Структурообразование запасных глобулинов семян хлопчатника тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.10 ВАК РФ
|
Рафиков, Рустем Ахмедович
АВТОР
|
||||
|
кандидата химических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Ташкент
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
1998
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
02.00.10
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТ БИООРГАНИЧЕСКОИ ХИМИИ им. акад. САДЫКОВА А. С.
Ргв од
' ' *ПР 199Ц
РАФИКОВ РУСТЕМ АХМЕДОВИЧ
СТРУКТУР00БРА30ВАНИЕ ЗАПАСНЫХ ГЛОБУЛИНОВ СЕМЯН ХЛОПЧАТНИКА
02.00.10 — биоорганическая химия, химия природных и физиологически активных пещсств.
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени кандидата химических наук.
на правах рукописи УДК. 547.962.5
Т А Ш К Е Н Т - 1998
Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени Институте химии растительных веществ АН РУз.
Научный руководитель: д.х.н., нроф. Юнусов Т. С..
Официальные оппоненты: д.х.н., проф. Леонтьев В. Б.,
к.х.н., вед. и. с. Мавлонов Г. Т..
Ведущая организация: Ташкентский Государственный Университет имени М. Улугбека.
Защита диссертации состоится 1998 г. в '~Т
часов на заседании специализированного совета Д 015.21.21 при Институте биоорганической химии им. акад. Садыко-ва А. С. АН РУз но адресу: 700143, Ташкент, ул. X. Абдуллаева, 83.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИБОХ АП РУз. ■*; ■
Автореферат разослан 0 <и 1998 г.
Учёный секретарь специализированного совета,
доктор химических наук, проф. '7~, ^ БАРАЛ\ Н. И.
- 3 -
ВВЕДЕНИЕ.ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Актуальность темя и цель работ.
В представленной работе а качестве модели использовались зод-нобелксвые системы запасных глобулинов семян хлопчатника.Цель работы состояла в исследовании структурообразоЕанйя запасных глобулинов, которое рассматривается в работе как их специфическая функция. ■
Актуальность вопросов связанных с биологической функцией запасных белков как при созревании, так и при прорастании семян ке вызывает сомнений. Но не менее актуальна и проблема использования запасных глобулинов хлопчатника в качестве нетрадиционного источника яшцезого и кормового белка. В любом из этих случаев приходится сталкиваться с одной из основных функций запасных глобулинов -структурообразованием.
В настоящей работе принят новый подход к проблеме белковой функциональности,которая ' является функцией не только белковой структуры,а структуры более сложной^ включающей,до крайней мере, ещё структуру воды в гидратной сфере белков.
Задачи исследования. .
1. Получение белковых образцов запасных глобулинов из семян хлопчатника,исследование водоудердиваощей я структурообразующей способности зтих образцов з зависимости от конфсрмационного состояния белков,а тагане присутствия фитатов и госсипола.
2. Изучение реологии надмолекулярных белковых структур: псез-догеля,термотропных гелей госсипина.конгоссипина и их суммарной фракции для выявления их структурных особенностей.С этой же целью исследовать растворимость термотропных гелей.
3. Исследование роли фитатов в структуросбразованни запасных
глобулинов семян хлопчатника. .
4. Исследование состояния воды на поверхности белковых комплексов гсссипина.конгсссипина и их суммарной-фракции.
5. Исследование процесса агрегации белков при промышленном
получении белкового изолята из хлопкового ирота,получение опытно- промышленной партии и проведение биологических испытаний этого белка. . ■ . .
Научная новизна.
С позиции модели взаимодействующих сфер структура белка и структура воды на его поверхности рассматриваются как единая
функционирующая система.Показана кооперативность гтой ' систе-иН»С£ИДсХ€;ЛЬСТ£у1СІцаЯ О 05 ВНуїреККсй ЦсЛОСТНОСТИ.
В результате исследования фитат-белксвых комплексов впервые -было показано,что фитаты являются фактором усиливающим гедеобра-
ЗуЕЩуїО СПОСибНОСТЬ ГЛйбуЛПНОЕ.
ЗперВЫе ИССЛеДОВаКЫ рЄОЛОГИЧЄСКЇІЄ свойства ПСЄВДОГЄЛЯ госси-пина (коацерват госсипина) ,состояние воды з псевдогеле.Установлена ' специфика структуры термотропных гелей суммарной фракции запасных глобулинов,которая обнаруживается при 60-70°С.
На основании структурно-функциональной взаимосвязи между структурой белковых микроагрегатов и реологическими свойствами термогелей высказано предположение о том,что структурными единицами белковых гранул в аазаскых клетках семян являются микроагрегаты, структура и белковый состав которых не формируется самопроизвольно, а является регулируемым процессом. '
Практическая значимость работы.
Практическое использование результатов исследования нагло отражение в предложенном экономичном способе выделения хлопкового Белка из экстракта. Показано,что на основе белкового иэслята,полученного кислотной, экстракцией, возможно получать термотропные гели пористой структуры.Реологию таких гелей можно изменять добавлением фитатов как в растворы, так и в суспензии белка.
Апробация работ.
- (Материалы диссертации докладывались на конференции молода: учёных КХН5 (1967): и ■института физики и химии полимеров АН РУ (1392),на 2-ой Всесоюзной конференции "Новые источники падевого белка" (КоОулетк,138Є),ВсесагзеНий конференцій ' но химии пищевых веществ -(Могилёв„1980),Воесовзной конференции со лицевой химии (Москва, 1991), а также на коллоквиуме лабораторий новых пищевых форм ИНЭОС ем. А.Н. Несмеянова РАН (1Э91). '
Вубвяафш.
По материалам диссертации опубликовано 7 статей, одно авторское' свидетельство г три тезиса докладов.
. Структура к объём работы.
