Белтъците може да се отделят от разтвора под формата на утайки. Утаяването на белтъците бива обратимо и необратимо. В резултат на необратимото утаяване белтъците денатурират и падат в утайка.
Белтъците загубват нативните си биологични и физикохимичи свойства. Необратимо утаяване на белтъците предизвикват соли на тежки метали, киселини, нагряване при висока температура и др.
1. Утаяване на белтъци със соли на тежки метали.
Белтъците се утаяват лесно със соли на тежки метали (олово, мед, сребро, живак и др.). Това се обуславя от факта, че тези метали образуват комплекси с SH-групите, или неразтворими соли, което води до изменение на структурата на белтъците. За разлика от изсолването с неутрални соли (обратимо утаяване), където са необходими високи концентрации на солите, при утаяването със соли на тежки метали са достатъчни съвсем ниски концентрации на солите. Когато се използва оловен ацетат и меден сулфат, добавянето на по-големи количества от тези соли предизвиква разтваряне на първоначално образуваната утайка. Това се обяснява с адсорбцията на излишните йони на метала и презареждането на молекулата на белтъка, по-точно на йоннобелтъчния комплекс, в резултат на което в разтвора преминава комплекс от изменения белтък с метала.
Благодарение на този механизъм добавянето на достатъчно количество натриев хлорид към такъв комплекс предизвиква разтваряне на утайката от живачни съединения на белтъците. Свойството на белтъците да се свързват с тежките метали се използува в медицинската практика. При отравяне със соли на тежки метали, докато тези соли не са успели да се абсорбират от организма, се дават белтъци (мляко, яйца), които се свързват с тежките метали и ги отстраняват от организма.
Реакциите за утаяване на белтъци със соли на тежки метали се използуват за освобождаване на течности от белтъци.
2. Утаяване на белтъци с киселини.
Концентрираните неорганични киселини (с изключение на Н3Р04) предизвикват денатурация и необратимо утаяване на белтъците в разтвор вследствие на неутрализация на заряда на белтъчните молекули и дехидратация на колоидните мицели.
При по-продължително въздействие сярната (H2S04) и солната (НСl) киселина предизвикват частична хидролиза на белтъчната утайка и тя постепенно изчезва. Процесът на разтваряне на утайката при утаяване с концентрирана азотна киселина (HN03) е много бавен. Затова утаяването на белтъци с азотна киселина намира широко приложение в лабораторната практика за откриване на белтъци в биологични течности.
Много органични киселини също утаяват белтъците в разтвор. Трихлороцетната киселина (ТХО) и сулфосалициловата киселина са много чувствителни и специфични реактиви за утаяване на белтъци. ТХО в концентрация 2,5 до 5%-ен воден разтвор се използува за получаване на безбелтъчен филтрат в микрохимичния количествен анализ. Тя утаява целите белтъчни молекули. ТХО може да се отстрани от разтвора чрез кипене, защото се разлага на летливи вещества, които излитат от разтвора.
Сулфосалициловата киселина се използува широко в клиничната лабораторна практика за откриване на белтъци в биологични течности, например в урина при бъбречни заболявания.
3. Утаяване на белтъци при загряване.
Почти всички белтъци се денатурират при нагряване. Това се обяснява с факта, че под влияние на високата температура се разрушават връзките, стабилизиращи нативната структура на белтъка. Едни белтъци денатурират при температура около 50°С, а други издържат на продължително загряване. При денатурация белтъците лесно коагулират и преминават в неразтворимо състояние. Денатурацията протича постепенно и се ускорява с повишаване на температурата, затова краткотрайно нагряване невинаги води до пресичане.
Механизмът на топлинната коагулация е свързан с преустройство в белтъчната молекула, в резултат на което белтъкът загубва разтворимостта си и нативните си свойства. Денатурацията протича постепенно и се ускорява с повишаване на температурата, затова краткотрайно нагряване не винаги води до пресичане.
Присъствието на соли и по-голямата концентрация на водородни йони играе голяма роля за пресичането на белтъците при нагряване.
Белтъците коагулират най-пълно и бързо в изоелектричния си пункт, т. е. при такова рН, когато колоидните частици на белтъка стават електронеутрални и най-слабо устойчиви.
В силно кисела или силно алкална среда белтъците обикновено не се утаяват при нагряване, защото се зареждат положително или отрицателно и стават устойчиви. При нагряване в силно кисела среда белтъците могат да коагулират само, когато се прибави достатъчно количество неутрални соли.
