Молекулярная масса казеина – Казеин — Википедия

Казеин молекулярный вес — Справочник химика 21

    Альбумины от других протеинов отличаются сравнительно низки№ молекулярным весом так, по Зеренсену молекулярный вес яичного альбумина, определенный по осмотическому давлению и по Сведбергу— скоростью седиментации, равен 34 000—34 500. Молекулярный вес альбумина кровяной сыворотки равняется приблизительно 15000-Молочный, или лактоальбумин, мало изучен, и количество его в молоке незначительно (0,1%). В растениях альбумины встречаются в небольшом количестве. Для пластических масс имеет значение лишь альбумин кровяной сыворотки, так как два других животных альбумина,, ввиду их высокой пищевой ценности, не могут служить сырьем для пластических масс. Молочный альбумин в СССР при получении-казеина из молока в настоящее время не выделяется, он идет в отход, вместе с остальными веществами снятого молока. Но если бы даже удалось организовать у нас рациональную переработку молочных, отходов с получением других продуктов, кроме казеина и, в частности, лактоальбумина, то использование его конечно должно итти по пищевой линии, так как в составе молочного альбумина имеется до 7 /(к триптофана, значительно больше, чем в других белковых веществах В отличие от прочих аминокислот, триптофан не может быть синтезирован организмом животного и должен быть введен извне. Потребность молодого растущего организма в этой аминокислоте очень, значительна, и поэтому молочный альбумин должен утилизироваться прежде всего для пищевых целей- Табл. 14 дает аминокислотный состав альбуминов.  
[c.191]

    Все белки денатурируются под действием кислот или при нагревании, что проявляется в коагуляции и уменьЩенин растворимости, а также в потере специфических биологических свойств. Определение молекулярного веса белков является трудной задачей. Исходя из содержания железа в гемоглобине крупного рогатого скота, было найдено, что молекулярный вес этого белка лежит в пределах 16 000— 17 000. Молекулярный вес казеина, определенный по содержанию легко отщепляющейся серы, равен 16 000 и т. д. Подобные выводы, однако, справедливы лншь прн том условии, что данный белок однороден и содержит в своей молекуле только один атом того элемента, который используется для расчета молекулярного веса. Криоскопическое определение молекулярного веса затрудняется тем, что даже растворимые белки образуют коллоидные растворы наблюдаемое малое понижение точки плавления соответствует большому весу мицеллы. Более подходящими являются методы, основанные на определении скорости диффузии и вязкости. Помимо них практическое значение приобрел предложенный Сведбергом способ определения велич1п-1ы частиц по скорости седиментации в ультрацентрифуге. 
[c.396]

    Примером сложной дисперсной системы может служить молоко, основными составными частями которого (не считая воды) являются жир, казеин и молочный сахар. Жир находится в виде эмульсии и при стоянии молока постепенно поднимается кверху (сливки). Казеин содержится в виде коллоидного раствора и самопроизвольно не выделяется, но легко может быть осажден (в виде творога) при подкислении молока, например, уксусом. В естественных условиях выделение казеина происходит»при скисании молока. Наконец, молочный сахар находится в виде молекулярного раствора и выделяется лишь при испарении воды. 

[c.154]

    Так, соотношение полуосей молекул казеина равно 10—12 (pH ж 12) при молекулярном весе 30 ООО, для макромолекул желатины соотношение полуосей равно 50—70 при Мцг = 70 ООО, для яичного альбумина после денатурации соотношение полуосей [c.132]

    Молекулярный вес казеина зависит от многих условий происхождения казеина, методов получения, pH среды и т. д. При соответствующем фракционировании могут быть получены фракции с более или менее постоянным молекулярным весом. [c.451]

    Соединения казеина с кислотами, основаниями и солями. Строение молекулы казеина до сих пор не выяснено. Несмотря на целый ряд. поверочных сопоставлений, нельзя утверждать, что молекулярный вес казеина соответствует индивидуальной молекуле, скорее казеин надо рассматривать как агрегат молекул, как мицеллу, соединенную силами вторичных валентностей отсюда и реакции его с кислотами и-основаниями нельзя рассматривать только в свете простых стехиометри-ческих отношений. Реакции казеина с кислотами, основаниями и солям соответствуют также поверхностно адсорбционным связям, а не только чисто химическим. Эти реакции не только образуют некоторые химические соединения, но и влияют на коллоидное состояние казеина. 

[c.63]

    Наименьший возможный молекулярный вес казеина можно высчитать косвенным путем — по количеству какой-нибудь составной части белковой молекулы. [c.63]

    Хо и сотр. [88, 89] наблюдали ЯМР в а-казеине (молекулярная масса около 27300) и в фосвитине. Последний белок содержится в желтке куриного яйца его молекулярная масса не определена, но минимальное значение составляет около 45000. Он содержит около 10% фосфора, т. е, приблизительно 119 фосфатных групп, и приблизительно столько же остатков серина. На основании значений констант спин-спинового взаимодействия Н— Р и того факта, что наблюдается уменьшение зкранирования Р при повышении pH, был сделан вывод о том, что в обоих белках атомы фосфора входят в состав серинмонофосфата. [c.386]

    Многие традиционные технологии пищевой промышленности основаны на изменении структуры белков, что позволяет получать продукты разной текстуры. Наиболее известными примерами являются клейковина, а также казенны. Так, при хлебопечении замешивание теста из муки с водой и солью изменяет структуру клейковины и вызывает образование упругой и растяжимой белковой сети, в которую заключены крахмальные зерна. От реологических характеристик этой белковой сети зависят важнейшие свойства теста, а также конечное качество хлеба. Среди участвующих здесь молекулярных механизмов важную роль, по всей видимости, играют окисление за счет кислорода воздуха сульфгидрильных групп клейковины и перекомбинация дисульфидных мостиков. В процессе сыродельного производства молоко претерпевает изменения и переходит из жидкого в твердое состояние. Это преобразование связано с дестабилизацией мицелл казеина под действием сычужного фермента химозина или молочнокислого брожения. В этом случае происходит образование белкового геля, свойства которого тесно связанные с условиями получения геля, предопределяют правильный ход процесса созревания и конечное качество сыра. 