Диссертация включает введение,обзор - литературы (разделы 1 и 2), обсуждение результатов (разделы 3 и 4),описание объектов д методов исследования,заключение,выводы,список' исв-здьаованной .литературы (258 нашенораніш) и приложение.Работа изложена ка 107 страницах и иллюстрирована 32 рисунками и 19 таблицами. '
(1 Ін и X п H-'k Ki IK n CJ i-j (11 ?• hJ г* j і»; 4J Гі Cj dl yj •п
M 11 *« J <r> 'U 1 t b (Г* rj W О ii {u ri Ы Cl Ь р п
п Д » 1 - tl о til M *rt III «п і I Ф y. й rn 0) ГЇ Id ti* п fd ІЙ
fi4 l* 1 f- J -* Vi »*< n: f>> ft» 1 J Ui • » ■a (-4 №
fjl \n X CJ «-4 tl ;i - Cl f 7. ?n aj IT» n i‘> >t-<- І' Я1 at H ф LO {1 It- Щ Ш ф S !п w
І-' ' !' | [U iu x Г‘» C і Ф j£ Ф h 71 I-; Ui і j *3 »3 i-j и> О
1 И о ♦ 1 f 1 j:> t j Й M r. (П ; • (j Г-* Vi •;* о • j l:1 Cl til »j о с; І-3
i'j 0J tj ; і »J s “ J r. X ’4 ■■L hi fLl r: і -j ft t> tiJ r*» ф о. ы м м
і і ( i I;» ГЭ Si Iі; n X", ы ГЦ j ; n 11 i 1 ri OJ m с; Iі1 ІЇІ а* я
Pi і і Iі* ts ci M iT, .'К *.‘l n »і ; ’.*1 n fkl V.» n о W fci CD
i1 4 11 1-і — b Г " P; T3 ■n p і і !-! rj 1-І Cj n 'П тз Чг« ь* Jal
* I l •* Ф 'aC Til J I •c П: (h П ij) tJ u; li »r> »3 a« Ф LJ o. •h і5 чЗ, u< 2
і * N I Cj L* J.1 г* LTi HI ili и :n Cj u> 1-* ги п 3
H ■ і 4- j I 1 Д* 1-1 .-J' І4 fj ?. 'Гі *ї 0J Ф t.'J ‘H Р1
l\i 1 n ;•£ О • f< » і »4J ■* H *3' (* ii о !*! P’ n tj b ^ < С. Ті 2
О Ї ij * li В > J ► 4 1 І H •i *■’« ij ІІІ Й T'i К ui о
t-v ru О 11 U» ■♦•* n l.i N О *D H І і f*; и* Cj і j С-Ч W 15 я •-J О ГО »3 ill
• I'1 i A о»1 и > і W (l! ‘U ГІ n *'i :< Ci J'i lu f1* U »!> tc о
'11 J-j 4 M J;« ф X I ) M »-3 HJ •'« ri о \X> V' fi ►-J Ф о к ifi 6 s
n * j і 'j Гі :л s! ws n T і П О H •Q' h 1-1 V] r*j и Ф S
П : і cj ті >) u: tJ 4"^ w 1-і >• О a* »-3 м (~J ►U К)
x t, Щ i:i ф 10 ;. j Г1 П t.1 hi ІЦ ri ‘JJ ij (>. •а О о Ё і 'j
о 11 t- <** fZ і 4 1C fU ♦ Cl Ci Ф Гі Ф k. Oi с Ы Р
г» • і ‘C 1 і j D : i U) 11 lri Tl rj і > f j til !!i Tl м « j Ф fii Ь &)
о 15 it і 1 i=4 $ Ok О о i j o. (. і ті Ifi [ J і О D »j *»i /» U ■п ІІІ ІІЗ ГЧ
Гі •v \P ti* ►5 1 13 i'u и < 34 fl О f) ai Cj £j< Й {р Щ Р1
r J x iT ч 1-і «Ті V (“l L° !H !2 ‘H їй ij TJ> t-4 1() і i w a. > 3 •<* hi f) hi Ез к
( 5 11 - *9 fu f? 1-1 n r*2 и (-J '3 Cj <u ' 1 І:ч rj* 11 Ги p; Ш Сі ► 3
IN !ij їм • і »--* tl w Tl tu 1/* j-ilj Ю і ) »-3‘ M u Із 17* X ?' « .< к “Г*
in U> l«! n * Cl* іп IJ 4.1 * k* T J R < і >3 n ► 3 s п ч 4 1'^
І4 ►-«'* ‘ 1 (U tj i4» 11 Ні »3 і j ij І.І jy 14 к'ї [і' и: n P--J С)
' 3 И >1 Id '»1 rf< n Ci to tJ H1 fi» n >3 1-І •г.1 ь Ь3
Cl 4 ) > 1. J'i, о 2 *« ^ x 111 L« •< Cj і і О Ci tu и и n n Ф n ф W Ї-І
Ш 11 ft) О Cj to 4 J I j *'< Ф ; j jj U t'i' Ы ф f-? м *3 Oi Cj Е ЧТ ■W о N
У ! j ill о a* *u »3 in hi w ill * і 'It і j •й f0 Гі ip tn S ru tl (3 ‘І .О
'Ч J j h »i й: (j (j n * і H Я Ш n w і 3 h ;Г M x м C*J
n Г| О ІТІ ; ri >0 j-1 n ?;• n Г.1 Й о tu n l:. 11 \i 1 і 11 h Й і і 'sC :a U jti <I4< JD Й a 1? to О H р <а
I. і 1-і bi c. u b • P и і 4 • і tc n • 11 «її in P- гл л *-3 >
іJ hi i j ► 4 ;) T 1 til Tl D> *'1 i3 tl fy T.1 Irj w п «ІІ й ф
It (“ ■ \’l n “J Лі Ci 1*’ О t J Ф |u iVi r* JH [n о Cj п
n О X M x {-1 Гі w* * < і Г) i3 ■ D ► J ■ і ;a H с^ Е ч 4
* J (; X H| X DJ 1 1 п: 14 Cj j * * і lu n [j H PI kn Е S' F5
- і 1 J Kt X X Ги о и 4 1 t* Й ilj lu с» a* г-i <{• h ЇІ i'| ij •4 CJ u ii w tu fl о Ф й Ь LJ 3-І ».•«
