background image

 

Teresa Szwajca 
 
 

BIAŁKA JAKO KOLOIDY 

 
 
1. Pojęcie stanu koloidalnego  
 
Roztwory  koloidowe  są  to  układy  składające  się  z  ośrodka  dyspersyjnego  oraz  fazy 
rozproszonej o wymiarach pojedynczych cząstek lub ich agregatów leżących w granicach od 

do 

100 

nm, 

nawet 

do 

500 

nm  

(w  roztworach  właściwych  soli,  kwasów  i  zasad  oraz  innych  składnik  rozproszony  jest 
mniejszy 

od 

nm

czyli 

od 

10

-9

m). 

Zgodnie 

tą 

definicją  

w stanie koloidalnym mogą znaleźć się substancje o rozmaitych właściwościach fizycznych i 
chemicznych.  Trwałość  takich  roztworów  zależy  od  wielu  czynników,  np.  ładunku 
elektrycznego  cząstek,  stopnia  uwodnienia  i  temperatury.  Zmiany  tych  czynników  mogą 
doprowadzić 

do  

łączenia się cząstek, wskutek czego wypadają one z roztworów (koagulacja). 
Stan  rozproszenia  koloidalnego  jest  bardzo  powszechny  zarówno  w  świecie  przyrody 
ożywionej  jak  i  nieożywionej.  Szereg  związków  występujących  w  przyrodzie  posiada 
cząsteczki  o  wymiarach  charakterystycznych  dla  układów  koloidalnych.  W  procesie  ich 
rozpuszczania  powstają  samorzutnie  układy  koloidalne,  tzw.  „koloidy  cząsteczkowe”.  Do 
nich  zalicza  się  skrobię,  celulozę,  kauczuk,  keratynę,  kolagen,  miozynę,  glikogen.  
Poza  tym  wszystkie  żywe  komórki  są  zespołami  mniej  lub  bardziej  różnorodnych  układów 
koloidowych.  
W przyrodzie nieożywionej  również spotykamy liczne przykłady układów koloidowych, np. 
gliny, pył wulkaniczny, mgły. Znane są koloidy otrzymane sztucznie w laboratorium, jak np. 
mydła,  niektóre  barwniki,  siarka  koloidalna,  wodorotlenki  metali,  a  także  koloidy 
cząsteczkowe jak polistyren i inne liczne tworzywa sztuczne (polimery). 
 

 

 

 

2. Podział koloidów 
 
W  przyrodzie  ożywionej  zasadniczą  rolę  odgrywają  ciekłe  roztwory  koloidowe,  tzw.  zole, 
których fazą dyspersyjną jest woda. Ze względu na jakość fazy rozproszonej można wyróżnić 
następujące grupy układów: 
1.  koloidy hydrofilowe - faza rozproszona wykazuje powinowactwo do fazy dyspersyjnej. Są 

to  tzw. emulsoidy  albo  koloidy odwracalne. Mogą to  być roztwory  wielkocząsteczkowe 
biopolimerów:  białek,  kwasów  nukleinowych,  wielocukrów,  gdzie  faza  rozproszona 
składa  się  z  cząstek  o  rozmiarach  5-100  nm  i  ogromnych  masach  cząsteczkowych, 
niekiedy  rzędu  miliona.  Do  koloidów  hydrofilowych  zalicza  się  również  roztwory 
micelarne, np. roztwory mydeł i detergentów. 

2.  koloidy  hydrofobowe  (zawiesiny  koloidowe)  –  faza  rozproszona  nie  wykazuje 

powinowactwa  do  ośrodka.  Nazywane  są  też  suspensoidami  albo  koloidami 
nieodwracalnymi, np. zole metali, wodorotlenków niektórych metali, sole metali (As

2

S

3

AgCl). 