[c.528]

    НЫ отвечать следующим требованиям 1) отсутствие взаимодействия с белками, 2) низкая молекулярная масса, 3) наименьшее возможное различие между рК и р/, 4) хорошая электропроводность, 5) наименьшее возможное поглощение света в области УФ-поглощения белков, 6) равномерное распределение зон р/ амфолитов, 7) максимальное количество различных значений р/. Сначала в качестве амфолитов использовались лишь вещества, химически близкие белкам, т. е. различные типы частично расщепленных белков гидролизаты гемоглобина, обессоленные препараты пептона или, что более удобно, гидролизаты казеина и лактальбумина. Эти смеси можно применять в тех случаях, когда определению не мешает их пептидная природа. Когда требуется более тонкое изменение р/ и более близкий к линейному градиент, следует применять электролиты-носители, предложен- 

www.chem21.info

КАЗЕИНЫ — Большая Медицинская Энциклопедия

КАЗЕИНЫ (лат. caseus сыр) — гетерогенная группа фосфопротеидов молока, одни из наиболее ценных пищевых белков, в состав которых входит полный набор незаменимых аминокислот; являются также источником пищевого кальция и фосфора. Получаемые в промышленных масштабах препараты К. находят широкое применение в биологии и медицине. Они входят в состав искусственных смесей для вскармливания новорожденных, их добавляют в состав питательных сред для выращивания микроорганизмов. К. и их гидролизаты (см.) применяют для парентерального питания больных с различными заболеваниями, сопровождающимися гипопротеинемией, в т. ч. с нарушениями проходимости кишечника, пищевода и желудка в результате стенозирующих процессов различной природы. Парентеральное питание К. применяют при агастральной астении, энтероколитах, алиментарной дистрофии, кахексии, желудочных, кишечных и панкреатических свищах, ожогах, кровопотерях, гнойных заболеваниях и кишечных инфекциях. Казенны и их гидролизаты применяются также для комплексного лечения острого и хрон, панкреатита, перитонита и лихорадочных состояний. Для улучшения соотношения аминокислот гидролизаты К. рекомендуют вводить вместе с препаратами гидролизатов белков крови. К. применяются в тех же случаях, что и аутогемотерапия (см.). К. входят в состав мазей, применяемых в дерматологии, и клеев, используемых в хирургии.

К. отличаются от других белков молока свойством осаждаться (преципитировать) после подкисления молока до pH 4,6 при 20°.

В желудке млекопитающих в раннем постнатальном периоде К. подвергаются створаживанию под влиянием протеолитического фермента реннина (химозина; КФ3.4.4.3). Образующийся продукт называют параказеином. Иногда для обозначения нативного белка применяют название «казеиноген», а продукт его протеолиза называют казеином.

На долю К. приходится 78—85% белка коровьего молока и ок. 30% белка женского молока. К. являются также основным белковым компонентом сыров, творога и других молочных продуктов.

Наиболее изученные К.— казеин коровьего молока — разделяются при фронтальном электрофорезе на три фракции: альфа-, бета- и гамма-казеины. Изолированная фракция альфа-казеинов может быть разделена на два компонента. Один из них, названный αS-казеином, осаждается в присутствии 0,4 М CaCl2 при pH 7,0 (т. е. он чувствителен к Ca). Второй компонент, названный κ-казеином, остается в растворенном виде даже при высоких концентрациях CaCl2 в р-ре. αS-Казеин, который составляет 45—55% белков молока, разделяется с помощью электрофореза в различных гелях на несколько компонентов, отличающихся по подвижности: αS1 , αS2, αS3, αS4 и αS5 . Главным из них является αS1-αS5-казеин. Обнаружены четыре генетических варианта αS1-казеина (А, В, С и D) и определена первичная структура всех генетических вариантов as -казеина. Во всех случаях молекула αS1 -казеина состоит из одной полипептидной цепи с мол. весом (массой) от 22 000 до 24000 (в зависимости от генетического варианта). В молекулу αS1-казеина входят 8 фосфатных групп, связанных с остатками серина ортомоноэфирной связью. каппа-Казеин встречается в виде двух генетических вариантов (А и В). Молекулы А- и В-вариантов κ-казеина, составляющего 8—15% белка молока, также состоят из одной полипептидной цепи. Мол. масса ее равна 19 000. Молекула каппа-казеина содержит фосфосерин (1 остаток) и, в отличие от других К., цистеин (2 остатка). Каждый генетический вариант κ-казеина содержит несколько компонентов, отличающихся по содержанию углеводов. Углеводы κ-казеина представлены трисахаридом альфа-N-ацетилнейраминил-(2->6)-бета-галактозил-(1—>3 или 6)-N-ацетилгалактозамином. Главный компонент κ-казеина лишен углеводов.