Указания за практическа работа:
1. Утаяване на белтъци със соли на тежки метали
А/ Необходими материали: Белтъчен разтвор, 5%-ов разтвор на Pb(CH3COO)2, 5%-ов разтвор на CuSO4, 3%-ов воден разтвор на АgNO3.
Б/ Ход на анализа: В три епруветки се налива по 2 ml белтъчен
разтвор. В първата епруветка се прибавя на капки разтвор на
Pb(CH3COO)2, във втората — CuSO4, а в третата — разтвор на АgNO3. Във всички епруветки се образува утайка. В епруветките се прибавя излишък от съответните соли. Наблюдавайте в кои епруветки се разтварят образуваните утайки.
2. Утаяване на белтъци с киселини
А/ Необходими материали: к.HCl, к. H2SO4, к. HNO3, 3%-ов воден
разтвор на трихлороцетна киселина (20% сулфосалицилова киселина), разтвор на белтък.
Б/ Ход на анализа: В три епруветки се налива по 1 ml киселина: в първата — к.HNO3, във втората — к.HCl, в третата — к. H2SO4.
Внимателно по стените на всяка епруветка се добавя равен обем от белтъчния разтвор. На границата между двете течности се образува пръстен от белтъчната утайка. Eпруветките се разклащат и се следи разтваряне на утайката (излишък от киселина).
В отделна епруветка се налива 1 ml белтъчен разтвор и се прибавя трихлороцетна киселина (20% сулфосалицилова киселина). Образува се утайка. Добавя се излишък от киселина и се следи за разтваряне на утайката.
3. Утаяване на белтъци при загряване
А/ Необходими материали: 2%-ов разтвор на яйчен белтък, 1%-ов разтвор на CH3COOH, 10%-ов разтвор на NaOH, наситен разтвор на NaCl.
Б/ Ход на анализа:
В пет епруветки се поставят по 10 капки 2%-ов разтвор на яйчен белтък.
Първата епруветка се загрява до кипване. Разтворът помътнява от образуващата се утайка.
Разтворът във втората епруветка също се нагрява до кипене и се подкиселява чрез прибавяне на 1 капка 1%-ов разтвор на CH3COOH. След известно време пада утайка. Частиците на белтъка губят заряда си, тъй като се приближават към изоелектричната си точка.
В третата епруветка се прибавя 1 капка 10%-ов разтвор на CH3COOH
и пробата се нагрява до кипене. Утайка не се образува, защото в кисела среда белтъчните молекули придобиват положителен заряд.
В четвъртата епруветка се прибавя 1 капка 10%-ов разтвор на CH3COOH и
1 капка наситен разтвор на NaCl. При кипене пада утайка от белтъка. Na+и Сl-се конкурират с белтъчните молекули за хидратационната обвивка, отнемат я и неутрализират заряда на оголените молекули.
В петата епруветка се прибавя 1 капка 10%-ов разтвор на NaOH. При кипене не се образува утайка, защото белтъкът е зареден отрицателно.
Здравословни и безопасни условия на труд
1. NaOH е силно корозивна. Предизвиква тежки изгаряния. Може да предизвика сериозни трайни увреждания на очите. Опасна е при поглъщане, контакт с кожата или при вдишване на прах.
Меден (II) сулфат е опасен при поглъщане.
2. АgNO3 - Корозивен, опасен за околната среда, предизвиква изгаряния. Оставя тъмни петна при допир с кожата.
3. к.HCl, к. H2SO4, к. HNO3 - Контактът може да причини сериозни изгаряния и трайно увреждане. Риск от ослепяване! При попадане на веществото в очите, да се измият обилно с течаща вода , като клепачите се държат отворени. Задължително е да се потърси незабавно лекарска помощ. Не се налива вода към концентрирана киселина!
4. Спазвайте правилата за безопасна работа при нагряване със спиртна лампа.
Въпроси и задачи
1.Отчетете резултатите в табличен вид и направете изводи.
2.В кои епруветки се разтварят образуваните утайки при прибавяне на излишък от съответните соли? Обяснете резултатите.
3. Защо млякото се използва като противоотрова при отравяне със соли на тежки метали?
4. При прибавяне на излишък от кои киселини се разтварят образуваните утайки? Обяснете резултатите.
5. Какви промени настъпват в белтъчните молекули при висока температура? Защо неутралните соли улесняват утаяването на белтъците при нагряване?
6. Обяснете минималната разтворимост на белтъците в изоелектричната им точка.
За любознателните:
За утаяване на белтъци можете да прочетете тук.