 

background image

Tabela 1. Własności koloidów hydrofilowych i hydrofobowych 
 

Własności 

Koloidy hydrofobowe 

Koloidy hydrofilowe 

Otrzymywanie 
 
Struktura cząstek 
 
Faza rozproszona 
Ruchy Browna 
Efekt Tyndalla 
Barwa  
Ładunek cząstki 
Tworzenie piany 
Pęcznienie 
Tworzenie zoli 
Wrażliwość 

na 

działanie elektrolitu 
 
Wrażliwość 

na 

działanie  środków 
dehydratujących 
Charakter koagulacji 

Metoda  kondensacji  lub 
dyspersji 
Zespoły cząstek 
 
Stężenie nieduże 
Występują wyraźnie 
Wyraźny 
Często barwne 
Posiadają 
Nie tworzą 
Nie pęcznieją 
Nie tworzą galaret 
Koagulacja  pod  wpływem 
elektrolitu 

małym 

stężeniu 
Nieznaczna, obserwowalna 
przy dużych 
 
Nieodwracalna 

Można  otrzymać  przez 
zwykłe rozpuszczenie 
Makrocząsteczki  (biopoli-
mery) 
Stężenie niekiedy b.duże 
Bardzo niewyraźne 
Niewyraźny 
Bezbarwne 
Nieznaczny lub brak 
Łatwo tworzą 
Pęcznieją 
Tworzą galarety 
Mała, 

pod 

wpływem 

elektrolitu  o  dużym  stężeń 
zachodzi wysalanie 
Przy  dużych  stężeniach 
znaczna 
 
Odwracalna 

 

 
Jak  wynika  z  porównania  przedstawionego  w  tabeli  1,  własności  fizyczne  i  chemiczne  obu 
grup koloidów różnią się znacznie. 
 
 
3.  Nomenklatura chemii koloidów 
 
1.  Dializa  –  selektywna  dyfuzja  przez  półprzepuszczalne  odgraniczenie,  polegająca  na 

przenikaniu  przez  nie  rozpuszczonych  substancji  małocząsteczkowych,  a  nie 
przepniakaniu cząstek koloidalnych lub makrocząsteczek. Przez błonę półprzepuszczalną 
przenikają tylko jony elektrolitu i woda, natomiast cząstki koloidu pozostają w roztworze 
koloidowym. 

2.  Zjawisko  Tyndalla  –  polega  na  tym,  że  wiązka  promieni  świetlnych  przechodząca  przez 

roztwór  koloidowy  ulega  rozproszeniu  na  cząstkach  koloidowych.  Obserwacja  drogi  tej 
wiązki z boku, pozwala zauważyć biegnącą w roztworze koloidowym mleczną smugę. 

3.  Ruchy  Browna  –  bezustanny,  chaotyczny,  podobny  do  drgań  i  podskoków  ruch  cząstek 

fazy  rozproszonej  w  układzie  dyspersyjnym,  wywołany  uderzeniami  cząsteczek  fazy 
rozpraszającej,  podlegających  ruchom  termicznym.  Zjawisko  możliwe  jest  do  rejestracji 
przez ultramikroskop. 

4.  Zol – roztwór koloidalny, w którym fazą rozpraszającą jest ciecz. 
5.  Żel – układ dyspersyjny, w którym faza rozproszona tworzy sieciową, porowatą strukturę 

przestrzenną  wypełnioną  fazą  rozpraszającą.  Przejście  ze  stanu  żelu  do  zolu  nazywamy 
koagulacją, a proces odwrotny peptyzacją. 

6.  Koagulacja  jest  procesem  polegającym  na  zmniejszeniu  się  liczby  cząstek  fazy 

rozproszonej  w  jednostce  objętości  układu  koloidalnego  wskutek  łączenia  się 
pojedynczych cząstek w większe skupienia – agregaty. 