Бета-Казеин, на долю к-рого приходится 25—35% белка молока, встречается в следующих генетических вариантах: А1, А2, А3, В, Bz, С, D и E. Для большей части этих вариантов определена первичная структура. Установлено, что бета-казеин построен из одной полипептидной цепи с мол. массой ок. 24 000. В состав молекулы бета-казеина входят 4—5 фосфатных остатков (в зависимости от варианта).

Гамма-Казеины, состоящие из трех компонентов (гамма1-, гамма2- и гамма3-казеины), мол. веса (массы) которых соответственно равны 20 500, 11 800 и 11 500, составляют 3—7% белка молока. Сравнение первичной структуры гамма-казеина со структурой бета-казеина свидетельствует о том, что гамма-казеины являются C-концевыми фрагментами бета-казеинов. Гамма1-Казеин содержит аминокислотные остатки, занимающие 29—209 положения в молекуле бета-казеина; гамма2-казеин содержит соответственно 106—209 аминокислотные остатки, а гамма3-казеин содержит 108—209 остатки. Число генетических вариантов у гамма-казеинов меньше, чем у бета-казеинов. Это связано с тем, что в некоторых генетических вариантах бета-казеинов аминокислотные замены локализованы в N-концевой области, к-рая не входит в состав C-концевого фрагмента, являющегося гамма-казеином.

Молекулы К. в молоке присутствуют в основном в виде смешанных мицелл, имеющих размеры 40—300 нм и мол. массу 106—109. Мицеллы К. можно получить также in vitro, смешивая альфаs- и κ-казеины в присутствии солей Ca. Выпадения альфаS-казеинов в осадок при этом не происходит из-за стабилизирующего действия κ-казеина. По-видимому, такую же стабилизирующую роль играет κ-казеин и в природных мицеллах К. Эта роль κ-казеина была установлена при изучении створаживания молока, когда было показано, что объектом атаки реннином в мицеллах К. является именно κ-казеин. Фермент гидролизует в молекуле κ-казеина одну пептидную связь (между остатком фенилаланина в 105 положении и метионина в 106 положении), отщепляя C-концевой 64-членный макропептид. После гидролиза κ-казеина мицеллы К. теряют стабильность и наступает коагуляция молока. Другие протеолитические ферменты вызывают створаживание молока, также действуя в первую очередь на κ-казеин. Предполагается, что механизм коагуляции связан с уменьшением отрицательного заряда мицелл после гидролиза κ-казеина и отщепления макропептида.

При снижении концентрации ионов Ca2+ в молоке протеолиз К. реннином не ведет к их створаживанию. Это вызвано, очевидно, увеличением отрицательного заряда мицелл К., не связанных с Ca2+, и усилением их взаимного отталкивания. Створаживания К. не происходит и в том случае, если протеолиз реннином ведется при низких температурах (+4°). В этом случае отсутствие коагуляции связывают с увеличением заряда мицелл, обусловленным выходом бета-казеинов из состава мицелл. При повышении температуры бета-казеин возвращается в гидролизованные реннином мицеллы, заряд их снижается и они коагулируют.

Процесс створаживания молока имеет большое физиол, значение, т. к. он способствует задержанию К. в желудке и их лучшему перевариванию протеолитическими ферментами. Протеолиз К. облегчается в связи с особенностями их структуры. Судя по данным физ.-хим. исследований, молекулы К. содержат мало структурированных участков и имеют в основном неупорядоченную конформацию, к-рая у большинства других белков наблюдается только после их денатурации. Неупорядоченность конформации делает молекулы К. особенно подверженными протеолизу.

См. также Молоко, молочные продукты.

Библиография: Васильев П. С. и др. Приготовление, состав и свойства гидролизата казеина как средства парентерального белкового питания, в кн.: Актуальн, вопр, парентерального питания, под ред. В. А. Корзана, с. 151, Рига, 1972; Черников М. П. и Стан А. Я. О структуре казеинов коровьего молока, Прикл. биохим, и микробиол., т. И, в. 2, с. 241, 1975; Milk proteins, ed. by H. A. Me Kenzie, v. i—2, N. Y., 1970—1971; Whitney R. M. a. o. Nomenclature of the proteins of cow’s milk, fourth revision, J. Dairy Sci., v. 59, p. 795, 1976.


xn--90aw5c.xn--c1avg

1. Физико-химические свойства казеина

Около 95% казеина находится в молоке в виде сравнительно крупных коллоидных частиц — мицелл — которые имеют рыхлую структуру, они сильно гидратированы.

В растворе казеин имеет ряд свободных функциональных групп, которые обуславливают его заряд, характер взаимодействия с Н2О (гидрофильность) и способность вступать в химические реакции.

Носителями отрицательных зарядов и кислых свойств казеина является áи Y-карбоксильные группы аспаргиновой и глютаминовой кислот, положительных зарядов и основных свойств —å-аминогрупп лизина, гуанидовые группы аргинина и имидазольные группы гистидина. При рН свежего молока (рН 6,6) казеин имеет отрицательный заряд: равенство положительных и отрицательных зарядов (изоэлектрическое состояние белка) наступает в кислой среде при рН 4,6-4,7; следовательно — но в составе казеина преобладают дикарбоновые кислоты, кроме того, отрицательный заряд и кислые свойства казеина усиливают гидроксильные группы фосфорной кислоты. Казеин принадлежит к фосфоропротеидам — в своем составе содержит Н3РО4(органический фосфор), присоединенную моноэфирной связью к остаткам серина:

NH OH

R CH — CH2 — O — P = O= О

C OH

O

Казеин серинфосфорная кислота

Гидрофильные свойства зависят от структуры, заряда молекул, рН среды, концентрации в ней солей, а также других факторов.

