Proteine

Se numesc proteine produsii naturali cu structura macromoleculara care se transforma prin hidroliza in L-amino-acizi. Proteinele sunt componente esentiale, alaturi de apa, saruri anorganice, lipide, hidrati de carbon, acizi nucleici, vitamine, enzime, ale materialelor lichide si gelificate din celule, in care se petrec interactiunile chimice si fizice intense cuprinse sub denumirea de viata.

De proteine depind multe functiuni importante ale organismelor vii. Sunt proteine unele substante cu puternica activitate biologica ale celulelor ca: enzimele, pigmentii respiratori, multi hormoni si anticorpii. Substanta contractila din fibrele musculare, din cilii si din flagelele organismelor inferioare, care poseda proprietatea de a transforma energia chimica in energie mecanica, este de asemenea o proteina.

Proteinele care asigura functiuni se bucura de proprietatea neintalnita la alte combinatii, specificitatea. Proteinele diferitelor specii de animale si vegetale sunt tipice pt aceste specii si se deosebesc de proteinele altor specii, in timp ce, de exemplu amidonul, glicogenul si grasimile nu difera decat putin de la o specie la alta. Deci, numarul proteinelor care se observa in natura este extrem de mare.

Pe baza de solubilitate se disting doua clase de proteine : proteine insolubile si solubile. Cele dintai, numite proteine fibroase, se gasesc in organismul animal in stare solida si confera tesuturilor rezistenta mecanica( proteine de schelet) sau protectie impotriva agentilor exteriori. De exemplu, keratina din par, unghii, copite, epiderma, colagenul din piele, oase si tendoane,miosina din muschi si fibroina din matase. In vegetale nu se gasesc proteine fibroase; functiunea lor este indeplinita in plante de celuloza. Proteinele fibroase se dizolva numai in acizi si baze concentrate, la cald, dar aceasta dizolvare este insotita de o degradare a macromoleculelor; din solutiile obtinute nu se mai regenereaza proteina initiala.

Proteinele solubile sau globulare apar in celule in stare dizolvata sau sub forma de geluri hidratate. Albuminele sunt solubile in apa si in solutii diluate de electroliti (acizi, baze, saruri); globulinele sunt solubile numai in solutii de electroliti. Din categoria aceasta fac parte toate proteinele cu proprietati fiziologice specifice : poteinele din serul sanguin, enzimele, hormonii proteici, anticorpii si toxinele.

O categorie importanta sunt proteidele sau proteinele conjugate, combinatii ale unei proteine cu o componenta neproteica.

IZOLARE SI PURIFICARE

Proteinele insolubile pot fi usor separate de compusii care le insotesc in organismele animale, grasimi, hidrati de carbon sau proteine solubile, asa ca izolarea lor nu prezinta dificultati. Din cauza insolubilitatii lor, nu pot fi purificate prin dizolvare.

Proteinele solubile sufera usor la incalzire, sau sub actiunea acizilor, a bazelor, a dizolvantilor organici si a altor compusi chimici, o transformare numita denaturare, prin care se pierde activitatea biologica specifica.

Proteina se extrage din materialele biologice in care se gaseste cu o solutie salina, mai rar cu dizolvanti organici ca glicerina sau acetona, diluate cu apa. Solutiile acestea cintin si substante neproteice; indepartarea acestora se face cu ajutorul dializei prin membrane permeabile pt aceste substante dar impermeabile pt proteine. Proteinele insolubile in apa distilata se precipita la sfarsitul dializei. Indepartarea ionilor straini poate fi accelerata prin suprapunerea unei electrolize, intr-un dispozitiv special (electrodializa).

Metoda obisnuita pt obtinerea proteinelor din solutiile purificate prin dializa consta in precipitare cu saruri neutre, sulfat de amoniu sau sulfat de sodiu, in stare solida sau in solutie saturata. Dupa un alt procedeu, precipitarea proteinei se face cu etanol.

COMPOZITIA PROTEINELOR

Toate proteinele contin elementele: C, H, O, N SI S; in unele proteine se mai gasesc, in cantitati mici: P, FE, Cu, I, Cl, si Br. Continutul procentual al elementelor principale este de: C 50-52 %, H 6,8-7,7 %, S 0,5-2 %, N 15-18 %.

Prin hidroliza, proteinele se transforma in amino-acizi. Hidroliza proteinelor se poate efectua cu acizi, cu baze sau cu enzime. Hidroliza acida se face prin fierbere indelungata (12-48 ore) cu acid clorhidric de 20% sau mai bine cu acid formic continand HCl (2 ore). Hidroliza cu hidroxizi alcalini sau cu hidroxid de bariu are loc intr-un timp mai scurt. Prin hidroliza se obtine un amestec care poate sa contina circa 20 L-amino-acizi. Se formeaza si amoniac prin hidroliza grupelor CONH2 ale asparaginei si glutaminei.

STRUCTURILE PROTEINELOR NATURALE

Se disting patru grade structurale sau niveluri de organizare dupa complexitatea lor. Acestea au fost numite structuri primare, secundare, tertiare si cuaternare.