7.  Koagulacja  ortokinetyczna  to  rodzaj  koagulacji,  która  przebiega  w  wyniku  zderzeń 

cząsteczek  pod  wpływem  działania  siły  zewnętrznej,  np.  siły  grawitacyjnej  lub  siły 
odśrodkowej w ultrawirówce. 

background image

8.  Peptyzacja  -  przechodzenie  żelu  lub  świeżo  wytrąconego  osadu  koloidalnego  w  zol,  np. 

pod  wpływem  przemywania  czystym  roztworem  lub  roztworem  odpowiedniego 
elektrolitu. 

9.  Elektroforeza  –  ruch  naładowanych  cząstek  fazy  rozproszonej  w  ośro-dku  znajdującym 

się w polu elektrycznym. 

10. Elektroosmoza  –  ruch  cieczy  względem  nieruchomej  porowatej  fazy  stałej  lub  przez 

kapilarę pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego. 

11. Punkt  izoelektryczny  –  (pI)  stan  układu  koloidalnego,  charakteryzujący  się  równą  zeru 

wartością  potencjału  elektrokinetycznego  cząstek  koloidalnych;  pI  osiąga  się 
rozładowując cząstki koloidalne przez dodatek odpowiedniej ilości elektrolitu lub też (np. 
w przypadku białek) zmieniając wartość pH roztworu przez dodatek kwasu lub zasady. 

12. Sedymentacja  –  opadanie  cząstek  fazy  rozproszonej  pod  wpływem  grawitacji  lub 

wirowania. 

13. Synereza  –  proces  wydzielania  się  z  galaret  części  fazy  rozpraszającej  (zwłaszcza  po 

dłuższym staniu i związana jest z procesem koagulacji). 

14. Tiksotropia – izotermiczna odwracalna przemiana żelu w zol, zachodząca pod wpływem 

mechanicznego  wstrząsania.  Pod  wpływem  bodźców  mechanicznych  żele  przechodzą  w 
stan ciekły, a po pewnym czasie zastygają z powrotem w żel. 

 
 
 
4.  Własności układów koloidalnych  
 
4.1. Ładunek elektryczny cząstek koloidalnych 
Czynnikami stabilizującymi układy koloidalne są:  

 

ładunek elektryczny cząstek fazy rozproszonej,  

 

solwatacja cząsteczek.  

Pierwszy czynnik odgrywa zasadniczą rolę w koloidach liofobowych, drugi zaś w koloidach 
liofilowych. Ładunek elektryczny cząstek koloidalnych tworzy się na skutek adsorpcji jonów 
elektrolitu z roztworu na ich powierzchni. Ładunek cząstki koloidalnej nie stanowi jej cechy  
gatunkowej,  bowiem  ta  sama  cząstka  koloidalna  może  mieć  ładunek  dodatni  lub  ujemny, 
zależnie  od  środowiska.  Znak  ładunku  cząstek  koloidowych  chlorku  srebrowego  zależy  od 
tego, który z jonów biorących udział w reakcji na początku tworzenia się zolu znajduje się w 
nadmiarze. 
Na przykład cząstki koloidalne chlorku srebra w roztworze zawierającym  
nadmiar jonów srebra naładowane są dodatnio, a  w roztworze zawierającym  nadmiar jonów 
chlorkowych  ujemnie.  Do  oznaczenia  ładunku  cząstek  koloidalnych  można  posłużyć  się 
między innymi elektroforezą lub analizą kapilarną. 
 
4.2. Solwatacja 
Solwatacją  najogólniej  nazywa  się  oddziaływanie  cząsteczek  rozpuszczalnika  na  jony  lub 
cząsteczki substancji rozpuszczonej prowadzącej do powstania solwatów. Generalnie koloidy 
hydrofilowe 

łatwo 

przechodzą  

w  stan  koloidalny,  wystarczy  do  tego  działanie  wody,  aby  uległy  w  niej  rozproszeniu.  W 
hydratacji  roztworów  koloidowych,  takich  jak  białka,  wielocukry,  duże  znaczenie  ma 
wiązanie wodorowe między wolnymi parami elektronów atomów tlenu i azotu z cząsteczkami 
wody. 
  