Своими полярными группами и пептидными группировками главных цепей казеин связывает значительное количество Н2О — не более 2 ч. на 1 ч. белка, что имеет практическое значение, обеспечивает устойчивость частиц белка в сыром, пастеризованном и стерилизованном молоке; обеспечивает структурно-механические свойства (прочность, способность отделить сыворотку) кислотных и кислотно-сычужных сгустков, образующихся при выработке кисломолочных продуктов и сыра, т. к. в процессе высокотемпературной тепловой обработке молока денатурируетсяb-лактоглобулин взаимодействуя с казеином и свойства гидрофильные казеина усиливаются: обеспечивая влагоудерживающую и водосвязывающую способность сырной массы при созревании сыра, т. е. консистенция готового продукта.

Казеин-амфотерин. В молоке он имеет явно выраженные кислые свойства.

2+

R R

СООН СОО

Его свободные карбоксильные группы дикарбоновых АК и гидроксильные группы фосфорной кислоты взаимодействуя с ионами солей щелочных и щелочноземельных металлов (Na+, K+, Ca+2 , Mg+2)образуют казеинаты. Щелочные растворители в Н2О, щелочноземельные нерастворимы. Казеинат кальция и натрия имеют большое значение при производстве плавленых сыров, при котором часть казеината кальция превращается в пластичный эмульгирующий казеинат натрия, который все шире используется в качестве добавки при производстве пищевых продуктов.

Свободные аминогруппы казеина взаимодействуют с альдегидом (формальдегид)

CH2OH

R — NH2 + 2CH2O R — N

CH2OH

Эту реакцию используют при определении белка в молоке методом формального титрования.

Взаимодействие свободных аминогрупп казеина (в первую очередь S-аминогрупп лизина) с альдегидными группами лактозы и глюкозы объясняется первая стадия реакции меланоидинообразования

O

R — NH2 + C — R ® R — N = CH — R + H2O

альдозиламин

H

Для практики молочной промышленности особый интерес представляет прежде всего способность казеина к коагуляции (осаждению). Коагуляцию можно осуществить с помощью кислот, ферментов (сычужного), гидроколлоидов (пектин).

В зависимости от вида осаждения различают: кислотный и сычужный казеин. Первый содержит мало кальция, так как ионы Н2выщелачивают его из казеинового комплекса, сычужный казеин — это смесь наоборот казеината кальция и он не растворяется в слабых щелочах в противоположность кислотному казеину. Различают два вида казеина, получаемого осаждением кислотами: кисломолочный творог и казеин-сырец. При получении кисломолочного творога кислота образуется в молоке биохимическим путем — культурами микроорганизмов, причем отделению казеина предшествует стадия гелеобразования. Казеин-сырец получают путем добавления молочной кислоты или минеральных кислот, выбор которых зависит от назначения казеина, так как под их воздействием структура осажденного казеина различна: молочнокислый казеин — рыхлый и зернистый, сернокислотный — зернистый и слегка сальный; соляно-кислый — вязкий и резинообразный. При осаждении образуются кальциевые соли применяемых кислот. Труднорастворимый в воде сульфат кальция нельзя полностью удалить при промывке казеина. Казеиновый комплекс довольно термоустойчив. Свежее нормальное молоко с рН 6,6 свертывается при температуре 150оС — за несколько секунд, при температуре 130оС более чем за 20 минут, при 100оС — в течение нескольких часов, поэтому молоко можно стерилизовать.

С коагуляцией казеина связана его денатурация (свертывание), она появляется в виде хлопьев казеина, либо в виде геля. При этом хлопьеобразование получает название коагуляции, а гелеобразование — свертывание. Видимым макроскопическим изменениям предшествуют субмикроскопические изменения на поверхности отдельных мицелл казеина, они наступают при следующих условиях

— при сгущении молока — казеин мицеллы образует слабо связанные друг с другом частицы. В сгущенном молоке с сахаром этого не наблюдается;

— при голодании — мицеллы распадаются на субмицеллы, шарообразная форма их деформируется;

— при нагревании в автоклаве >130оС — происходит разрыв главных валентных связей и увеличивается содержание небелкового азота;

— при сушке распылительной — форма мицелл сохраняется. при контактном способе — форма их изменяется, что влияет на плохую растворимость молока;

— при сублимационной сушке — изменение незначительны.

Во всех жидких молочных продуктах видимая денатурация казеина крайне нежелательна.

В молочной промышленности явление коагуляции казеина вместе с сывороточными белками получают копреципитаты, используют СаСl2, NH2и гидроокись кальция.

Все процессы денатурации казеина, кроме высаливания считаются необратимыми, но это верно только в том случае, если под обратимостью процессов понимается восстановление нативных третичной и вторичной структур белков молока. Практическое значение имеет обратимое поведение белков, когда они из осажденной формы могут переходить снова в коллоидно-дисперсное состояние. Сычужное свертывание в любом случае представляет собой необратимую денатурацию, так как при этом расщепляются главные валентные связи. Сычужные казеины не могут перейти вновь в первоначальную коллоидную форму. И наоборот, обратимость может способствовать гелеобразованию пара — Н-казеина сублимационной сушки при добавлении концентрированного раствора поваренной соли. Обратим также процесс образования мягкого геля, обладающего тиксотропными свойствами, в УВТ-молоке при комнатной температуре. На начальной стадии легкое встряхивание приводит к пептизации геля. Осаждение кислоты казеина — обратимый процесс. В результате добавления соответственного количества щелочи казеин в виде казеината снова переходит в коллоидный раствор. Хлопьеобразование казеина имеет также большое значение с точки зрения физиологии питания. Мягкий сгусток образуется при добавлении слабокислых компонентов, например, лимонной кислоты, или удалении части ионов кальция методом ионообмена, а также при предварительной обработке молока протеолептическими ферментами, т. к. такой сгусток образует в желудке тонкий мягкий сгусток.