I.« J і h ‘J > і TJ Ij’ Cj <n 1-І tii Cj - hi і: Я о
: \ < .■ j-i * і Ф (« *r [о Jj5 H •Li* U Й f-i 1 5 X 1 3 jy (р ф ч о
'•I* і i ”» '1 fD £ (>. ІІ >> U 1 1 [-1 J і ‘.4' (ti f.i Г і •• • h Пі ф
Ф iT* ■ і 1 \ 'i ш n Ci) (b IU Ч “'I ><i w J t Ц J ►i *4 j-j tH Г1 \С. ЙІ ■а
J і ' К J 1 ) і і H {] у ■* ч; Cl Ci l-J UI О U! X * і ь О •3
fU 1.» Ci Ы TJ ;i [j* !Zj IJ l.i X j j G Ф у Сі О3 10
I r Iі 5 “J Г? ih >1) w >il ll ф v' l‘- U 1.1 JlJ Й С і » •о* 4 н Ь
і i N Ui w u. H n n to 11 .‘i ? 4 U5 и Г I Cl t.l ф V* U “1
> 1 - r* n «ь С і а її I і Q t і UI Гі Гі U> Ch I с f» п ф •3
Iі! .4 Й) in »A О J-i П li ГЧ M *1 1-4 Clh ►1 n it* ;i; H т п
Ы p н o • с;. ll* ri u> H • j tj Cl (> Г 1 <D f 1 І5 • 3 p a h i\j 1-і о м d: OJ w tl w п ф ги Ч К Cj
(і 1 y, w t.% (L. ii! fj »•< M П n и <• *fiK
1 \ ! і I) Ф м r J £■« O' X n> 1 1 ‘•J li) 1*5 w Ci п и n
• і h Vl tM rj f.i n {} ГЇ () r> !•' (Ii c. и у U' CA *< U t3
1 > W f*»i n N tii Я w і 1 ir< b n, и Ш H *n W >3 n
• і n ?>« * 1 Cl i-j h {а* Г) QJ 11 Jl i-i tu r’ u r>. її! Cj и ID
ID О (d І'Л tJ In и « !ij rtf ?* <r> T І a» T1 го ф Й 1-і *< >3 ІІ ы
11 a {і» ll) n ti Ф о* rj n ti l[i {-І n IT ai Т1. С) О
і ■r> u* 1 1 01 n> U I 1 i ♦ Ф Ф ш 1 7
'.г.Л. I
•Химический состав,реология термотропных гелей и водоудерживающая способность белковых образцов суммарной глобулиновой фракции.
- ОБРАЗЕЦ 1 ‘ ИД - • Е*105,Н/М2 фосфор,X ГоссиполД
| 1.Белок,полученный экстракцией ■
раствором N301 (10%,pH 7.Б). Нативный белок. 130. 62 ' 120.1 0.375 . 0.011
1.1. Нативный белок с низким со*.
держанием эндогенных фитатов 114 66 117.0 0.03 0.0038
и госсипола.
1.2.Белок,после частичного уда- 0.008
ления госсипола раствором • 281 ■- 0.370
щавелевой кислоты.
2. Белок,полученный кислотной 0.226
экстракцией при pH 2.0. 273 105 86.9 0.187
2.1,Белок с низким содержанием
эндогенных фитатов (осаждение .396 75 • 60.1 0.056 0,243
2%-ным раствором НС1).
2.2.Белок,насыщенный экзогенными *■
фитатами.Осаждение при pH 4:0. 337 . 171 112.2 0.960 0.366
2.3.Белок,насыщенный экзогенными
фитатами.Осаждение при pH 7.О. . 275 143 . 110.1 0.820 0.366-
2.4.Белок с низким содержанием
эндогенных фитатов и госсипола;- 185 92 91.0 0.03 0.0038
2.Б.Белок кислотной экстракции
после ч стичного удаления гос-
сипола раствором щавелевой 312 202 - 0.226 -0.102
кислоты.
Г-лМД
'Дт. 9 94:3 <) \. Р
«о ::
Об. 1
оо.о
он.;:
ОДЛ>
лю. ?.
Б табл.1 приводятся данные по химическому составу (V, Р, гос-сипол), реологическим свойствам (Е) к всдоудерлкванздей способное-, ти (V) СТО как в нативном состоянии (1, 1.1), так и после кислотной денатурации (pH 2.0)., V и Е белковых. образцов и их гелей не зависит ст количества госсипола.но увеличение концентрации Фита-тов з белках ведет к изменению реологических свойств. .
. Для определения влияния фитатов ка водоудерживащую способность и, связанную с этим, структурооСргзуїопув споособностъ белков были получены белковые образны с различной концентрацией эк-вогеши фитатов. Эксперименты проведены с белковым образцом 2.1. (табл. 1), имеющего низкую концентрацию-эндогенных фитатов.Добавляя раствор фитиновой кислоты в белковый раствор (pH 2.0), Сыли получены образцы с концентрацией фстатов от 0.1 до ЮХ па отнопе-НІ2С к белку; о количестве фитатов судили по содержанию общего фосфора. • ■ ' ‘ .