 
 

background image

4.3. Rozpuszczalność białek. Pęcznienie 
Większość białek na ogół dobrze rozpuszcza się w wodzie. O rozpuszczalności danego białka 
decyduje: 

 

zdolność  do  hydratacji  (oddziaływanie  cząsteczek  rozpuszczalnika  na  jony  lub 
cząsteczki substancji rozpuszczonej, które prowadzi do powstania hydratów
),  

  budowa chemiczna - większa lub mniejsza zdolność do tworzenia wiązań,  

 

obecność w środowisku soli o niewielkich stężeniach, 

 

pH środowiska.  

Przez  hydratację  należy  rozumieć  wiązanie  się  dipoli  wody  z  grupami  polarnymi  białka,  w 
wyniku  czego  cząsteczka  białka  otacza  się  płaszczem  wodnym.  Ilość  wody  hydratacyjnej 
związanej przez białko może wynosić od 3-4 g (H

2

O=18) na 10 g białka. Woda hydratacyjna, 

będąca nieodłączną częścią cząsteczki białka, wpływa w oczywisty sposób na jej właściwości 
strukturalne  i  funkcjonalne.  Na  powierzchni  cząsteczki  białka  znajdują  się  zarówno  grupy 
hydrofobowe (grupy fenylowe, rodniki alkilowe), jak i hydrofilowe o różnym powinowactwie 
do  wody.  Te  ostatnie,  uwzględniając  stopień  powinowactwa  do  wody  można  uszeregować 
następująco: -COOH>-OH>-NH

2

>=NH>-SH.  

W  cząsteczce  białka  uwodnieniu  ulegają  również  polarne  grupy  funkcyjne  łańcuchów 
bocznych, które nie występują na powierzchni białka, lecz są rozmieszczone między splotami 
łańcuchów peptydowych. W konsekwencji woda hydratacyjna wywiera wpływ na wymiary i 
kształt  cząsteczki  białka  oraz  dostęp  czynników  zewnętrznych,  które  mogą  być  przez  jej 
obecność  utrudnione.  Biało  wiąże  wodę  przez  polarne  grupy  hydrofilowe  łańcuchów 
bocznych 

oraz 

atomy 

azotu 

tlenu 

wiązania 

peptydowego  

(–CO-NH-).  Grupy  te  powinny  wiązać  koordynacyjnie  po  dwie  cząsteczki  wody,  w 
rzeczywistości z powodu braku miejsca wiążą tylko jedną. Grupy łańcuchów bocznych mają 
natomiast  więcej  miejsca  do  dyspozycji  i  są  maksymalnie  uwodnione.  Z  tymi  to  grupami 
hydrofilowymi  woda  połączona  jest  wiązaniem  wodorowym.  Liczba  cząsteczek  wody 
wiązanych przez grupy funkcyjne kształtuje się następująco: 
 

Grupa funkcyjna 

aminokwasu 

-OH 

-COOH 

-O- 

-NH

2

 

