Физико-химические механизмы высаливания белков. Способы обратимого осаждения белков, их дальнейшая очистка методом диализа

.Высаливание — добавление солевых растворов (Na2SO4, (NH4)2SO4). Анионы и катионы соли взаимодействуют с зарядами белка и, в результате, за-ряд исчезает, и соответственно, исчезает взаимоотталкивание молекул. Одновременно пропадает гидратная оболочка. Это ведет к «слипанию» молекул и осаждению. Так как белки плазмы крови отличаются по размерам, заряду, строению, то

можно подобрать такие количества соли, которые вызовут осаждение менее устойчивых белков, пока другие еще будут растворены.

Например, таким способом можно определять соотношение альбумины/глобулины. Альбумины, как более полярные молекулы, остаются в растворенном состоянии при 50% насыщении раствора нейтральными солями, в то время как глобулины в этих условиях уже осаждаются. В норме соотношение равно 1,5-2,3. 19

Однако, не следует забывать, что при низких концентрациях соли способны взаимодействовать с ионными группами белков, отвечающих за внутримолекулярные взаимодействия, приводить к их раскрытию и повышать растворимость.

2. Осаждение водоотнимающими средствами (ацетон, этанол) При этом происходит лишение белка гидратной оболочки, но не заряда, растворимость несколько снижается, но денатурации не наступает

Например, антисептическое действие этанола.

2. В чем состоит биологическое значение карнитина? Опишите выполняемую им в клетках функцию.

Карнитин это витаминоподобное вещество, выполняющее ряд функций в организме человека

Дело в том, что так необходимые для поддержания внутриклеточной энергии жирные кислоты не могут самостоятельно проникнуть внутрь митохондрии. В качестве их переносчика и выступает карнитин. Он как бы играет роль истопника при этой внутриклеточной печке. Его значение в этом смысле настолько велико, что любой недостаток этого вещества отрицательно сказывается на жизнедеятельности фактически всех органов и систем.
Карнитин в своей естественной форме (т.н. L-карнитин) присутствует практически во всех органах и тканях человека, причем в наибольших количествах там, где избыток энергии необходим для поддержания нормальных функций организма (мышцы, сердце, мозг, печень, почки). Потребность в карнитине индивидуальна (в среднем 200-500 мг в сутки для взрослого человека), значительно повышается (в 4-20 раз) при умственных, физических и эмоциональных нагрузках, заболеваниях и функционально особых состояниях (стресс, беременность, кормление грудью, спорт и т.п.). Недостаток или нарушение усвоения L-карнитина в мышцах или клетках сердца приводят к ухудшению процессов β–окисления, что вызывает различные мышечные или сердечные болезни.
L-Карнитин принимает участие не только в метаболизме жиров. Даже в тех случаях, когда энергия поступает за счет белков и углеводов, он вносит свой вклад в соответствующие метаболические реакции. Однако, в первую очередь L-карнитин важен для метаболизма жиров и без него жирные кислоты не смогут превратиться в энергию.
Другая важная функция карнитина заключается в его способности очищать организм. Он образует соединения с различными токсинами – продуктами обмена веществ. Эти комплексы затем выводятся из организма через почки.

3. Обмен железа: всасывание, транспорт кровью, депонирование. Нарушения обмена железа – железодефицитная анемия.

Железо в организме находится в составе

• примерно 25% всего железа в запасной форме (в комплексе с белком ферритином) в селезенке, костном мозге, печени;

• в миоглобине и других внутриклеточных гемопротеинах (каталаза, цитохромы и пр);

• только 0,1% железа находится в плазме крови;

• в составе гемоглобина – около 2/3 всего количества.

Суточная потребность

мужчины 10 мг женщины 20 мг

при лактации 30-40 мг

при беременности 40-50 мг

Пищевые источники (в 100 г)

Растительная пища Животная пища Морская капуста 16 мг Печень 11-15 мг Какао 12,5 мг Мясо 2-4 мг

Шиповник 12 мг Яйца 3 мг Отрубной хлеб 11 мг Гречка 8 мг Свежие белые грибы 5 мг Яблоки 0,22 мг

Всасывание

При попадании в желудок под действием HCl желудочного сока железо высвобождается из элементов пищи. Всасывание происходит в проксимальном отделе тонкого кишечника. При этом железо должно быть в виде двухвалентного иона, в то же время с пищей поступает преимущественно трехвалентное железо. Для восстановления Fe3+ в Fe2+ используется аскорбиновая кислота. Только железо мясных продуктов находится в двухвалентной гемовой форме, и поэтому хорошо всасывается. Железо мясных продуктов усваивается на 20-30%, из яиц и рыбы - на 10-15%, из растительных продуктов - на 1-5%. Наличие в пище фитиновой кислоты (сухие завтраки, растительные продукты), кофеина (чай, кофе, напитки), фосфатов, танина (чай), оксалатов (растительные

продукты) ухудшает всасывание железа.