studfiles.net

Казеин

Казеин

Казеи́н (лат. caseus — сыр) — сложный белок, образующийся из предшественника казеина — казеиногена при створаживании молока под действием протеолитических ферментов. Является основным белком молока, содержание в коровьем молоке в период лактации 2,8-3,5% по массе (сывороточных белков 0,5%), в женском — в два раза меньше. Присутствует в молоке в несвободном виде — в казеинате кальция. Составляет основную массу творога и сыра. Применяется в производстве красок, клеев, пластмасс, искусственных пищевых продуктов. По структуре относится к фосфопротеинам. Относится к запасным белкам, представляет собой смесь нескольких фосфопротеидов.В коровьем молоке казеин составляет (от всех белков молока) около 80%. Содержание αs1- казеина, αs2-казеина, β-казеина и κ-казеина от всего казеина составляет соответственно 54,2, 30,1 и 13,3%. Во фракцию казеина входит также g-казеин (2,5% от всего казеина) — продукт частичного протеолиза b-казеин, катализируемого протеиназой молока. Основные компоненты казеина имеют генетические варианты, отличающиеся аминокислотными остатками. Состав казеина молока, по Комайлю и Миллону: С — 55,24%, Н — 8,26, N — 16,70, a по Читтендену и Пейнтеру: С — 53,30, H — 7,07, N — 15,91, S — 0,82, P — 0,87. Изучена первичная структура всех казеинов и их физико-химические свойства. Эти белки имеют молярную массу около 20 тыс., изоэлектрическую точку (рI) 4,7. Содержат повышенное количество пролина (полипептидная цепь имеет b-структуру), устойчивы к действию денатурантов.Остатки фосфорной кислоты (обычно в виде Са-соли) образуют сложноэфирную связь главным образом с гидроксигруппой остатков серина. Высушенный казеин — белый порошок без вкуса и запаха, практически не растворимый в воде и органических растворителях, растворяется в водных растворах солей и разбавленных щелочей, из которых выпадает в осадок при подкислении. казеин обладает способностью к створаживанию. Способность к створаживанию имеет большое значение для эффективной ассимиляции новорожденными молока, так казеин обеспечивает его задержку в желудке. Казеин легко доступен для пищеварительной протеиназы уже в нативном состоянии, в то время как все глобулярные белки приобретают это свойство при денатурации.

Казеин содержит все необходимые организму аминокислоты (в т. ч. незаменимые).

ebooks.grsu.by

VBO_2012_prac11_biochem

Фамилия

__________________________

Шифр _________________

Имя

__________________________

 

Регион

__________________________

Рабочее место __________

Шифр

__________________________

Итого: __________________

ЗАДАНИЯ

практического тура заключительного этапа XXVIII Всероссийской олимпиады школьников по биологии. 2011-2012 уч. год. 11 класс

БИОХИМИЯ

Задание 1. Определение изоэлектрической точки казеина. (9,5 баллов)

(Рекомендуемое время – 25 минут)

Оборудование, реактивы и материалы:

1.Шесть пробирок;

2.Три пипетки на 1-2 мл;

3.Стакан с водой на 50 мл;

4.Раствор уксусной кислоты, 0,16 М;

5.0,1% раствор казеина, приготовленный на 0,1 М растворе ацетата

натрия;

6.Калькулятор с логарифмическими функциями.

Заряд белка в растворе определяется диссоциацией кислотных и основных групп аминокислот, и, следовательно, зависит от рН раствора. Значение рН, при котором суммарный заряд белка равен нулю, называется изоэлектрической точкой белка — pI. Многие растворимые белки агрегируют в своей изоэлектрической точке, раствор мутнеет, и, как правило, выпадает осадок белка в виде белых хлопьев. Вам предстоит приготовить буферные растворы с различным значением рН и определить, при каком рН происходит выпадение в осадок белка казеина.

Приготовьте растворы, как указано в таблице. Тщательно перемешайте содержимое пробирок. Пока происходит агрегация и преципитация белка (1015 минут), произведите соответствующие расчеты и заполните таблицу. При расчетах округляйте результат до третьего знака после запятой. (6 баллов)

Номер

Объем

Объем

Объем

Концентрация

Концентрация

рН

пробирки

уксусной

воды,

раствора

уксусной

ацетата

раствора

 

кислоты,

мл

казеина,

кислоты,

натрия,

 

 

мл

 

мл

моль/л

моль/л

 

1

2,0

0,2

 

 

 

2

1,5

0,5

 

 

 

 

3

1,0

1,0

 

 

 

 

4

0,5

1,5

 

 

 

 

5

0,2

1,8

 

 

 

 

6

0,05

1,95

 

 

 

 

Download from http://bioturnir.ru

Page 1 of 4

Расчет значения рН ацетатного буфера проводится по формуле:

рН = 4,74 + lg([ацетата натрия]/[уксусной кислоты]), где

[ацетата натрия] – концентрация ацетата натрия в пробе [уксусной кислоты] – концентрация уксусной кислоты в пробе

Техника работы:______________(2,5 балла)

Изоэлектрическая точка белка:_______________(1 балл)

Задание 2. Определение молекулярной массы казеина. (5 баллов)

(Рекомендуемое время – 15 минут)

Оборудование, реактивы и материалы:

1.Рисунок геля с результатами электрофореза казеина и белков- стандартов молекулярных масс;

2.Миллиметровая бумага;

3.Калькулятор с логарифмическими функциями;

4.Линейка.