=NH 

=N- 

Liczba cząstek H

2

O  

tworząca wiązanie 
wodorowe 

 
    3 

 
     4 

 
    2 

 
    3 

 
    2 

 
    1 

 
Białko  rozpuszczane  w  wodzie  wchłania  ją  i  tworzy  galaretowaty  żel. 
W  jego  wewnętrznych  przestrzeniach  gromadzą  się  cząsteczki  wody.  Towarzyszy  temu 
zwiększenie się odstępów pomiędzy poszczególnymi cząsteczkami białka, powiększa się ich 
objętość,  co  nazywamy  pęcznieniem  białek.  Uwodnienie  i  pęcznienie  są  wspólną 
właściwością białek rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych. Jednak tylko te pierwsze ulegają 
rozpuszczeniu  tworząc  hydrofilowe  roztwory  koloidowe.  Powinowactwo  do  wody  nie 
przesądza  sprawy  rozpuszczalności.  Np.  kolagen  wykazujący  znacznie  większe 
powinowactwo do wody niż albumina, jest w wodzie nierozpuszczalny, natomiast albumina 
rozpuszcza się łatwo. Obecność kolagenu, białka o „wydłużonym” kształcie cząsteczek, które 
łatwo  asocjuje  tworząc  włókienka,  zapewnia  dużą  elastyczność  mięśni  oraz  tkanki  kostnej, 
białko  tkanki  łącznej:  1/3  ogólnej  ilości  to  glicyna  (dla  porównania  ilość  glicyny  w 
hemoglobinie wynosi 5%), prolina, lizyna, hydroksyprolina, hydroksylizyna.  
 
 

 

 

background image

Na  rozpuszczalność  białek  ma  również  wpływ  pH  środowiska.  Rozpuszczalność 
jakiejkolwiek  substancji  jest  wynikiem  zrównoważenia  wewnętrznych  sił  przyciągania 
cząsteczek ciała rozpuszczonego i przyciąga- 
nia między cząsteczkami rozpuszczalnika, a cząsteczkami ciała rozpuszczonego. W punkcie 
izoelektrycznym (pI) przyciąganie między cząsteczkami białka jest największe, ponieważ nie 
mają one ładunku elektrycznego. Białko w roztworze o pH równym pI wykazuje najmniejszą 
rozpuszczalność.  W  roztworze  o  pH  różnym  od  pI  cząsteczki  białka  mają  ładunek,  co 
zmniejsza  wzajemne  przyciąganie  się  cząsteczek,  a  w  konsekwencji  wpływa  na  wzrost 
rozpuszczalności białka.  
Niewielkie  stężenia  soli  nieorganicznych  w  roztworze  białka  wpływają  na  wzrost 
rozpuszczalności  białek  (euglobiny).  Prawdopodobnie  jony  soli  obecne  w  roztworze 
zobojętniają zjonizowane grupy w łańcuchach peptydowych, odpowiedzialnych za wzajemne 
przyciąganie się. Powinowactwo tych jonów do ugrupowań w cząsteczce białka jest większe 
od powiniwactwa dwubiegunowych cząsteczek wody. 
 
 
 
 
4.4. Wysalanie 
Korzystny  wpływ  jonów  soli  na  rozpuszczalność  ustaje,  gdy  wzrasta  stężenie  soli.  Białka 
rozpuszczalne w wodzie można wytrącić z roztworów stosując sole o dużych stężeniach. Jest 
to proces wysalania białek. Do wysalania białek stosuje się roztwory soli, których jony łatwo 
tworzą  wodziany.  Sole  mające  możność  wiązania  wody,  konkurują  z  białkiem  
o  cząsteczki  wody  odbierając  tym  samym  cząsteczkom  białek  płaszcz  wodny,  co  z  kolei 
obniża 

ich 

rozpuszczalność 

prowadzi 

do 

wytrącenia 

 z roztworu. Stężenie soli potrzebne do wysolenia białka zależy od właściwości danego białka 
i  od  pH  środowiska.  Najłatwiej  białko  ulega  wysoleniu  w  punkcie  izoelektrycznym.  Brak 
ładunków elektrycznych sprzyja łączeniu się cząsteczek w większe agregaty i wypadaniu ich 
z roztworu, powstaje osad (sedymentacja)
Najczęściej do wysalana stosuje się siarczany: sodowy, amonowy lub magnezowy. Wysalanie 
jest  procesem  odwracalnym. Po  obniżeniu  stężenia soli w roztworze koloidowym,  np. przez 
dializę,  można  wytrącone  białko  ponownie  rozpuścić  i  nadal  zachowuje  ono  swoje 
charakterystyczne właściwości. Wysalanie nie wywołuje zatem denaturacji. 
Podobny  efekt  do  wysalania  wywołuje  dodanie  do  roztworu  koloidowego  etanolu    lub  
acetonu.    Oba    odczynniki    powodują    również    odwodnienie  białka  i  jego  wytrącenie  z 
roztworu.  Jeśli  oddziaływują  krótko  i  w  niskiej  temperaturze,  białko  nie  ulega  denaturacji  i 
można je ponownie rozpuścić.  
Długotrwałe  działanie  etanolu  i  acetonu  na  roztwór  koloidowy  prowadzi  do  denaturacji 
białka, staje się ono nierozpuszczalne.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

