Właściwości białek

Kierując wąski strumień światła na zlewkę z roztworem wodnym białka jaja kurzego, zauważamy rozpraszanie się światła. Zjawisko to nazywamy efektem Tyndalla. Świadczy ono o tym, że białko tworzy z wodą roztwór koloidalny.

RdlgjlUEfRmoS

Na ilustracji przedstawiony został efekt Tyndalla. Na zlewkę z roztworem wodnym białka jaja kurzego skierowano od lewej strony wiązkę światła przy użyciu czarnej latarki. Światło uległo rozproszeniu tworząc charakterystyczny „stożek”, którego podstawa znajdowała się na prawej ściance zlewki.

Jakie właściwości ma roztwór białka jaja kurzego?

Dodanie nasyconego wodnego roztworu chlorku sodu (soli kamiennej) do białka jaja kurzego spowodowało wytrącenie białego kłaczkowatego osadu, który rozpuścił się w wodzie.

Zaobserwowany proces wytrącania się osadu nazywamy koagulacją. W tym wypadku proces ten okazał się odwracalny – po dodaniu wody, osad się rozpuścił. Zaobserwowane przez Ciebie w doświadczeniu $1$ zjawisko koagulacji odwracalnej to wysalanie. Na poniższej grafice zilustrowano przebieg wysalania białka po wprowadzeniu do niego stałego chlorku sodu.

Proces wysalania białek zachodzi pod wpływem soli niektórych metali (głównie metali lekkich), między innymi sodu, magnezu i litu, a także niektórych soli amonowych (np. siarczanu($\text{VI}$) amonu).

Zjawisko otaczania cząsteczek białek cząsteczkami wody nazywamy hydratacją. Po wprowadzeniu soli (chlorku sodu) do takiego układu, cząsteczki wody odrywają się od cząsteczek białka i otaczają jony – kationy sodu i aniony chlorkowe.

Pochodzą one z dysocjacji elektrolitycznej soli. Tym samym cząsteczki białka zbliżają się do siebie (łączą się w większe skupiska), co obserwujemy jako „wytrącający się” osad.

Jeżeli do takiego układu wprowadzimy dodatkową porcję wody, cząsteczki białka na powrót odzyskają otoczkę hydratacyjną (wodną), a my zaobserwujemy zanikanie osadu. Zwróć uwagę, że podczas wysalania białka jego struktura przestrzenna nie zostaje naruszona. Dlatego po dodaniu wody możliwe jest omówione przejście białka do pierwotnej postaci.

Ciekawostka

Proces wysalania białek jest często wykorzystywany w celu konserwowania niektórych produktów spożywczych. Przykładowo wykorzystuje się go do konserwowania śledzi. Być może spotkałaś/spotkałeś się kiedyś z solonymi śledziami? Przygotowuje się je zalewając wodnym roztworem chlorku sodu (soli kuchennej/kamiennej) z niewielkim dodatkiem cukru. Solony śledź jest twardy – zawarte w nim białko ulega koagulacji pod wpływem działania soli. Przed spożyciem należy moczyć śledzie w wodzie przez przynajmniej $24$ godziny, tak by odwrócić proces koagulacji i pozbyć się ze śledzi nadmiaru soli. Po wymoczeniu, śledzie należy jeszcze dokładnie wypłukać.

R1DzVf9w3Apwp

Na zdjęciu znajduje się biały talerz w żółte kwiaty, a na nim ułożone są cztery roladki ze śledzi, przebite wykałaczkami.

Czy i w jakiej sytuacji dochodzi do trwałego zniszczenia struktury białka?

We wszystkich probówkach białko ścięło się, wytrącając osad. Po dodaniu wody nie zaobserwowano zmian – osad się nie rozpuścił.

Obserwowane nieodwracalne ścinanie się białka to proces denaturacji, podczas. którego białko zmienia pierwotne właściwości fizykochemiczne. Dzieje się tak na skutek zniszczenia struktury przestrzennej białka – czwartorzędowej (o ile białko takową posiada), trzeciorzędowej oraz drugorzędowej. W procesie denaturacji zostaje zachowana jedynie pierwszorzędowa struktura białka, a więc rodzaj i kolejność połączenia aminokwasów w pojedynczym łańcuchu białkowym. Jak już wspomniano, denaturacja na ogół jest procesem nieodwracalnym, co jest spowodowane tym, że białko nie może samoistnie odzyskać swojej struktury przestrzennej.

Czynnikami powodującymi denaturację białka są między innymi:

• sole metali ciężkich (np. sole miedzi($\text{II}$), rtęci($\text{II}$), baru, kadmu($\text{II}$), ołowiu($\text{II}$)), a konkretnie jony metali ciężkich;

• stężone kwasy i zasady (np. kwas chlorowodorowy, kwas siarkowy($\text{VI}$), wodny roztwór wodorotlenku sodu);

• etanol i metanol;

• wysoka temperatura;

• promieniowanie.

Wysoka temperatura (minimum $40°\text{C}$) to fizyczny czynnik, który powoduje denaturację białka. Pozostałe wymienione powyżej czynniki to czynniki chemiczne.

Proces denaturacji białka, na skutek działania podwyższonej temperatury, obserwujemy na co dzień podczas termicznej obróbki żywności (np. podczas smażenia jajecznicy). Ubijając pianę z białek jaja kurzego (za pomocą miksera) również doprowadzamy do denaturacji białka, spowodowanej działaniem czynnika fizycznego.

Denaturacja białek kojarzona jest często z żywnością. Jednak proces ten ma dużo szersze znaczenie. W poniższej galerii zdjęć znajdują się przykłady procesów denaturacji białek z życia codziennego.

R119X7SzVlBND

Na zdjęciu przedstawiona jest jajecznica posypana szczypiorkiem, a obok niej znajdują się dwie pszenne bułki. Obok leży srebrny widelec.

RfjNN5VKN1Gpv

Na ilustracji znajduje się umieszczony na ruszcie w piekarniku kurczak o złocistobrązowej barwie.

RHJmuYumqnos8

Na ilustracji przedstawiony jest tort bezowy przełożony białym kremem i udekorowany owocami: truskawkami, jeżynami i borówkami, a także listkami mięty. Znajduje się on na białym talerzu trzymanym przez osobę w czarnej koszuli.

RJWT2JRhpfV52

Na ilustracji znajdują się kolejno od lewej: białe maseczki ochronne, jasnoniebieski płyn do dezynfekcji w buteleczce z dozownikiem, następnie niebieskie maseczki chirurgiczne, a poniżej dwie buteleczki z zielonym i przezroczystym płynem, trzy puste buteleczki, dwie probówki i oparta na nich pusta strzykawka.

RtWidrG1fyDJJ

Na ilustracji znajdują się ustawione rzędami butelki napojów alkoholowych z kolorowymi etykietami.

R1SsWqjslWkxE

Na ilustracji znajdują się ułożone w szarym pudełku, na niebieskiej podstawce, przyrządy chirurgiczne.

RJVrk6iVsPVbz

Na ilustracji przedstawiony jest widok na plażę i morze z lotu ptaka. W górnej części grafiki znajdują się turkusowe, spienione fale morskie, poniżej jest szeroki pas mokrego piasku, a na dole grafiki znajdują się rozstawione na suchej plaży niebieskie parasolki oraz leżaki wraz z wypoczywającymi na nich ludźmi.

RMeQbm6cUfeYv

Na ilustracji przedstawiona jest stojąca na drewnianej powierzchni szklana butelka zatkana korkiem. Znajdująca się w niej substancja ma kolor ciemnoniebieski, a na jasnobrązowej etykiecie butelki widnieje napis Poison oraz rysunek czaszki.

Ciekawostka

Podczas gotowania rosołu nie należy wkładać mięsa do wrzącej wody. Wysoka temperatura spowoduje denaturację białka na powierzchni mięsa. Uniemożliwi to przedostanie się wartościowych składników mięsa do wywaru.

R141F1BvOK7hG

Na ilustracji znajduje się widok z góry na białą miskę z rosołem posypanym natką pietruszki. Po prawej stronie miski leży połyskująca na złoto łyżka.

Podsumowanie

• Białko, pod wpływem soli metali lekkich (np. chlorku sodu) i niektórych soli amonowych, ulega koagulacji odwracalnej. Struktura przestrzenna białka nie ulega naruszeniu w wyniku tego procesu, więc po dodaniu wody wytrącony osad białka się rozpuszcza. Proces ten nazywamy wysalaniem.

• Denaturacja białka jest zwykle procesem nieodwracalnym, podczas którego struktura przestrzenna białka (czwartorzędowa, trzeciorzędowa oraz drugorzędowa struktura białka) zostaje zniszczona.

• Czynniki, które powodują denaturację białka, dzielimy na czynniki fizyczne (np. wysoka temperatura, promieniowanie UV i gwałtowne wytrząsanie) oraz chemiczne (np. sole metali ciężkich, stężone kwasy i zasady oraz etanol).

Słownik