Одним из наиболее распространенных способов определения молекулярной массы белка является анализ результатов SDS-электрофореза (электрофореза в присутствии ионного детергента — додецилсульфата натрия). Белок обрабатывают раствором додецилсульфата натрия, после чего проводят электрофоретическое разделение смеси в полиакриламидном геле. Известно, что относительная подвижность белка (подвижность белка по отношению к подвижности низкомолекулярного лидирующего красителя) линейно зависит от логарифма его молекулярной массы.

2.1. Используя фотографию результатов электрофореза белков- стандартов молекулярных масс, постройте график зависимости относительной подвижности белков от десятичного логарифма их молекулярной массы. Для этого заполните таблицу. (2 балла)

 

Белок

Десятичный

Относительная

 

 

логарифм

подвижность

 

 

молекулярной

(отношение длины

 

 

массы,

пробега белка к

 

 

выраженной в кДа

длине пробега

 

 

 

лидирующего

 

 

 

красителя)

 

14,4 кДа

 

 

 

21,5 кДа

 

 

 

31 кДа

 

 

 

45 кДа

 

 

 

66 кДа

 

 

Download from http://bioturnir.ru

 

Page 2 of 4

116 кДа

Казеин

2.2.Пользуясь данными таблицы, постройте на миллиметровой бумаге график зависимости относительной подвижности белков от логарифма их молекулярной массы. (2 балла)

2.3.Используя полученный график, определите молекулярную массу

казеина.

Молекулярная масса казеина ________________________(1 балл)

Задание 3. Анализ результатов двумерного гель-электрофореза. (3,5 балла)

(Рекомендуемое время – 5 минут)

Двумерный гель-электрофорез сочетает в себе изоэлектрофокусирование и SDS-электрофорез и позволяет произвести разделение смеси большого количества белков по их изоэлектрическим точкам и молекулярной массе.

Перед вами рисунок, изображающий результат двумерного гель- электрофореза казеина.

Результат двумерного гель-электрофореза казеина

70

60

50

40

30

20

10

0

рI

Молекулярная масса, кДа

3.1.Отметьте точкой, где будет расположен казеин на этом геле.(1 балл).

3.2.Казеин представляет собой фосфопротеин. Раствор казеина обработали специфической фосфатазой, после чего провели двумерный гель- электрофорез. Отметьте крестиком предполагаемое Вами новое положение казеина. (2 балла).

3.3.Фосфатаза осуществляет реакцию:______________________________

(0,5 балла).

Задание 4. Эволюция белков. (2 балла).

(Рекомендуемое время – 5 минут)

Download from http://bioturnir.ru

Page 3 of 4

Казеин молока представляет из себя смесь фосфопротеинов: альфа- казеина, бета-казеина и минорного гамма-казеина, образующегося в результате протеолиза бета-казеина протеазами молока. На основании исследования аминокислотного состава и химических свойств казеинов, ученые смогли сделать некоторые предположения о происхождении этого белка.

4.1. (0,5 балла). Казеин содержит 11% пролина от общего числа аминокислотных остатков, а у некоторых форм – до 17%. Из этого можно заключить, что:

А. В его вторичной структуре преобладают альфа-спирали Б. В его вторичной структуре мало или нет альфа-спиралей В. В его вторичной структуре преобладают бета-структуры Г. В его вторичной структуре мало или нет бета-структур

Вариант

А

Б

В

Г

Ответ

 

 

 

 

4.2. (0,5 балла). У новорожденных в желудочном соке имеется ренин, отщепляющий от казеина гликопептид, с образованием пара-казеина, способного к полимеризации. Это – первый этап створаживания молока. На основании этого наблюдения, а также сведений о его вторичной структуре, ученые предположили, что казеин может быть родственным:

А. Протромбину Б. Тромбину В. Фибриногену Г. Фибрину

Вариант

А

Б

В

Г

Ответ

 

 

 

 

4.3. (1 балл). Соотнесите пары генов, кодирующие указанные белки, и определите, являются ли они ортологами или паралогами, или же указанные белки являются продуктами одного гена:

А. Альфа-казеин коровьего молока и бета-казеин коровьего молока Б. Бета-казеин коровьего молока и бета-казеин человеческого молока В. Бета-казеин коровьего молока и гамма-казеин коровьего молока

Г. Бета-казеин коровьего молока и белок, выбранный вами в задании 4.2

Впишите нужные буквы (А, Б, В, Г)

Ортологи

Паралоги

Белки являются продуктами одного гена

Download from http://bioturnir.ru

Page 4 of 4

studfiles.net

Белки молока — казеин, лактоальбумин и лактоглобулин

В молоке представлены три вида белка — казеин (казеиноген), лактоальбумин и лактоглобулин.

Кроме того, в молоке содержится небольшое количество белка оболочек жировых шариков. Основным белком молока является казеин, которого в молоке 2,7 %, или 81,9 % от общего количества белков молока.

Лактоальбумин содержится в молоке в количестве 0,4 %, что составляет 12,1 % от общего количества белков молока.

Лактоглобулина 0,2 %, или 6 % от общего количества белков молока.

Белки молока выделяются своими связями с фосфорной кислотой и кальцием, а также особенностями коллоидной структуры.