  Białko w pI 
 

O

d

w

o

d

n

ie

n

ie

D

en

at

u

ra

cj

a

O

d

w

o

d

n

ie

n

ie

D

en

at

u

ra

cj

a

O

d

w

o

d

n

ie

n

ie

D

en

at

u

ra

cj

a

Kation białka

hydrofilowego

Izoelektryczne białko

hydrofilowe

Anion białka

hydrofilowego

Kation białka

hydrofobowego

rozpuszczalny

Izoelektryczne białko

hydrofobowe

nierozpuszczalne

Anion białka 

hydrofobowego

rozpuszczalny

Rozładowanie

zasadą lub 

elektrolitem

Rozładowanie

kwasem lub
elektrolitem

Kwas

Zasada

 

 
Ryc.  1.  Zachowanie  się  roztworu  koloidowego  białka  poddanego  odwodnieniu  w  zależności 
od środowiska (cytowane za B. Skarżyński, Chemia Fizjologiczna, PWRiL, 1956)
 
 
Odwodnienie  białek  w  punkcie  izoelektrycznym  każdorazowo  prowadzi  do  ich  wytrącenia. 
Natomiast w pH różnym od pI cząstki białkowe, dzięki posiadanemu ładunkowi, nadal mogą 
utrzymywać  się  w  roztworze  mimo  pozbawienia  ich  „płaszcza  wodnego”,  otoczki  wodnej 
(zachowują  się  wówczas  jak  koloidy  hydrofobowe).  Dodatek  niewielkich  ilości  jonów 
zobojętniający  ładunek  elektryczny  prowadzi  natychmiast  do  wytrącenia  białek,  ponieważ 
cząsteczki  białek  nie  posiadają  wówczas  ani  płaszcza  wodnego  ani  ładunku.  Produkty 
odwodnienie białka w zależności od środowiska przedstawia rycina 1.  
 
 
4.3.1. Rozdział globulin i albumin metodą wysalania  
Dwie  główne  grupy  białek  obecnych  w  osoczu,  albuminy  i  globuliny,  różnią  się 
rozpuszczalnością w wodzie i solach nieorganicznych.  
Globuliny  są  nierozpuszczalne  w  wodzie,  wykazują  skłonność  do  tworzenia  agregatów  z 
powodu  dużego  momentu  dipolowego  (moment  dipolowy  jest  iloczynem  ładunków 
elektrycznych dipola i odległości między nimi
). Albuminy są dobrze rozpuszczalne w wodzie, 
gdyż  ich  moment  dipolowy  jest  dużo  mniejszy  od  globulin,  wykazują  poza  tym  większe 
powinowactwo do wody.  
Kationy  i  aniony  soli,  zobojętniające  dodatnie  i  ujemne  ładunki  dipola  białkowego 
uniemożliwiają agregację cząsteczek. Albuminy można oddzielić od globulin wykorzystując 
ich różną rozpuszczalność w stężonych roztworach soli. Globuliny tracą wodę hydratacyjną 
już  przy  50%  nasyceniu  roztworu  siarczanem  amonu  ((NH

4

)

