Надежность определяется долговечностью склеенных соединений, хранением клеев и др. Эластичные свойства зависят от их цвета, прозрачности, упаковки, четкости маркировки.

Косметика, духи, растворители, лекарства, пищевые добавки, пестициды (препараты для сельского хозяйства), средства бытовой химии — это все химикаты. Полный учет и оценка качества химикатов никогда не проводились.
Ежегодно к торговле поступают одна-две тысячи новых названий химикатов, большинство из которых не проходят предварительной апробации и не получают оценки к возможного влияния на окружающую среду. Данные, необходимые для полной оценки воздействия на окружающую среду, здоровье людей, охватывают всего 10% пестицидов, 18% лекарств, 80% химических веществ, используемых в торговле и технологических процессах, не всесторонне проверено на токсичность.

Ряд химикатов ежегодно изымается из продажи после испытаний национальными контрольными органами. В развитых странах учреждения, которые осуществляют контроль за химическими веществами, обмениваются результатами исследований и сообщают о новых ограничениях в ассортименте химикатов. Импортеры среди стран, не включены в эту систему и не получают соответствующей информации. Они также не имеют собственной службы контроля (к тому же имеет место контрабанда химикатов). Вследствие недостаточной информированности персонала предприятий и населения о токсичные вещества, отсутствия соответствующей маркировки, нередко наблюдается нарушение гигиенических и экологических требований во время их использования на производстве и в быту, что приводит к острым и хроническим отравлениям, загрязнения окружающей среды. Покупая химикаты, обращайте внимание на наличие экологической маркировки. Пусть этот указатель станет для вас не менее важным, чем эффективность и стоимость химиката.

Во время использования химикатов в своей квартире защищайте органы дыхания, по крайней мере, повязкой, а в случае использования лаков, клеев и «сильных» растворителей — респиратором или противогазом, защищайте руки резиновыми перчатками. Все, что стираете, чистите, моете, используя средства бытовой химии, прополощите достаточным количеством проточной воды. Остатки этих веществ на белье, панелях, т.п. в виде микрочастиц: попадают в органы дыхания и пищеварения и могут вызвать аллергии, постепенно провоцировать развитие хронических заболеваний, нарушения обмена веществ и т.д.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл
Adblock
detector