Казеин

Основной белок молока казеин (казеиноген) представляет собой фосфопротеин, в молекуле которого фосфор в виде фосфорной кислоты связан с оксиаминокислотами, образуя сложный эфир с серином, треонином. Кроме того, казеин связан с кальцием молока и образует при этом активный казеин — фосфаткальциевый комплекс. Казеин, находящийся в молоке в виде кальциевой соли, называется казеинатом кальция.

В процессе выпадения сгустка при скисании молока казеинат кальция взаимодействуя о молочной кислотой, распадается на молочнокислый кальций и казеин, выпадающий в виде осадка (значительная часть молочнокислого кальция при этом остается в жидкой части, в сыворотке). Казеин представлен в молоке в нескольких формах — α, β, γ.

Показателем, который в наибольшей степени отличает одну форму казеина от другой, является содержание фосфора. Наибольшее количество фосфора в а-казеине (1 %) ив 10 раз меньше в γ-казеине (0,1 %).

Основной формой казеина является  α-казеин, который составляет 85 % казеина. Важнейшее свойство  α -казеина то, что при свертывании молока в сгусток переходит только  α-форма, тогда как β-, γ-казеин остается в растворе. Аминокислотный состав различных форм казеина приведен в таблице.

Другие белки молока

К прочим белкам молока относятся лактоальбумин, лактоглобулин и белок оболочек жировых шариков. Эти белки отличаются высокой биологической ценностью. Альбумин содержит в своей молекуле значительное количество серы. В нем больше жизненно необходимых аминокислот. По своим физико-химическим свойствам кристаллический лактоальбумин близок к альбумину сыворотки крови.

Как видно из таблицы содержание триптофана, обладающего выраженными ростовыми свойствами, в α-лактоальбумине примерно в 4 раза больше, чем в других белках молока. α-Лактоальбумин отличается высоким содержанием лизина и фенилаланина.

Аминокислотный состав казеина в процентах по Гордону

Аминокислота Казеин (нефракционированный) α-Казеин β-Казеин γ-Казеин
Гликокол (глицин) 2,7 2,8 2,4 1,50
Аланин 3,0 3,7 1,7 2,30
Валин 7,2 6,3 10,2 10,50
Лейцин 9,2 7,9 11,6 12,0
Изолейцин 6,1 6,4 5,5 4,4
Пролин 11,3 8,2 16,0 17,0
Фенилаланин 5,0 4,6 5,8 5,8
Цистин 0,34 0,43 0,0 0,0
Метионин 2,8 2,5 3,4 4,1
Триптофан 1,2 1,5 0,65 1,2
Аргинин 4,1 4,3 3,4 1,9
Гистидин 3,1 2,9 3,1 3,7
Лизин 8,2 8,9 6,5 6,2
Аспарагиновая кислота 7,1 8,4 4,9 4,0
Глютаминовая кислота 22,4 22,5 23,2 22,3
Серин 6,3 6,3 6,8 5,5
Треонин 4,9 4,9 5,1 4,4
Тирозин 6,3 8,1 3,2 3,7

Аминокислотный состав лактоальбумина, лактоглобулина и белка оболочек жировых шариков молока (в процентах)

Аминокислота α-Лактоальбумин β-Лактоглобулин Псевдо-глобулин Энглобулин Белок оболочек жировых шариков
Аргинин 1,2 2,9 3,5 4,9 7,0
Аспарагиновая кислота 18,7 11,4 4,8
Цистин 6,4 2,3 3,0 3,2 1,5
Глицин 3,2 1,4 3,8
Глютаминовая кислота 12,9 19,5 12,9
Гистидин 2,9 1,6 2,1 1,9 3,0
Изолейцин 6,8 8,4 3,1 3,1 5,7
Лейцин 11,5 15,6 9,1 10,4 8,7
Лизин 11,5 11,4 7,2 6,3 5,9
Метионин 1,0 3,2 1,1 1,0 2,1
Фенилаланин 4,5 3,5 3,8 3,6 5,0
Пролин 1,5 4,1 4,7
Серин 4,8 5,0 4,0
Треонин 5,5 5,8 10,1 10,5 6,0
Триптофан 7,0 1,9 2,7 2,4 1,7
Тирозин 5,4 3,8 3,2
Валин 4,6 5,8 9,4 10,4 5,7

Глобулин молока объединяет группу глобулинов β-лактоглобулин, эвглобулин, псевдоглобулин. По своим биологическим свойствам молочные глобулины относятся к веществам, обладающим антибиотическими свойствами, и являются фракцией сывороточных белков, в которую входят антитела. Установлено, что носителями иммунных свойств являются эвглобулин и псевдоглобулин, которые близки к белкам плазмы крови.

В сыворотке молока содержится эвглобулина и псевдоглобулина около 10 % от общего количества белка. Количество иммунных глобулинов резко возрастает в молозиве — до 90 % от общего количества белка сыворотки молока.

www.pravilnoe-pokhudenie.ru

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАЗЕИНА — Мегаобучалка

Электрический заряд белков определяется ионизированными группами: -СОО, NH3+ и др. В водной среде карбоксильные и фосфатные группы диссоциируют (отдают протон) и переходят в форму анионов:

 

R–COOH R–COO+ H+

OH O

│ │

R–O–P = O R–O–P = O + 2H+

│ │

OH O

 

Аминогруппы, гуанидиновые группы присоединяют протоны и переходят в катионы:

 

R–NH2 + H+ R–NH3+

 

R–NH–C–NH2 + H+ R–NH–C–NH2

║ ║

NHNH2+

 

От величины электрических зарядов на поверхности белков зависят: 1 – способность к гидратации; 2 – способность к передвижению в электрическом поле; 3 – кислый или основной характер белков; 4 – растворимость.