2

SO

4

)  lub  w  nasyconych 

roztworach  MgSO

4

  bądź  Na

2

SO

4

.  Albuminy  natomiast  z  powodu  większego  powinowactwa 

do wody wysalają się dopiero przy całkowitym nasyceniu roztworu za pomocą (NH

4

)

2

SO

4. 

background image

Koagulację przez wysalanie stosuje się do najprostszego frakcjonowania białek osocza krwi, 
między  innymi  do  oznaczenia  stosunku  albumin  (A)  do  globulin  (G).  W  stanach 
prawidłowych wynosi on 2:1, zmienia się natomiast w różnych stanach chorobowych. 
Zmniejszeniu  stężenia  albumin,  wiążących  wodę  w  osoczu,  towarzyszy  równoczesne 
przemieszczenie wody z naczyń do tkanek, czego skutkiem są obrzęki. Obrzęki obserwuje się 
także w przypadku braku syntezy albumin lub podczas nadmiernego zużycia białka (choroby 
nerek, laktacja, nadczynność kory nadnerczy, stres). 
 
4.5. Właściwości ochronne koloidów  
Koloidy hydrofilowe (np. żelatyna) chronią koloidy hydrofobowe przed wytrąceniem przez 
elektrolity. Takie chroniące działanie wykazują białka, lipidy i wielocukry (np. skrobia). 
Zjawisko to ma duże znaczenie biolo-giczne, gdyż powoduje, że związki nierozpuszczalne 
znajdujące się w płynach ustrojowych, np. w moczu, żółci, mleku, itp., nie wytrącają się  
w postaci złogów. Niewystarczające ochronne działanie koloidów jest być może przyczyną 
tworzenia się w organizmie człowieka kamieni nerkowych i żółciowych. 
 
4.6. Denaturacja białek 
Zjawisko  denaturacji  białek  wiąże  się  ze  zmianami  w  strukturze  cząsteczki,  wskutek  czego 
naturalne biologicznie aktywne białko traci swe charakterystyczne właściwości. (Cząsteczka 
białka jest trójwymiarowym układem jednego lub kilku łańcuchów peptydowych. Wyróżnia się 
w niej strukturę I,II,III, i IV-rzędową- patrz ćwiczenie z zakresu białek
). 
Denaturacja następuje pod wpływem czynników fizycznych lub chemicznych, ulega wówczas 
zdeformowaniu lub całkowitemu zniszczeniu struk- 
tura 

IV, 

III 

lub 

II-rzędowa, 

bez  hydrolitycznej  degradacji  łańcucha  poli- 

peptydowego warunkującej strukturę I-rzędową. Czynniki denaturujące działają na wiązania 
stabilizujące  przestrzenną  strukturę  białek.  W  wyniku  ich  rozerwania  łańcuchy  peptydowe 
zajmują  w  przestrzeni  inną  pozycję,  a  uwolnione  grupy  funkcyjne  aminokwasów  mogą 
wytworzyć inne wiązania, co w konsekwencji prowadzi do nowej konfiguracji przestrzennej 
cząsteczki.  Tak  zdenaturowana  cząsteczka,  co  wydaje  się  być  oczywistym,  odznacza  się 
odmiennymi  lub  nawet  utratą  właściwości  biologicznych:  enzymatycznych,  antygenowych 
czy  hormonalnych.  Denaturacja  powoduje  też  zmiany  fizykochemiczne  cząsteczki,  np. 
pojawienie się wolnych grup –SH w wyniku denaturacji.  
Denaturacji  nie  należy  utożsamiać  z  koagulacją,  ponieważ  zjawisko  wypadania  osadu 
niekoniecznie musi być związane z denaturacją.  
Wiele białek pod wpływem rozmaitych czynników ulega denaturacji  
i mimo to nadal zachowuje charakter roztworu koloidowego. W innym wypadku, tj. przy 
wysalaniu, można białka wytrącić z roztworu nie powodując jego denaturacji. Z punktu 
widzenia właściwości koloidów, w procesie denaturacji białko traci cechy koloidu 
hydrofilowego, a nabywa właściwości koloidu hydrofobowego (traci płaszcz wodny).  
Denaturację białka wywołują zarówno czynniki: 

 

fizyczne,  do  których  należy  ogrzewanie  w  podwyższonej  temperaturze,  wysalanie, 
ultradźwięki, promieniowanie krótkofalowe. 

 

chemiczne, do których należą kwasy, zasady, jony metali ciężkich, organiczne aniony, 
mocznik,  amidy  kwasowe,  detergenty,  fenol,  chloroform,  rozpuszczalniki  mieszające 
się z wodą jak alkohol, aceton.  

 
Białko zdenaturowane w roztworze o pH różnym od pI (w formie anionowej lub kationowej) 
nadal utrzymuje się w roztworze, gdyż stabilizowane jest przez ładunek elektryczny cząstek. 
Białko  zdenaturowane  różni  się  od  rodzimego  (natywnego),  między  innymi  tym,  że  w 
punkcie izoelektrycznym jest nierozpuszczalne (zachodzi koagulacja). Koagulacja cieplna jest 

background image

przykładem  daleko  posuniętej  denaturacji.  Proces  denaturacji  cieplnej  rozpoczyna  się  dla 
różnych  białek  w  różnych  temperaturach,  zwykle  jest  to  zakres  od  40  do  100

0

C.  Tylko 

nieliczne  białka  wytrzymują  krótkie  ogrzewanie,  w  tych  warunkach  nie  koaguluje  żelatyna, 
rybonukleaza i niektóry peptydy. 
Działanie denaturujące etanolu objawia się dopiero przy większych stężeniach, po dłuższym 
czasie oddziaływania i wyższej temperaturze. 
W roztworach o pH większych od pI zachodzi dysocjacja protonowanych grup aminowych (-
NH

3

+

) aminokwasów, cząsteczki białek stają się anionami i mogą reagować z kationami. 

Kationy  metali  ciężkich  tworzą  z  białkami  sole  trudno  rozpuszczalne,  co  jest  podstawą 
stosowania białka jako odtrutki przy zatruciach rtęcią i innymi metalami ciężkimi. Białko pod 
wpływem  tych  kationów  ulega  równoczesnej  denaturacji,  prawdopodobnie  w  wyniku 
zerwania kowalencyjnych wiązań dwusiarczkowych.  
 
 
Pytania 
1.  Podaj definicję i przykłady koloidów hydrofilowych i hydrofobowych. 
2.  Wymień różnice we właściwościach koloidów hydrofilowych i hydrofobowych. 
3.  Wymień czynniki stabilizujące układy koloidowe i omów jeden z nich. 

4. 

Omów zjawisko peptyzacji, elektroosmozy i tiksotropii.

 

5.  Jakie czynniki wywołują denaturację białek i jakie konsekwencje ma to zjawisko? 
6.  Co oznaczają następujące pojęcia: dializa, elektrodializa, synereza, tiksotropia? 
7.  Na czym polega działanie ochronne koloidów (przykłady)? 
8.  Jakie  właściwości  cząstek  koloidalnych  powodują  względną  trwałość  roztworu 

koloidalnego? 

9.  W jaki sposób można wywołać koagulację roztworu koloidalnego? 
10. Omów zjawiska uwodnienia i pęcznienia białek uwzględniając czynniki, które mają na nie 

wpływ.  

 
 
 
Literatura 
1. Bielański A. Podstawy chemii nieorganicznej. PWN, Warszawa, 1998 
2. Babiński S. Chemia fizyczna. PWN, Warszawa, 1998 
3.  Bączyk  S.  i  wsp.  Ćwiczenia  z  chemii  ogólnej  w  zakresie  studiów  me- 
     dycznych i stomatologicznych, Wyd. AM, Poznań, 1978 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image