■ Определение V? после .угаденгя капиллярной воды.па гелей показало,что- основная масса воды (кривые С,в,рис. 1) удерливается в гелях за счет их-пористой структуры.Кроме того,следует обратить, внимание и ка тот факт,что увеличение концентрации фитатов в белках- не изменяет их гіідратируемость ни до, ни' после нагревания (рис. ;,з,в).В то же вреул, это влияние проявляется з процессе сгруктурообразсвания в термотропных гелях ..способствуя формирование гелей различной пористости,котсрая является Следствием их структурных•ОТЛИЧИЙ. ’ * ' ' . _ •
Длз подтверждения того факта,что фптаты влияет нз процесс структурообразования белков, нал: проведено исследование реологических- свойств термотропных гелей белков с разной концентрацией, фитатов (рис.- ' 2).При 0.2-0.5“ фитатов наблюдается размягчение теркотропкых . гелей.ІІсііазано,что при этой-же концентрации фитатов гезк затеют ігакскмгльное значение V (515?., рис. 1).Такое совпаденпе-на нао: взгляд-не является случайный,а наряду с очевидной корреляцией реологических СВОЙСТВ беЛКОВЫХ гелей ОТ концентрации В Е53С фитатов,этот факт 'подтверждает -наге предположение о- влиянии фита-тов не на гкдраткруемссть белковых молекул,' а на их структурообразующую способность (рис.2). ■ .
----‘---1---•----‘-----------1----1---^---*» п
02 0.Ц ае й! 4 2 5 4 5 #<*.
' РИС. I
Зависимость вздоудерзшвашцей способности от хскцентрацан фитатов в белковой растворе;
а белки до нагревания;
6 - тер^отрошше балковые геля; в - белка после нагревания.
Завислмость модуля уптугоста гелей от концентрации йятатсв в йедковоы растворе
2. Структурно-функциональная взаимозависимость пек гедеобразо-вавии. . . . .
Соли фитиновой кислоты и запасные емки хлопчатника локализуются з процессе созревания в едких и тех же клеточных -структурах.
- белковых гранулах.В зтсй связи з ряде работ,исследуя влияние фитиновой кислота и ее солей на физико-химические свойства запасных глобулинов, связывают ато влияние с метаболическими процессами при прорастании семян. Поэтому установленную нами закономерность можно отнести к частному сх/чаю этого влияния . .
Следует отметить, что обработка белков 2%-нси НС1 ведет, с одной стороны, к снижении концентрации эндогенной фитиновой кислоты (с 0.226£ фосфора до 0.066Х, табл. 1, образу 2 и 2.1 ), с другой,изменяет механизм формирования белкового осадка.При этом появляется новая структура осадка.Наиболее ярко ато явление наблюдается при изменении концентрации белковых растворов, в которых проводили осаждение (рис. 2). .
Добавление фитиновой кислоты в белковые растворы образца 2, рис.4, в количестве 0.27с по отношению к белку ведет к резкому изменению реологических свойств термотропных гелей, вместе с тем, при разных концентрациях 'фитиновой кислоты гели, полученные из белкового образгй*1.' рис.4, имеют незначительные отличия’в упругих свойствах, что, как мы предполагаем, связано не с различием структуры белковых молекул двух образцов, а с присутствием большего количества эндогенных фитатов в данном образце. ■ -
Исходя из приведённых выше результатов (рис.З и 4,), можно сделать вывод о . том, что структурные различия надмолекулярных белковых систем обусловленны не только конформационным состоянием белковых молекул, полученных разными методами,наличия или отсутствия сопутствующих веществ (фитатов). Эти различия во многом зависят от структуры микроагрегатов, формирующихся при определенных концентрациях белка в растворе.Существует очевидная •взаимосвязь между концентрацией белка в растворе,структурой микроагрегатсв и структурообразующей способностью запасных белков.
2. геологическая характеристика структуры гелей госсипина. кон-гсссипина и их- суммарной Фракции. ' . ' -
Реологические исследования структуры уже.сформированных бел-ксвых гелей могут дать объективную характеристику физических свойств гелей, которые связаны как со свойствами самих белков,
* в
и
10
9
I
1ЯЗЧ&678 %
Концентрация 5ел к#
РИС. 3
Влияние концентрации белкового раствора на упругие свойства теркотрошшх геле£:
I - геля получэш из суммарной йракцаи глобулинов, осавденккг при рН=&,0 из кислого (р5=2,0) раствора;
•П— гела получены из суммарной фракции глобулинов, осаяденнызс 2^-ной НО. из кислого раствора (рН=2,0). Белок с назкпы содерзаниеа эндогенных фитатов.
' по отношению к белку ' .
' . . РИС. 4 .
Зааяоикость Модуля уцгугости термотропных гелей от .
Еонцрнхрапди штнновой елслогы в белковых растворах:
I - гели подучены из суцкаркой гло<3удавово& фракций, осаэденноы при рН=ог0 из кислого (рЕ=2,0) 0,7^-ного балкового раствора;
И - гели получены из' суммарной. глобулшовок фракций, осазденкой 25гЧ10Й НИ. аз кислого .раствора (рБ=2,0) . Бедок с низкш содер-ганвем эндогенных штатов. Фитивовуя кислоту добавляли в про-цвссе переосаадения в 0,7£-ни2.бегкоЕЫн раствор.
так и с механизмом стругстурооСрагования гелей. Нике- представлены ре зуд» таги исследования реологія термотропных гелей госсипк-на, конгоссипика п СТ® при температурах от 20° до 50°С.
При повышении температуры'гелей гоосипинз (та£л. 2 ) до 40°С плавкое снижение срочности гелей сменяется регким спадом прочноо-
■ ' . Та£л..2.
Зависимость реологических характеристик гелей гоосиплна от температуры. .
1 1 ! 1°С Еі*і05, Па 1 і Нг*105, І Па ' і . ! Ез*Ю5, I Па 1 1 *д ! 7Н*10е ! Пале 1 і Г^12*юг1! і Па*с |
1 ! 20 ' 3.79 і 1 14.97 . 1 2.3 I 20.2 I 20.4 1 14.80' і
1 30 2.90 і 12.0 1 1.5 ! 19.5 I 16.8 1 10.10 |
! 40 2.29 ! 9.29 1 1.4 1 19.8 ! 14.6 I 5.82 !
! 50 1.50 ! 14.10 і 1-1 ' I. 9.Б ! 11.5 1 3.50 !
1 50 1.10 1 13'. 30 Г 0.9 1 5.В I 9.0 I 2.59 I
1 70 0.60 I 90.20' 1 ■ 0.6 1 0.8 ! 4.1 I 1.30 !
1 во 0.70 ' 1169.40 1 0.7 ! 0.4 I 0.5 ! 0.90 I
I 50 | 1 • 0.50 1181.10 1 1 0.5 і 0.2 1 0:3 1 0.60 | Г 1
' . Та5л. 3.
Зависимость реологических характеристик гелей
кокгсссишпча от тешгерагуры. ' -
і 11°С Iі і Еі*Ю5, і Па І Ег*105, ! Па ■ ! Ез*105, І .Па - ! Л.7. 1 ' і І. 7>і*ЮЄ ! Па*с * 1 :- -Пале і
і ! 8.7 ! 78.2, Т 1 1 ! 6.4 1 10.0 1 37.8 . 13.7 І
І 80 І 6.6 і 54.1 І 4. д 1 11.2 і 31.2 12.8 • І
І 40 ■І 4.2 .1 22.0 1 2.7 і 1Є.1 | 23.4 13.9 !
! -50 і 2.3 І 35.4 І 2.9 |- 9.8 І 22.3 3.9 І
] оО І 3.3 [‘ 27.7 !. 2.4 І 10.5 І 19.7 ■ 5.8 |
; / и1 ! 2.2 ! 143.7 1 2.1 і . 1.5 і 15.4 2.9 !
і 80 І -2.0 . І 203.3 1. 1.8, І 1.0 ( 11.2 1.5 !
1 90 і 2.0 і. І 200.1 і - [ і.в і - І 1.0 і ■ , і 11.2 1 1.5 | ' ' 1
ти при дальнейшем нагреве.Как видно из таблицы 2, это связано со
значительным ростом пластичности (Ег) гелей после 60°С и последовательным уменьшением быстрой деформации (Ез.). Аналогичные процессы наблюдаются в гелях конгоссшине (табл.З ) и СГФ (табл. 4 ) с той лишь"разницей;что в гелях конгоссипина рост пластичности начинается при 60°С, а в гелях СГФ при 50°С. . -
' ■ Табл. 4.
Зависимость реологических характеристик гелей суммарной глобулинозой фракции от температуры. .
1— 1 I 1°С 1 Е1*105, |©Па 1 ! 1 1 Е2*10Б, 1 Па 1 Г- — " -Ез*Ю5, Па 1 . 1 1 1 тц*108 | П£*С | 712*1013-1 Пале |
1 I 20 | 3.9 . 1 I 14.6 2.3 I 20.9 I 19.2 14.0 |
| 30 - I 2.4 I 10.7 1.8 I 18.3 I 15.8 11.2 I
I 40 ! 1.9 1 8.6 1.2 | 18.3 | 12.1 7.0 |
1 50 I 1.8 ! 6.5 1.3 I 22.0 ! 11.7 4.7 |
1 60 1. 0.9 |. 52.2 0.8 1 1-7 ! 7.3 1.9 ' |
1 70 ! О.Б . ! 3110.0 0.4 1 0 I 0.7 0.5 1
180 I 0.3 1 4285.0 0.3 1. о ! 0.2 0.4 |
1 90 > I 0.1 1 5140.0 1 . 0.1 1 0 1.... 1 о 1 0.2 | 1
Как следует из значений в табл. 2, 3, 4, Белковые структуры
госситша,конгоссипина-' и СИ в нормальных, условиях-имеют сравнимые реологические константы.Но при температуре Еьзле 60°С структура суммарной фракции глобулинов, в отличие от структуры индивидуальных белков, претерпевает принципиальные- изменения.Эти изменения состоят в том, .что при практически одинаковом энергетическом воздействии структура СГФ в значительно больней степени стремится к распаду.Такие свойства СГ®, по-видимому, ееляются следствием взаимовлияния белковых молекул и изменения их физико-химического состояния в сложной белковой системе.
_При этом было установлено, что'распад белковой структуры при нагревании является обратимым процессом: при уменьшении-темпера-
туры до нормальной реологические характеристика гелей восстанавливаются. Такое поведение системы, 'на кал: взгляд, ■ является не случайным, а отражает одну из закономерностей сложной системы запасных глобулинов'. .
4. йссл&дозание растворимости термотропных гелей ' госсипива.
кснгсссипина и их суммарной фракции. •
Исследование растворимости термотропных гелей проведены с делаю получить общее представление о молекулярных силах, участвующих а процессе гелеобраэования. Нее белки были взяты а двух формах : нат:гвксй и прсседщей кислотную обработку (pH 2.0).Для сравнения приводятся данные по растворимости белковых суспензий и полученных кз них термотропных гелей.Структурообрззованке при нагревании (90°С) проводили в водных суспензиях (15Х) при pH 5.0 .
Анализ полученных результатов позволил сделать следующие обобщения : 1) высокая растворимость з мочевине (ЗМ) термстрспных гелей и белковых суспензій свидетельствует об отсутствии в них ковалентных сшивок; .2) при использовании суммарной Фракции двух белкез как в нативной, так и в денатурированной ферме, при термотропном гэлесбразовании наблюдается усиление всех типов взаимодействий : ионных, водородных, гидрофобных; 3) структурообразова-ние нативного госсишз-а сопровождается усилением электростатических взаимодействий.а после экспонирования госсйяина при pH 2.0 роль этих взаимодействий значительно снижается; 4) при термотропном гелесбразсзании нативного конгоссипина заметно участие электростатических взаимодействия и очень слабое усиление гидрофоб-ных.После денатурации з кислой среде происходит усиление гидрофобных взаимодействий.
5. Состояние зоды в агсегатзу. и гедях глсбулинсз семян хлопчат-
С помощью метода спин-эхо ЯМР исследовали состояние веды на белкезой поверхности наблюдая спин-спиновую релаксацию (Тг) протонов воды. Полученные результаты показали зависимость состояния гидратной сферы ( ГС ) белков от их «информационного состояния, а тзкче изменение ГС в процессе термотропного структурсобразования (табл. 5 и 5). Обобщая полученные результаты следует отметить, что : 1. -елочная обработка приводит к упорядочение и стабилиза-
ции струкг/ры гидратной оболочки у госсипина и конгоссипина. При этом, если у госсипина этот процесс сопровождается уменьшением Солее чем в дза раза периферийных, рахлых слоев, то у конгосошина за счет еысокой упорядоченности имеющейся гидратной сферы с появлением структурной однородности и увеличением массы ГС ка 50’.
2.Характерным результатом кислотной обработки дія всех белко-
вых" образцов является увеличение массы гидратной воды в несксхькз раз (до одного порядка), а увеличение времени спин-спиновой ре-ЛЯКГЯТГ.Г.Т свидетельствует о. процессе разупсрядсчения структуры ГС.
"3.Термообработка зсех балковых образцов, креме псеЕдогеля госсипинз, приводит к снижению массы ТздратЕых сфер (до 4-5 раз).После этого протоны внутреннего слоя ГС госсипинз. характеризуются существенным ростом Тг.Наоборот, у молекул конгосаакна прошедгих кислотную и, особенно, щелочную обработки,. гидратная сфера в условиях термотропного гелесбрззсвания становится более упорядоченной и стабилизированнои.
■ Табл.' 5.
Соотнесение свободной и связанной воды в белковых образцах, экспонированных в кислой (pH 2.0) и щелочной (pH 9.5) среде,а .также в белковых образцах,полученных в нативном'состоящих (pH 7.5).Еремя спин-спкнсзой релаксации (Тг) измерял;! лря pH 6.0 и 25сС. .
I--------—----1----------1----------------------г-----------------------1
{Белковый I pH ! Свободная вода | Связанная вода !
1 образец 1 1 -( I экспонирования и • . ' I 1 |Р,Х/Г| Т2 [белка! мс 1 ! М |отн.ед. Н г |РД/г| 1 белка! | : 1 ! т2 ! м ! )»!С ^ С'ХК. 9Д. I
1 , ..... ... \сго ! . I 7.5 I 447 1 47 I 1585. 1 .1 1 38 1 . 1 \ 19| 310 |
! госсшпш I 7.5 ! 953 |467 | - I 514 | 35| - |
! конгсссш. 1 ■ I 7.5 1 ■ I 275 1210 1 1 673 \ 559 134-3|1051 ! \ 1 \ ‘ ' 1
1 1СГФ 1 1 2.0 ] 1593 1 1680 1 1433 < 1 ! 624 ! I > из! 560 ;
Iгоссипин 1 2.0 15753 !с52 1 ' - ! 307 ! 125| - !
|кснгоссип. * { 2.0 . 1 12920 15431 ■ 1 1363 11076 | I > •122| 506 ! 1 1
1СГЗ . 1 I 5.5 I 715 ( 1 87' I 1337 1 1 ! 60 ! 1 1 17! 154 !
|ГССОИШШ I 3.5 1 374 1176 I 360 ! 431 | 54! 374 ;
• КОНГОССКЯ. 1 3.5 ! * 233 ! 93 1 £037 1 - 1 1 - 1 - ! \ 1
!Псездогель I гсссипина I 8.0 1 ; ; 1 214 1 г 44 1 ■ 1 1189 ! 123 | 13| 697 ■ 1 :
' Таким сбраасм, структурирование белков под воздействием зысо кой температуры сопровождается частичным,. необратимым разрушение
Соотношение свободной и связанной воды в белковых образцах, представленных в табл. после термообработки при 95°С,рН 6.0. Время спин-спиновой релаксации (Тг) измеряли при pH 6.0 и 2б°с.
,. (Белковый I образец I I Г pH экспони- рования Т" - ■ -I Свободная вода 1 — I Связанная ■ вода Связанная ... ...^ года I
1 1Р,Х/т |белка Тй МО 1 | ■ - 1 М | Ра. 2/Г |отн.ед.|белка ■ 1 т2 ! мс 1 Ма оти.ед РьД/г белка Г" 1 Те 1 1 мс | -....... .| мь 1 отн.ед.|
1 . ' 1СГФ Iгоссипин Iконгоссип. 1 7.6 . 7.6 7.5 1 200 I 708 I 283 54 375 683 1 11365 11225 I 943 1 1 | 95 1416 1168 14 I 98 | 70 | 645 720 550 84. 1 12 I 274- I
1 . 1СГФ Iгоссипин Iконгоссип. 1 2.0 2.0 2.0 I Е80 11275 1 604 480 527 780 1 1 937 11169 I 926 1 1495 1635 1494 } 93 | 124 | 150 ! 801 592 758 122 1 38 I 187. I
1 1СГФ |госсипин Iконгоссип. 1 . ' ’ 9.6 9.Б 9.Б 1 199 I 251 1 87 507 293 898 1 1 856 I 893 1 484 1 -1178 |270 1132 [ • 90 | 87 | 108 | 765 926 740 84 161 1 Ю | 1 29 | 339 | 897 I
1 ' , 1Псевдогель |госсилина 1 8.0 1 238 » 715 1 I 856 1 I 1 1160 1 1,. 118 | | 575 197 1 21 | 1 .....1 709 | 1
- зв -
и утончением ГС.При этом появляется возможность•сближения МОЛсКУЛ' белка до таких расстояний, при которых реализуется более глубокий энергетический минимум.Структура молекулы белка определяет структуру и протяженность ГС, что, Сегу словно, отразится ка структуро-.образузсцек способности • белков и реологических свойствах гелей.
ВЫЕ О Д К. . '
1. Установлено,то фитатк влияют на структурообразующие свойс-
тва- запасных глобулинов",-до это влияние не связано с количественным изменением гидратной воды.Показано,что при концентрации фита-тое в белке более 0.12 происходит снижение температуры гелеобра-зовакия. .' • . ' ' ’ . ‘
2. Установлено,- что процесс, термотропного гелеобразованил на-
чинается' с дегидратации белковых частиц .в интервале 45-60°С,что следует принять за начальный этап процесса гелеобрагоЕания.а оптимальной температурой гелеобраговавия запасных глобулинов является 9С°С. ■ ■ . ' . ■' ' . ■ . . . ’
3..-Показано, что реологические • свойства надмолекулярных белковых систем /во многом зависят от структуры кикрозгресзтю, форккру-ВІЦКХСЕ при .определённых концентрациях белка в растворе.Существует структурно-функциональная зависимость. между структурой шкроагрь-гатов, формирующихся в 'растворах с разной концентрацией белка, и их структурообразующей ]способностью.Следовательно, есть .основания предполагать, что белковые - гранулы ■ в растительной' клетке, образуются .не из отдельных белковых'молекула із гетерогенных широагре-гатов,которые яеляются структурными единицами Садковых гранул.- . " '• 4.'Установлено,что' структура . термотропного геля • суммарной глобулиновой фракции при. температуре выше 60® подвергается, деструкции в значительно :бо:шаей степени (в 20-33 раз),чем структура гелей ивдивадуазкух -белков (госсизина - и кокгогапина). 1 екая бттрукурно-фуккциональнат специфика- суммарной фракции глобулинов может иметь биологическую целесообразность при прорастании семян.
Б. Показано,что при структурробразовакий (коацервации) госси-пина в растворе соли. (0.3 1.1 НаС1,рН В. О) образуется белковая, система, реологические свойства которой соответствуют псевдсгелям. После термотропного гелеобразованаг количество воды е псевдогелях не изменяется.Установлено,что при- термотропном гелеобразовании запасных глобулинов ковалентных сшивок не образуется,при етом .значителен вклад электростатических взаимодействий при структуро-
образовании госсипина и кснгсссшшна.Роль этих взаимодействий а структурообразовании резко снижается после кислотной денатурации запасных глобулинов.- . - . •
6. Показано,что' воздействие кислой и щелочной среды,а также
нагревание приводит не только к существенным изменениям количества гидратной веда в запасных глобулинах,но вызывает также специфические для каждого из глобулинов структурные модификации гидратной сферы белков. . '
По материалам диссертации опубликованы следующие работы :
Статьи:
1. Ли А.Л., Рафиков Р.А., Юнусова 3.С., Болотина И.А., Юнусов Т.С., Моисеева Г.П. Изменение глобулинов в процессе развития семян хлопчатника. Хим. прир. соед., 1384,N 3, с. 249-355.
2. Рафиков F.A., Юнусов Т.С. Гидратация белковых иаолятоз
хлопчатника и реологические свойства их термотропных гелей. Узб. ХИМ. журн., 1330, N 3. С. 17-2D. ■ . -
3. Рафиков Р.А., Юнусов Т.С. Дифференциальный термический анализ термотропного гелеойразования . белков.семян хлопчатника. Узб. ХИМ. журн. 1Э90, N 4, с. 3-11.. . . .
4. Fs&ikcb Р.А., Юнусов Т.С., Якубов 5D.F. Структуряо-механи-
ческие свойства тэкотуратсв на основе хлопкового белка. Сбор, науч. трудов "Комплексная переработка семян хлопчатника". 1991, Коканд, О. 53-67. -
5. Ра£икоз Р.А., Юнусов Т.С. Гелеобрагсвание фитат-белковых
комплексов. Узб. хим. журя., 1993, N 5, с.16-18. '
"б. Yunusov T.S., Maksimov V.Y., Raxikcv R.A., Izmailova Y.N. Structure modification of cottonseed proteins aid their functional properties. In Food proteins structure and functionality. YCH, 1333, p. 297-305. ' ' - '
7. Рафикоз F.A., Юнусов Т.С. Реологические свойства гелей госсипина. Угб. хим. лурн., 1933, N 6, с. 26-28.
Авторские свидетельства: ' ■
1. А. О. 4333341 . МЮГ А 23 J 1/14. СпсссС обработка
растворов :: сусяеяэий белков. Рафиков Р. д., Юнусов Т. Г., лизаоза 2-І. . 6 с.: і:.:. .
ГОЗИСи ^СКЛаДСВ: '
:. Р.?4і:к:2 .-.л., і'нуссо Г.:.. “ланова 2. Г., Андрианова 0..1. ,
—*
»ъ
>i • J
О :<i
M і ■*
Л' о » I
»- I. і с.'І Jit
< i. Ф U
о »-*
(1 о
о
Ci. *4
f» f*i
О ( і s -
!>!
t’1 Tit
<»! N5
<U * <.
Й J*»'
ii < i О
U l>! 1 "
і ; I '
Ї~)
I ; '4
:• і
• 1 Ф К
{.i n
il' \ і
• 1 .t’ • і ; і
in
n I I • 1
П Г- f*1 C/I
» ■ i- ■ ;
• t u\ »'ї СТ! tfj 11 Ci < Іі h
її' •« i,i r.j й til ■fi С.І h* T1 ti U 4:i
• і V,- П 4 іі? C3 о й В V* N w fi {-1 tl> й
£ fil fj ii tu ,о h H w f-J la
і;« *T 1 W *) о td г* u {Ii
H W ti (П kl IU ф LiJ >\ ч. Я; 1
, , * J. v’l Г* о h t3 О О Г.1
Ш 1 ‘f 1 К W g н О Eh (і '■<!• П fi
H n » І fi Й * 1 *-1 ні W Г1 t-3
f) >1 І і о u< 0 IS 14 .PJ Ф iJ ?і П I Ul П Я »-* n. П а Ті* й ai ir- Й ill Й
t'J fi 14 h Й til »1 Q lb
a •П p г> Я 71 v-'i< й Ь
H ч‘ pj Ы T! tj cu o>
fij m iJ ■Si. :»5 (і» »<*, 1і! »-a H
к • R f і »i 11 І4 . w u> ui
і < 2 Yt **.-* Cl Lj fTl ы
n И **c«' Ь м n
1 < Ї» }i u> t j П к »3 t'} "Н i!i •ti Л
П J;* (5 Й ■n ?ї $ t>* ТІ »-!
Vі Ф ti О іі* ti о cc
I: TJ i. [І п о f 1 *1 і Сі ?I w r Iм
I’.J ►-J 4 іч n til lli t-1 E и
o •<*}' о !>! ><« ні п П Й I 3, CJ и JkJ [» i.i ІІ U>
% ■n ь *. ь «* и • n о n q,
(і Г) Jrj (J ЇІ
t' • і' л f.t *< {‘І 2-і
vC h і!) *1 а» її; n Гі * П1 і О r j (^1 ii f» 4
it* ^. 14 м in Г.І о и П tfj к u І!І •u Ш
r 5 j:i !1 4) 0» h K! Гі її n
’*4 LI **ч і11 M i’i 11 га ii O’ ■>'*»
h.i ■t і fJ ic
1,' iJ »4 Г*-« lu ҐІ і j H J'-i h n> f 1
ч •• H ' 1 * J Г.1 4
Л fii і W tJ1 ti 4 Ui Uv
iu t.*1 w r- Сі І'З •< 6 І1 n P n о
J* fi- !( ел TJ 1 4 ♦-Ч t )
Hj (.! In Tt h ii- і» п ll п и» 11 п*. I*J u> Ц T} о L J Cj
► Ї {■; м 1-і fc-T Ц *n
tl h fj {п ih ?> Ijft it>
!| lj і!» ■Ь Іі n к U ё из •П i-11 fj’ (Jj
П 1 3 •ЇЬ •СІ и Cl fa f*
tii »< ut .т. t4 X 1-ї П R
:fc n 1 [ll ti: у H Ui
T.I 01 Ні O' »1 ID ta Й ct
.-i hi Гі t‘tl W її U к і» 0J П» Р fi
І у ■T і и H м К 1.1 Сі *a fi
(1 (> ‘| Н гі n (Г»
r*l « Н гі К tt In и In >2 і-». !1! іч
і И
Г І
lo (л
!i! !
11
*c
*>
13
><• ► 4 1
У
ii
rl
34
•< 1J
1 1 l і {И О
i-J ІЗ
ЦІ £»
'У Гі а п
й У
tu *і _ (J?
>v
?»
м
Ґ J
'И
Іи & І <
оІ
Ггі
й
CJ
м
Т1 ї і
% ъ
П Ііі
. . П 4-Ь тн
'ІІ г і о п
К. И
іч •
СП >
П и • Ui •<
n w
m
;n r-i
У P
n
U *-i
iTj 0 li ii *:
8 ,n
w ф
П ы
u» N tU П
Hi w ■f>
і \i 1 о
1-і ■*
) - b)
C< t (0
J1 в
Uj ш
ї\3 Ы
• о ^>1
*d n
Й- CTi >-\
ф ІГ>
M 0J
Cj Ы Ы
і.і
T3 о
•
> [і
pi,-.
n
c> Г.5
*<* 1
L'i {■1 1*і
U) ll<
«4
t ] м
Q •• о
W »р
(-» п
UJ п 1
CD и
О Пі 0J го
з: о
- о
О і
14
it*
$ .СП Ь
ft Пі W
n * о
ra ф
fii п
(D
Ш МІ
-Й Й
t-» г
H
a
tJ
tvi 0.1 ҐІ
U < i
i » К
rf* cu H w
in
Oj
о
и
о
s
iructurisation fro~ cotton seeds : gossypine, congossypine and
ieir total f raction. Water-pr otems systems were used as the :dels. •
The structurization in model system is examined as specific saction of reserve globulins ■ on unadecuate influence.In idition, there are taken into scccijvL the' following'.Unadequate tfluence evokes unspecific reactions of proteins. As a result :e proteins acquire unspecific for them (in vivo) properties jch as high stability, porosity and unreversibility of the ■cpeties. '
According to the model of interacting spheres the structures ' protein and water bn protein surface are examined as a single mctionating system. The cooperativity of this system was shown .th the help of fan? spin-echo method.
Reological properties of protein gels, their, solubility at fferent pH values, in urea aid sodium dodecylsulphate were .udied. The influence of phytates on protein structurization was so investigated. ' '
Practical use of these results led to the development of mple and economical method for protein isolation frons the tract. Porous texturates were obtained and . studied. They >ssess of functional propeties, which are necessary for the litation of meat products.