Метаболизм железа

После всасывания железо либо откладывается в клетках кишечника в составе ферритина (Fe3+), либо сразу попадает в кровоток и в комплексе с трансферрином (Fe3+) переносится в печень, костный мозг или другие ткани, где также связывается с ферритином. Вне связи с белками железо очень токсично, так как запускает свободно-радикальные реакции с образованием активных форм кислоро-

да. При недостаточности железа в организме в первую очередь используется:

• железо из депо (ферритин),

• затем в клетке снижается количество гемопротеинов до жизнеспособного минимума,

• далее истощаются запасы сывороточного железа (трансферрин),

• в последнюю очередь страдает синтез гемоглобина.

Таким образом, железодефицитная анемия является проявлением крайнего дефицита железа и концентрация гемоглобина крови не должна быть критерием обеспеченности организма железом!

Выведение

В сутки обычные потери железа составляют 1-2 мг и происходят несколькими путями:

• с желчью

• вместе со слущивающимся эпителием ЖКТ

• десквамация кожи

• выпадение волос, срезание ногтей

Женщины

У женщин детородного возраста основные потери вызывают менструальные кровотечения. Известно, что около 20% женщин теряет 20 мл крови, 70% - 40-60 мл крови, 5% - 100 мл, 5% - 200 мл крови за цикл. Учитывая, что в 1 мл крови находится около 0,7 мг железа, потери железа составляют от 14 мг до 140 мг. Во время беременности мать отдает ребенку 300-500 мг железа, особенно активно это происходит на 28-32 неделях, когда ребенок забирает у матери по 22 мг в неделю. При лактации потери железа у матери составляют 11-12 мг/сут.

Мужчины

У мужчин основной причиной железодефицитных состояний являются кровопотери через ЖКТ. К сожалению, методы определения скрытой крови в кале низкочувствительны и позволяют обнаружить крови только при ее количестве свыше

15 мл (10,5 мг железа) в суточной порции кала.

Симптомы железодефицита

Недостаточный синтез цитохромов и нарушение доставки кислорода к тканям (при снижении содержания гемоглобина) вызывает ряд специфических и неспецифических симптомов:

• ухудшение внимания и памяти у детей и взрослых,

• иногда детская гиперактивность,

• уплощение, неровность и ломкость ногтей, появление исчерченности, белых пятен и полосок на ногтях,

• выпадающий и секущийся волос,

• поражение эпителия, проявляющееся в сухости и трещинах кожи рук и ног,

• неинфекционный ларингофаринготрахеит (гиперемия и охриплость), что дезориентирует врача,

• мышечная слабость: - общая утомляемость, - недостаточное сокращение сфинктеров мочевого пузыря, при этом характерным признаком является выделение нескольких капель мочи при резком кашле, смехе, чихании, - недостаточное сокращение сфинктеров пищевода, что позволяет забрасываться соляной кислоте в пищевод и вызывать изжогу, 10

• атрофический гастрит - может быть как причиной, так и следствием железодефицита, половина больных гастритом имеет недостаток железа,

• обострение ИБС и других сердечно-сосудистых заболеваний, так как усиливает гипоэнергетическое состояние клеток (снижение содержания цитохромов в миокардиоцитах),

• извращение обонятельных предпочтений - нравится запах краски, бензина, выхлопных газов, резины, мочи,

• извращение вкусовых предпочтений - больные едят мел, штукатурку, уголь, песок, мясной фарш, лед.

По данным ВОЗ за 2002-2003 г.г. количество больных анемиями на Земле достигло 1.970.300.000 человек, из них 90% составила железодефицитная анемия. в западных странах недостаток железа имеется у 15-20% населения, в России и развивающихся странах – у более чем 50%. Дети, страдавшие железодефицитными анемиями в 4 месяца, и получившие ее адекватную коррекцию к 1 году отставали от сверстников в интеллектуальном развитии – IQ=94 балла, против 104 баллов в контроле, физическом развитии – 86 баллов против 96. В пятилетнем возрасте отставание еще сохранялось.

4. Задача. Будут ли у пациента обнаруживаться признаки недостаточности аспартата, если его рацион богат аланином, но беден аспартатом? Аргументируйте ответ.

Не будет. Возможно превращение аланин – ПВК – оксалоацетат – аспартат.