1. Для белков характерна очень высокая степень гидратации, т.е. связывание воды: 1 г казеина связывает 2-3,7 г и более воды. На поверхности электрически заряженной коллоидной частицы образуется мономолекулярный слой связанной воды вследствие полярности молекул воды. На этом слое адсорбируются другие частицы воды и т.д. По мере утолщения новые молекулы воды все слабее удерживаются белком и легко отделяются от него при повышении температуры, внесении электролитов и проч. Гидратная оболочка препятствует агрегации молекул белка в нативном состоянии и их коагуляции.

2. Величина заряда определяет подвижность белков в электрическом поле и является основой электрофоретического разделения и идентификации белков. Величина заряда белка зависит от рН. С понижением рН диссоциация СООН-групп замедляется и в дальнейшем прекращается полностью. В щелочной среде они, наоборот, полностью диссоциированы.

3. При рН свежего молока, равном 6,6-6,8, казеин несёт и положительные, и отрицательные заряды, с преобладанием отрицательных. То есть суммарный заряд на поверхности казеина отрицателен.

4. Если постепенно снижать рН, то ионы Н+ будут связываться заряженными СОО-группами с образованием незаряженных карбоксильных групп, т.е. уменьшается величина отрицательного заряда. При определенном значении рН (4,6-4,7) количество положительных зарядов на поверхности частиц казеина будет равно количеству отрицательных. В этой точке, которая называется изоэлектрической (pI), белки теряют электрофоретическую подвижность, снижается степень гидратации и, следовательно, стабильность, т.е. казеин коагулирует. Сывороточные белки при этом остаются в растворе.



На растворимость белков также влияет концентрация солей в смеси:

— при небольшой концентрации электролита растворимость повышается;

— очень высокие концентрации солей лишают белки гидратной оболочки и они выпадают в осадок (высаливание) (обратимый процесс).

Спирт и ацетон также действуют как водоотнимающие вещества, причем необратимо. Действие усиливается, когда белок находится в неустойчивой форме (алкогольная проба определения термоустойчивости молока).

 

Сывороточные белки – это белки молока, остающиеся в сыворотке после осаждения казеина из сырого молока при рН 4,6 и температуре 20°С. Они составляют 15-22% всех белков молока. Так же как и казеин не являются гомогенными, а состоят из нескольких фракций, главные из которых β-лактоглобулин (АВСDD2), α-лактальбумин (АВ), альбумин сыворотки крови, иммуноглобулины, компоненты протеозопептонной фракции. Кроме того, в сыворотке содержатся лактоферрин, трансферрин, ферменты, гормоны и др. минорные компоненты.

Сывороточные белки содержат больше незаменимых аминокислот, чем казеин, поэтому более полноценны и их необходимо использовать на пищевые цели.

Некоторые свойства сывороточных белков проявляются в ходе различных технологических процессов и оказывают влияние на качество продуктов.

Важнейшими технологическими свойствами сывороточных белков молока является их высокая влагоудерживающая способность и термолабильность, т.е. их денатурация при нагревании (95°С в течение 20 мин). Полипептидные цепи сывороточных белков имеют α-спиралевидную конфигурацию и высокое содержание S-содержащих аминокислот. При нагревании происходит разрыв водородных связей и побочных валентных связей α-спирали; полипептидные цепи развертываются. Между молекулами сывороточных белков происходит формирование новых водородных связей и дисульфидных мостиков, что ведет к тепловой коагуляции, при этом сывороточные белки превращаются в очень мелкие хлопья, которые в пастеризаторе осаждаются вместе с Са3(РО4)2 в виде молочного камня или оседают на казеиновых частицах, блокируя их активную поверхность. Тепловая обработка ведет также к реакции между α-лактальбумином и β-лактоглобулином.

β-лактоглобулин – основной сывороточный белок, содержит свободные SH-группы, составляет 7-12% общего количества белков молока.

Денатурированный при пастеризации β-лактоглобулин образует комплексы с æ-казеином и осаждается вместе с ним при кислотной и сычужной коагуляции казеина. Образование комплекса β-лактоглобулин — æ-казеин значительно ухудшает атаку æ-казеина сычужным ферментом и снижает термоустойчивость мицелл казеина.

α-лактальбуминсоставляет 2-5% общего количества белков молока, тонкодиспергирован; не коагулирует в изоэлектрической точке (рН 4,2-4,5), т.к. сильно гидратирован; не свертывается сычужным ферментом; термостабилен из-за большого количества S-S-связей; играет важную роль в синтезе лактозы.

Альбумин сыворотки крови(0,7-1,5%) поступает в молоко из крови. В маститном молоке этой фракции много.

Иммуноглобулины(Иг) выполняют функцию антител (агглютинина), поэтому в обычном молоке их мало (1,9-3,3% общего количества белков), а в молозиве они составляют основную массу (до 90%) сывороточных белков. Очень чувствительны к нагреванию.

Протеозо-пептоны – наиболее термостабильная часть сывороточных белков. Составляют 2-6% всех белков молока. Не осаждаются при 95-100°С в течение 20 мин и подкислении до рН 4,6; осаждаются 12%-ной трихлоруксусной кислотой.

Минорные белки:

– лактоферрин (красный железо-связывающий белок), гликопротеид, содержится в количестве 0,01-0,02%, обладает бактериостатическим действием на Е.coli;

– трансферрин аналогичен лактоферрину, но с другой последовательностью аминокислот.

megaobuchalka.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *