Sapunuri si proteine

Istorie:

In societatea primitiva, chiar si in zilele de azi, hainele erau curatate, prin cu pietre pe malul unei ape curgatoare. In dictionar, ”detergent” este definit ca agent de curatare. In ultimii 20 de ani, insa, cuvantul descrie mai de graba detergent sintetic, decat obisnuitul sapun. Detergentii sintetici contin anumite componente numite substante tensio-activa.

Sapunul, prin definitie este o substanta tensio-activa. De fapt, el este cea mai veche substanta tensio-activa, si a fost folosita cam de 4500 de ani .

Un material care, prin compozitie este foarte asemanator cu sapunul a fost gasit intr-un vas de lut datand din 2800 ien, descoperit in timpul cercetarii facute asupra locului in care se afla Babilonul.Inscriptiile de pe vas spun ca grasimile au fost fierte cu cenusa, care este o metoda de obtinere a sapunului, dar nu precizeaza la ce era folosit aces material. Mai tarziu, s-a descoperit ca asemenea materiale erau folosite ca “gel” de par.

Numele de sapun , dupa o veche legenda romana, vine de la Muntele Sapo, unde erau sacrificarte animale. Ploaia a amestecat grasimile cu seu, si cu cenusa pe malul raului Tibet. Femeile au observat ca acest amestec le usura munca, si au inceput sa foloseasca acest sol lutos, imbibat cu amestecul de grasimi.

In timpul ascensiunii civilizatiei romane, baile publice au devenit din ce in ce mai populare. Prin secolul 2 en, medicul grec Galen a inceput recomandarea sapunului atat cu scop medicinal, cat si pentru curatire.

Se pare ca in secolul 15 se producea sapun in Venetia, apoi, in secolul 17 in Marsilia. In secolul 18 fabricarea sapunului sa raspandit in intreaga Europa si in America de Nord, in secolul 19, fabricarea sapunului a devenit o una din cele mai importante industrii.

In 1907, sapunul sa transformat in detergent cand o firma germana a inceput comercializarea detergentului “Persil”. Pe langa sapunul de acid carboxilic, “Persil” continea perbotat de sodiu (NaBO3) silicat de sodiu si carbonat de sodiu. De aici perborat + silicat = “PERSIL”

Pana in 1940 sapunul era cel mai folosit detergent. In timpul celui de-al doilea razboi mondial, lipsa grasimilor , ingredientul predominant din sapun, a dus la cercetarea detergentilor sintetici. Apoi, dupa razboi, aparitia masinilor de spalat automate a accentuat nevoia unor noi alternative la sapun.

De ce are acțiune insecticidă săpunul?

Săpunul este o substanţă derivată din sinteza unor alkali, cum ar fi: hidroxidul de potasiu (săpunul fin) sau de sodiu (săpunul dur) în combinaţie cu grăsimile. Grăsimile sunt un amestec tipic de lanţuri carbonice, de anumite lungimi, ale acizilor graşi. “Săpunuri” este termenul generic atribuit sărurilor acizilor graşi, care sunt componentele primare ale grăsimilor şi uleiurilor care se găsesc în plante şi animale.

Săpunurile pot fi combinate cu uleiuri de peşte, de balenă, vegetale, de cocos, de secară, de linte sau de soia. De exemplu, “Săpunul verde” este un săpun de potasiu şi ulei de cocos şi a fost larg folosit ca săpun lichid pentru mâini în toaletele publice. Acum este condiţionat şi ca săpun de mâini de uz personal, şampon şi/sau pentru tratarea diferitelor afecţiuni ale pielii. Cu toate acestea, a fost dovedit a fi eficient, ca un insecticid neomologat, în controlul dăunătorilor cu corp moale, inclusiv al afidelor.

Săpunul este unul dintre cele mai vechi insecticide de contact folosite împotriva unur insecte dăunătoare care se hrănesc cu sevă. Cele mai multe specii de insecte şi acarieni cu corp moale, cum sunt afidele, păduchii, păduchii albi, tripşii, musculiţa albă şi mulţi acarieni, sunt sensibile la aplicarea săpunurilor. Săpunurile sunt mult mai puţin active asupra albinelor şi altor insecte cu corp tare, deoarece cuticula îngroşată sau întărită a acestor insecte este rezistentă la penetrarea soluţiilor cu săpun. Totuşi, nu se poate generaliza, odată ce s-a demonstrat că au murit şi insecte cu corp tare, cum sunt gândacii de bucătărie. Săpunurile sunt eficiente doar dacă insectele şi acarienii intra direct şi nemijlocit în contact cu ele, deoarece reziduurile de săpun se degradează rapid. Aşadar, acoperirea tuturor părţilor plantei (tulpini, frunze, muguri) este esnţială pentru a obţine o mortalitate suficientă, prevenirea dezvoltării generaţiilor următoare şi mai ales răspândirea insectelor şi acarienilor. Eficacitatea săpunurilor insecticide asupra dăunătorilor este direct proporţională cu tensiunea de suprafaţă (forţa de la suprafaţa picăturii de lichid care o împiedică să se risipească pe suprafaţa tratată) şi cu unghiul de contact (unghiul la care interfaţa lichidului atinge suprafaţa solidă) al soluţiei de stropit. Săpunurile insecticide sunt mult mai active la temperaturi peste 32°C şi umiditate relativă peste 85%.

Dozajul, preparare insecticid din săpun

Efectul săpunurilor insecticide asupra dăunătorilor, insecte şi acarieni, depinde de dozaj. În general, o doză mare va duce la o mortalitate crescută. De aceea este foarte important să ne asigurăm că aceste doze nu provoacă daune şi plantelor, concomitent cu uciderea dăunătorilor. Trebuie menţionat că fitotoxicitatea va depinde de mărimea plantei şi de vârsta ei şi dacă planta este erbacee sau lemnoasă. Stropirile cu săpun insecticid la o concentraţie de 0,1% aplicate împotriva afidului bumbacului (la pepeni) (Aphis gossypii) şi afidului verde al citricelor (Aphis spiraecola) nu au avut niciun efect secundar asupra mugurilor de Pyracantha spp. Stropirile cu săpunuri insecticide reduc populaţiile ambelor specii de afide sub dimensiunea la care pot cauza pagube economice [(sub PED - Pregul Economic de Dăunare) notă personală]. Mai mult, pot exista diferenţe între efectele săpunurilor insecticide aplicate în diferite stadii de dezvoltare din ciclul biologic al dăunătorilor: ou, nimfă, larvă sau adult şi imaturii, de obicei mult mai sensibili decât adulţii. De exemplu, tineretul de (Aphis fabae) afidul fasolei este mult mai uşor de ucis cu săpunuri insecticide decât adulţii.

Săpunurile insecticide sunt mai puţin toxice asupra agenţilor de control biologic sau a duşmanilor naturali ai dăunătorilor, în primul rând datorită cantităţii scăzute de reziduuri, decât pesticidele convenţionale din clasele chimice: organo-fosfaţi, carbamaţi şi piretriozi. Totuşi, săpunurile insecticide pot fi periculoase pentru organismele benefice, duşmanii naturali ai dăunătorilor: buburuzele şi crisopele (prădători ai afidelor) au fost găsite moarte în urma pulverizării soluţie de săpun pe plantele unde ele se hrăneau. Chiar dacă aplicarea săpunurilor insecticide este foarte puţin periculoasă pentru acarienii prădători, Neoseiulus(Amblyseius) cucumeris a fost decimat în proporţie de 90% în primele 48 de ore de la tratament. Aplicarea directă a săpunurilor insecticide este deosebit de periculoasă pentru Phytoseiulus persimilis, înregistrându-se o mortalitate de 100%. Abia după trei zile de la aplicare dispare toxicitatea. În general, odată ce reziduurile de la tratamentul cu săpunuri insecticide au fost disipate, ele sunt mai puţin periculoase pentru entomofauna utilă.

Modul de acțiune a soluției de săpun

Modul de acţiune al săpunurilor insecticide nu este încă foarte bine înţeles, odată ce s-au evidenţiat patru căi prin care acestea ucid dăunătorii insecte şi acarieni:

Cu ajutorul acidului gras prezent, săpunurile penetrează mai întâi cuticula insectelor, dizolvând sau distrugând integritatea membranei celulare. Aceasta cauzează celulelor scurgeri citoplasmatice şi colapsul, distrugându-le funcţiile respiratorii, având ca rezultat deshidratarea şi moartea insectei sau acarianului.
Săpunurile pot acţiona ca regulatori de creştere ai insectelor, interferând cu metabolismul acestora şi cu producerea de hormoni de creştere în timpul metamorfozei (trecerea de la un stadiu larvar la altul, până ajung adulţi)[(filmele americane cu insecte gigantice au avut ca sursă aceste adevăruri descoperite de cercetători, sau sunt SF ale căror realităţi le descoperim în zilele noastre!?)notă personală]
S-a presupus că săpunurile blochează porii respiratori ai insectelor, interferând cu respiraţia, omorându-le prin sufocare.
Săpunurile întrerup fosforilarea oxidativă sau inhibă producerea de ATP (adenozin trifosfat), [(principalul component al ciclului lui Krebs, care este răspunzător de producerea de energie necesară vieţii organismelor, fie ele plante, fie dăunători, fie entomofaună utilă)(Ciclul lui Krebs reprezintă ciclul respirator al organismelor vii, unde printr-o serie de reacţii metabolice, ATP- adenozin trifosfat, sub influenţa unor enzime catalitice, se transformă în ADP - adenozin difosfat, bioxid de carbon, apă şi energia necesară vieţii).notă personală]

Există o mulţime de acizi graşi. Doar câţiva au proprietăţi insecticide. Aceste proprietăţi se bazează numai pe lungimea lanţului carbonic al acidului gras. Cele mai multe săpunuri cu efect insecto-acaricid au în compoziţie un lanţ carbonic lung al acidului gras (10 sau 18-lanţuri de grupări carbonice, înaitea radicalului liber), pe când acizii graşi cu lanţuri carbonice scurte (9 sau mai puţine grupări carbonice) au efect erbicid (de distrugere a buruienilor), aşa că utilizând produsele care au în compoziţie lanţuri catenare scurte, riscăm să ucidem plantele. De exemplu, acidul oleic, un acid gras cu 18 legături de carbon, care este prezent în uleiul de măsline şi alte uleiuri vegetale, este foarte eficient ca săpun insecticid. De fapt, cele mai multe săpunuri insecticide care se găsesc în comerţ conţin oleat de potasiu (sarea potasică a acidului oleic), care este unul din cele mai toxice săpunuri!

Ce marcă de săpun poate fi folosit ca și insecticid?

Este o concepţie greşită că orice “săpun” sau “detergent” poate fi folosit ca pesticid (insecticid sau acaricid). Doar câteva săpunuri au proprietăţi insecticide sau acaricide, cele mai comune dintre ele fiind: Palmolive®, Dawn®, Ivory®, Joy®, Tide® şi Dove®, care nu sunt omologate ca pesticide, au o anumită acţiune asupra unui număr de dăunători cu corp moale, dacă sunt aplicate în soluţii apoase cu concentraţie de 1%, maximum 2%. Cu siguranţă este puţin probabil că săpunurile insecticide vor fi formulate sau omologate ca pesticide.

Exemple de studii care au demonstrat eficacitatea unor diferile lichide pentru spălat vasele şi diferiţi detergenţi asupra speciilor de insecte dăunătoare şi acarieni:

Palmolive®, Dawn®, Joy®, Ivory® şi Dove® reduc populaţiile de afide la varză (Brevicoryne brassicae), piersic (Myzus persicae), musculiţa albă (Bemisia tabaci) la cartoful dulce şi păianjenul roşu comun la o mare varietate de culturi vegetale
Dawn Ultra®, lichid pentru spălarea vaselor, este atât de eficace în combaterea gândacului de bucătărie (Blatella germanica) încât cauzează o mortalitate de 100 %
Ivory®, detergent de vase, între concentraţiile de 0,4 %-3% sunt eficace în combaterea afidelor, psilidelor şi acarienilor. La tripşi sunt eficace concentraţiile între 1%-2%
Ivory®, detergent de vase şi Tide®, detergent de rufe, reduc populaţiile de afide şi acarianul citricelor (Panonychus citri), tripsul de seră (Heliothrips haemorrhoidalis)şi psilidele (muşte) la culturile de câmp.

Precauții

În ciuda acestor exemple, detergenţii de vase şi de rufe sunt în principal concepuţi să dizolve grăsimile de pe vase şi să cureţe hainele – nu să omoare insecte sau acarieni dăunători. Aceste materiale pot cauza fitotoxicitate prin dizolvarea cuticulei cerate de pe suprafaţa frunzelor. Pe de altă parte, multe frunze de plante au epiderma îngroşată şi unele flori sunt cerate, distrugerea acestora generând un risc mare de fitotoxicitate. Săpunurile insecticide în formulări comerciale, omologate, sunt mai puţin capabile să dizolve cerurile plantelor, comparativ cu produsele de curăţenie domestică. Lichidele de spălat vase şi detergenţii de haine, ca săpunuri insecticide, lipsite de orice activitate reziduală, necesită o aplicare mult mai frecventă, [(ceea ce ar stressa foarte mult plantele, în procesul de fotosinteză sau fecundarea florilor) notă personală]. În plus, detergenţii diferă faţă de săpunuri, din punct de vedere chimic. De fapt, multe săpunuri pentru mâini nu sunt compuse din acizi graşi puri. Este foarte important de reţinut că aceste soluţii nu sunt omologate ca pesticide (insecticide sau acaricide). Cu atât mai mult, companiile producătoare de săpunuri nu intenţionează ca produsele lor să fie folosite împotriva dăunătorilor de plante, deoarece nu trec prin procesul de înregistrare EPA [(Environmental Protection Agency - Agenţia Internaţională pentru Protecţia Mediului Înconjurător) notă personală].

În mulţi detergenţi de rufe şi vase nu se cunosc: tipul acizilor graşi, lungimea lanţului de carbon al acizilor graşi utilizaţi şi concentraţia. De asemenea, eficacitatea acestor produse poate fi compromisă de prezenţa agenţilor de colorare şi a parfumurilor. Toate acestea duc de cele mai multe ori la rezultate nesatisfăcătoare. Mulţi detergenţi de vase şi haine precipită în ape “dure” şi îşi pierd din eficacitate.

În ciuda efectelor pe care unele lichide de spălat vase şi săpunuri de haine le au asupra insectelor sau acarienilor, folosirea lor pe plante trebuie evitată, în primul rând pentru că ele nu sunt înregistrate ca pesticide şi nu au număr de înregistrare EPA. Cu atât mai importantă este garanţia pe care companiile producătoare de pesticide o asigură produselor lor, atunci când apar probleme. Dacă în timpul folosirii unui detergent de vase sau haine plantele sunt distruse, riscul este al utilizatorului. Aşa că, întotdeauna folosiţi un săpun insecticid împotriva dăunătorilor cel mult în serele personale şi/sau depozite.

SAPUNURI

Sarurile acizilor din grasimi, sapunurile, au numerose aplicatii. Cel mai mult se fabrica si se utilizeaza sapunul de sodiu.

a) Materii prime. Pentru fabricarea sapunului pot servi grasimile cele mai diverse. Grasimile solide, bogate in acizi saturati; cum sunt seul de bou sau de oaie, grasimile de cocos sau palmieri si grasimile hidrogenate dau sapunuri tari; grasimile lichide dau sapunuri cu atat mai moi, cu cat au un continut mai mare de acizi nesaturati. Uleiurile vegetale lichide se utilizeaza la fabricarea de sapun, de obicei in amestec cu grasimi solide sau hidrogenate.Un continut prea mare in acid stearic (C₁₈) micsoreaza solubilitatea si puterea de spumegare. Dimpotriva, acidul lauric (C₁₂) da nastere unui sapun ce spumega abundent, de aceea, in sapunurile bune, se adauga grasimi de cocos sau de palmier, bogate in acest acid. Acidul oleic da, de asemenea, un sapun de buna calitate.

b) Fabricarea sapunului. In procedeul obisnuit de fabricare a sapunului se incalzeste grasimea, cu aburi introdusi direct, la 100⁰,si se adauga solutia de hidroxid de sodiu, la inceput in mici portiuni, pentru a obtine o emulsie; aceasta se saponifica mai repede (12-24 ore) decat amestecul neomogen al grasimii cu solutia apoasa a intregii cantitati de soda. Indata ce se formeaza sapun, in concentratie apreciabila in acest amestec, viteza de reactie creste brusc, fiindca sapunul topit este un bun dizolvant atat pentru grasime cat si pentru hidroxidul de sodiu si reactia are loc, catre sfarsitul procesului, in solutie omogena de sapun.

Produsul astefel obtinut, numit in tehnica sapun-clei, contine toata glicerina, rezultata din reactia de saponificare si multa apa. Pentru adaugarea unei solutii concentrate de clorura de sodiu se separa sapunul miez, topit, la fund ramanad un strat apos, care contine glicerina. (Aceasta pote fi utilizata la fabricarea glicerinei, dar pentru aceasta fabricatie este mult mai avantajoas sa se faca scindarea grasimii prin procedeul in autoclava; acizii grasi obtinuti pot fi apoi transformati in sapun prin neutralizare cu hidroxid si chiar cu carbonat de sodiu).

Sapunul miez contine 62-64% acizi grasi si el poate fi utilizat ca sapun de rufe. Pentru fabricarea sapunului de toaleta, sapunul miez (obtinut din grasimi mai pure) se usuca pana ce continutul in acizi atinge 80-85% apoi I se inglobeaza un parfum si se preseaza in bucati.

c) Proprietatile sapunurilor si a solutiilor au fost studiate deosebit de intens, din cauza marelui interes practic al problemei. S-a constata ca sarurile acizilor, cu molecule mai mari decat aprox C₆, arata unle proprietati prin care se deosebesc in mod caracteristic de sarurile acizilor cu molecule mai mic, de ex. De acetatul de sodiu. Aceste proprietati specifice, de sapunuri, sunt deosebit de marcate la sarurile acizilor C₁₂-C₁₈.

Astfel, solutiile de sapun, chiar diluate, au o tensiune superficiala mult mai mica decat apa curata (75 dyn/cm², la apa de 25⁰; 25-30 dym/cm² la sarurile de sodiu ale acizilor lauric, palmitic si oleic). Vascozitatea solutiilor diluate de sapun nu difera mult de aceea a apei; ea creste insa foarte mult la solutiile concentrate, care pot ajunge pana la consitenta de gel. Conductibilitatea electrica (echivalenta) a solutiilor foarte diluate (sub n/1000) de sapun arat o comportare normala, ea scazand putin si continu cu cresterea concentratiei, la fel ca in cazul altor electriloti. Cand concentratia trece de la anumita valoare (intre n/1000 si n/100, dupa natura acidului din sapun) conductibilitatea scade brusc.

Aceasta comportare arata ca, in solutii foarte diluate, sapunurile sunt dizolvate sub forma de ioni individulai. RCOO^-si Na⁺;cand concentratia depaseste un anumit prag, anionii se impreuna insa in numar mare, formand particule coloidale de asociatie sau miceli. In solutiile concentrate de sapun, asociatia aceasta merge atat de departe incat solutia capata o structura fibroasa macroscopica(cristale lichide). Solutii de acest fel dau nastere la interferente de Fraze X, ca si cristalele. S-a putut stabili astfel, de ex in cazul oleatului si-a laurtaului de sodiu, ca moleculele de acid sunt asezate paralel, la distanta de 4,4Å, formand straturi duble, cu planurile de metil fata in fata si planurile de carboxili indreptae spre apa. Mai mult asemena structuri duble de anioni de sapun se asociaza lasand intre planurile de carboxili straturi relativ groase de apa, in care se acumuleaza majoritatea ionilor de sodiu. Catenle hidrocrbonate ale moleculelor de acid sunt unite intre ele prin forte van der Waals.

d) Puterea de spalare. Sapunurile se caracterizeaza prin aceea ca moleculele lor, de forma alungita, poseda la una din margini o grupa polara, hidrofila. Datorita acestei structuri, moleculel de sapun, sau mai corect anioni lor, au tendinta de a se acumula la suprafata despartitore a solutiei fata de mediul inconjurator, orientandu-se cu grupa COO^- insprea apa. Acesta proprietate confera sapunului puterea sa de curatire.

Acumularea moleculelor de sapun pe interfata solutiei-aer explica tensiunea superficiala mica a solutiilor de sapun si deci puterea de udare mare a acestei solutii. O fibra de bumbaf, aruncata la suparafat unei ape curate, pluteste mai mult ore, fiindca nu se uda; pe suprafata unei solutii de sapun, ea se uda repede si se cufunda.

Formarea si stabilitatea spumei se datoresc fortelor de atarctie dintre moleculele de sapun, orientate perendicular pe suprafata basici de sapun. Daca solutia de sapun vine in contact cu un lichid nemiscibil in apa, de ex. cu o grasime lichida, un ulei mineral, etc. moleculele de sapun se orienteaza perpendicular pe suprafata despartitoare, cu carboxilul spre apa, si radicalul hidrocarbonat spre ulei. Prin acesta se micsoreaza tensiunea superficiala a uleiului, care dobandeste din cauza aceasta tendinta de a-si mari suprafata, de aceea el se transforma (daca este agitat) in picaturi mici ce se imprastie in solutia de sapun; se formeaza o emulsie, iar sapunul joaca rolul unui emulgator.

In mod similar se orienteaza moleculele de sapun pe suprafat corpilor solizi. Daca se agita funinginea cu apa si se torna amestecul pe un filtru ud, apa trece lara. Daca se agita funinginea cu o solutie de sapun, ea formeaza o dispersie neagra care trece in majoritate prin filtru. Particulele de carbune ce alcatuies funinginea sunt mai mici decat porii filtrului, dar ele adera tare una de alta prin forte vad der Waals. Apa curata ne le pote desprti, fiindca nu le uda. Moleculele de sapun fixandu-se se suprafata acestor particue, cu restul hidrocarbonat spre crbune si grupele COO^-spre exterior, aceste grupe se inconjouar cu o atmosfera de molecule de apa, facand posibila solubilizarea particului solide, chiar daca acesta este forte mare. Printr-un proces asemanator, sapunul deplaseaza particulele de murdarie (grasimi, uleiuri, proteine, funingimea, argila, oxid de fier etc.) care adera pe fibrele textile sau pe piele si le emulsioneaza sau le disperseaza, lasand fibrele sau pielea curata, dar acoperite cu un strat de molecule de sapun orientate. Acest strat se indeprteaza in opertia ulterioara de “limpezire.”

Alte sapunuri. Numai sapunurile metalelor alcaline si al amoniaclui sunt solubile in apa. Sapunul de potasiu, utilizat in industria textila este moale. Sapunurile de calciu, sodiu si aluminiu servesc la fabricarea de unsori onsistente. Sapunurile de aluminiu se utilizeaza la impermeabilitatea anumitor panze. Sapunul de plumb, insolubil in apa si lipicios, serveste la fabricarea de emplastre.

Sapunul de sodiu nu spumega in apa “dura”, adica in apa continand ioni de calciu si magneziu, fiindca se formeaza sapunurile acestor metale, care sunt insolubile in apa. Pe acest fenomen se bazeaza o cunoscuta metoda de detrminare a duritatii apei. Consumul de sapun este mai mare in apa dura, fiindca sapunul nu-si poate produce actiunea de cratire decat dupa ce se precipita toti ionii de calciu si magneziu, sub forma de sapunuri insolubile.

Sursa: http://hobbygradina.ro

www.wikipedia.ro

www.google.ro

Proteinele

Proteinele sunt substanțe organice macromoleculare formate din lanțuri simple sau complexe de aminoacizi; ele sunt prezente în celulele tuturor organismelor vii în proporție de peste 50% din greutatea uscată. Toate proteinele sunt polimeri ai aminoacizilor, în care secvența acestora este codificată de către o genă. Fiecare proteină are secvența ei unică de aminoacizi, determinată de secvența nucleotidică a genei.

Tipuri de proteine

În funcție de compoziția lor chimică ele pot fi clasificate în:

Holoproteine cu următoarele clase de proteine

Proteine globulare (sferoproteine) sunt de regulă substanțe solubile în apă sau în soluții saline: protaminele, histonele, prolaminele, gluteinele, globulinele, albuminele.
Proteinele fibrilare (scleroproteinele) caracteristice regnului animal, cu rol de susținere, protecție și rezistență mecanică: colagenul, cheratina și elastina.

Heteroproteinele sunt proteine complexe care sunt constituite din o parte proteică și o parte prostetică; în funcție de această grupare se pot clasifica astfel:
glicoproteine

Glicoproteine
Lipoproteine
Nucleoproteine

Proprietăți fizico-chimice

Masă moleculară

Datorită formării aproape în exclusivitate din aminoacizi, putem considera proteinele ca fiind de fapt niște polipeptide, cu masă moleculară foarte mare, între 10.000 și 60.000.000. Masa moleculară se determină prin diferite metode, mai ales în cazul proteinelor cu masa moleculară foarte mare ca de exemplu proteina C reactivă. Masa moleculară a diferitelor proteine

Denumirea proteinei	Sursa proteinei/Izolată din	Masa moleculară
Lactalbumină	lapte	17000
Gliadina	grîu	27.500
Insulina	pancreas	12,000
Hordeina	orz	27.500
Hemoglobina	globule roșii	68.000
Hemocianina	moluște(sînge) , artropode(sînge)	2.800.00
Miozina	mușchi	850.000
Pepsină	stomac	36.000
Peroxidaza	rinichi	44.000
Virusul mozaicului tutunului (capsida)	tutun	17.000.000

Deoarece la multe proteine masa moleculară apare ca un multiplu de 17,500, multă vreme s-a mers pe ipoteza că particulele proteice sunt formate prin unirea mai multor molecule de bază ce au masa moleculară în jurul valorii de 17,500. Aceste molecule de bază s-ar putea uni între ele prin așa numitele valențe reziduale, ducînd la formarea de agregate moleculare. Atunci cînd are loc ruperea acestor valențe reziduale ar avea loc doar modificarea proprietților fizice ale proteinelor, în timp ce dacă are loc ruperea legăturilor principale (legăturile peptidice), proteina își modifică proprietățile fizico-chimice.

Solubilitatea proteinelor

Proteinele sunt substanțe solide, macromoleculare, solubile în general în apă și insolubile în solvenți organici nepolari. Unele proteine sunt solubile în apă dar insolubile în alcool, altele sunt solubile în soluții apoase de electroliți, acizi organici. Datorită gradului diferit de solubilitate în diferiți solvenți, proteinele se pot izola, identifica și separa. Solubilitatea lor depinde foarte mult de legăturile care se stabilesc între grupările libere de la suprafața macromoleculelor și moleculele solventului. La suprafața macromoleculelor proteice se găsesc grupări libere de tip polar,-COOH, -NH₂, -OH, -SH, -NH, grupări cu caracter hidrofil care favorizează dizolvarea proteinelor în apă. De asemenea există grupări de tip apolar, hidrofobe, de regulă radicali de hidrocarburi -CH₃, -C₆H₅, -C₂H₅, care favorizează dizolvarea proteinelor în alcool. Însă în marea lor majoritate predomină grupările polare, determinante pentru caracterul hidrofil. În contact cu apa proteinele greu solubile manifestă fenomenul de gonflare, datorită tendinței de hidratare datorată grupărilor polare. Gelatina de exemplu se îmbibă foarte puternic cu apa dînd naștere prin răcire la geluri. La dizolvarea proteinelor în apă, are loc fenomenul de formare a coloizilor hidrofili. S-a constatat că în soluții diluate se găsesc macromolecule proteice izolate, iar în cazul soluțiilor concentrate se formează agregate de macromolecule proteice. Soluțiile coloidale ale proteinelor, coagulează prin încălzire, prezintă efectul Tyndall (dispersia fasciculului de lumină).

Punctul izoelectric și caracterul amfoter

Caracter amfoter

Proteinele, la fel ca și aminoacizii, sunt substanțe amfotere și formează în soluții apoase amfioni: , în prezența H₂O

În mediu acid proteinele se comportă ca baze slabe, ele primind protoni și formînd cationi proteici: , cation al proteinei. Reacția stă la baza electroforezei proteinelor, datorită incărcării pozitive cationii migrează spre catod, fenomen numit cataforeză, proteina fiind în acest caz electropozitivă.

În mediu bazic proteinele se comportă ca acizii slabi, ele cedînd protoni, se formează astfel anioni proteici, care migrează spre anod fenomenul fiind denumit anaforeză, proteina avînd încărcare electronegativă. , anion al proteinei.

Datorită caracterului amfoter proteinele pot neutraliza cantități mici de substanță acidă sau bazică, avind în acest fel rol de soluție tampon, prin acest lucru contribuind la menținerea echilibrului acido-bazic al organismului. În general caracterul amfoter este imprimat de cele grupările -NH₂ și -COOH libere care nu sunt implicate în legaăturile peptidice. Dacă în molecula proteinei există mai mulți aminoacizi dicarboxilici atunci molecula se va comporta ca un acid slab, iar în cele în care predomină aminoacizii diaminați se comportă ca baze slabe. Chiar dacă într-o moleculă există un număr egal de grupări amino si carboxil, deci teoretic molecula ar trebui sa fie neutră, în realitate datorită gradului de ionizare mult mai mare a grupării carboxil față de gruparea amino, molecula proteinei va avea un caracter slab acid, în soluția ei întîlnindu-se amfiioni proteici, anioni proteici și protoni (H⁺ ).

Punct izoelectric

Prin acidulare echilibrul reacției se deplasează spre formarea de cationi proteici. La o anumită concentrație a H⁺, proteina devine neutră deoarece gruparea aminică și cea carboxilică sunt la fel de disociate și deci molecula este neutră din punct de vedere electric. În acel moment se vor găsi în soluție amfiioni, H⁺, ioni hidroxil -HO; pH-ul la care soluția unei proteine conține anioni și cationi în proporție egală poarta denumirea de punct izoelectric, se notează cu pHi, fiind o constantă foarte importantă a proteinelor. Fiecare proteină la punctul izoelectric are un comportament specific, avînd o solubilitate si reactivitate chimică minimă; de asemenea hidratarea particulelor coloidale, vîscozitatea și presiunea osmotică sunt de asemenea minime. Precipitarea proteinei la punctul izoelectric este în schimb maximă, dar nu se deplasează sub influența curentului electric. De obicei valorile punctului izoelectric variază între 2,9 și 12,5 ^[6] ^[7] și se determină prin diferite metode: potențiometrice, electroforetice.

Precipitarea proteinelor

Sub acțiunea diferiților factori fizici (ultrasunete, radiații cu diferite lungimi de undă, căldură), factori chimici (acizi, baze, diferiți solvenți organici), sau mecanici (agitare), are loc fenomenul de precipitare a proteinelor, precipitarea care poate fi reversibilă sau ireversibilă.

Precipitare reversibila:

Precipitarea reversibilă se poate produce sub acțiunea soluțiilor concentrate ale sărurilor alcaline dar și în prezența unor dizolvanți organici miscibili cu apa în orice proporție, cum sunt de exemplu acetona și alcoolul. În cadrul acestei precipitări molecula proteinei suferă unele modificări fizico-chimice, dar nu are loc afectarea structurii moleculare. Puterea de precipitare a proteinelor de către diferiți ioni este data de seria liofilă a lui Hofmeister ^[8]. Dacă anionul rămîne același, puterea de precipitare a cationilor scade în următoarea ordine: Li⁺>Na⁺>NH₄⁺> cănd cationul ramîne același anionii se comportă astfel: SO₄²->PO₄³->CH₃COO->Citrat->tartrat->Cl^->NO₃^->ClO₃^->Br^->I^->SCN^-. Solvenții de tipul alcoolului sau acetonei, în funcție de concentrația lor, pot forma fie precipitate reversibile, fie ireversibile. Sărurile alcaline au un comportament diferit față de proteine, în soluții diluate mărind solubilitatea proteinelor, iar în soluții concentrate determinînd precipitarea lor reversibilă. De altfel soluțiile sărurilor alcaline de diferite concentrații se folosesc pentru precipitarea fracționată a proteinelor din amestecuri.

Precipitare ireversibilă

În cursul acestei precipitări molecula proteinei suferă modificări fizico-chimice ireversibile avînd loc și modificarea structurii moleculare. De regulă se produce la adăugarea de soluții ale metalelor grele (Cu,Pb, Hg, Fe), a acizilor minerali tari (HNO3, H2SO4) acidul tricloracetic, a soluțiilor concentrate de alcool sau acetonă, sau, în cazul anumitor proteine, în prezența căldurii. Prin precipitare ireversibilă proteinele își pierd activitatea biologică (enzimatică, hormonală, etc.), are loc o descreștere a solubilității, modificarea activității optice și, de asemenea, sunt mai ușor de degradat sub acțiunea unor enzime proteolitice. Prin îndepărtarea factorilor care au dus la precipitare, proetienele nu revin la forma lor inițială și nu iși pot reface structura moleculară. Proteinele precipitate își pierd din proprietățile hidrofile "obțînînd" proprietăți hidrofobe.

Reactia de hidroliza a proteinelor.

Proteinele au proprietatea de a hidroliza prin fierbere indelungata cu formare de molecule mai mici ca peptone, polipeptide si aminoacizi.

Substante necesare: proteine, acid sulfuric, hidroxid de sodiu si sulfat de cupru.
Experienta: Intr-un balon se introduc 2-3 ml solutie de proteine si cca 16-20 ml acid sulfuric 25%. Se ataseaza balonului un refrigerent ascendent si se incalzeste cu ajutorul unui resou electric. Din solutie se ia o cantitate mica, se neutralizeaza cu hidroxid de sodiu 10% si se verifica din cand in cand reactia biuretului caracteristica proteinelor. Hidroliza se considera terminata cand reactia biuretului e negativa.

Reactia biuretica sau biuretului.

Este reactia de formare a unei coloratii violete sau albastru- violeta, ce apare la tratarea unei solutii puternic alcaline de proteine cu cateva picaturi dintr-o solutie de sulfat de cupru. Culoarea apare la tioti compusii care contin gruparile: —CO—NH—, —CH—NH—, —CS—NH— si se datoreste formarii unui complex intern.

Substante necesare: solutie de proteine; hidroxid de sodiu; sulfat de cupru, solutie diluata. Experienta: Intr-o eprubeta se trateaza 2-3 ml solutie de proteine cu un volum egal de hidroxid de sodiu 20-30% si apoi cu 1-2 picaturi de solutie apoasa de sulfat de cupru 1%. Apare o coloratie rosie- violeta caracteristica.

Reactia xantoproteica.

Ea consta in aparitia uneicoloratii galbene intense la tratarea unei solutii de proteina cu acid azotic concentrat la rece sau la cald. Aminoacizii care contin in molecula radicali aromatici reactioneaza cu acidul azotic concentrat, la incalzire, formand nitroderivati de culoare galbena.Culoarea se intensifica la adaugarea de hidroxid alcalin, trecand in portocaliu in prezenta resturilor fenolice de triptofan, tirozina, fenilalanina etc.
Substante necesare: solutie de proteina; acid azotic concentrat; amoniac; hidroxid de sodiu sau potasiu solutie 20-30%.

Experienta:Intr-o eprubeta ce contine 3 ml solutie de proteina se picura 1 ml acid azotic HNO₃ concentrat.Se formeaza o tulbureala sau chiar un precipitat alb.Se incalzeste la fierbere 1-2 minute; solutia se coloreaza in galben intens. Coloratia galbena care apare se datoreaza formarii unor nitroderivati. Se raceste amestecul si se picura 3-4 ml solutie de hidroxid de sodiu 20%. Culoarea se intensifica(portocaliu).

Clasificarea proteinelor

În functie de structura loc chimica, de rolul pe care îl îndeplinesc în organismele vii si de proprietatile lor fizico-chimice, proteinele pot fi clasificate în mai multe moduri.

Delimitarea neta între proteine si polipeptide este foarte dificila deoarece exista proteine alcatuite numai din catene polipeptidice (asa-numitele proteine simple sau holoproteine). Majoritatea autorilor delimiteaza aceste doua clase de biomolecule dupa masa lor moleculara considerând ca polipeptidele au o masa moleculara de pâna la 10.000 Da, iar proteinele au masa moleculara superioara acestei valori.

În functie de forma moleculelor, proteinele sunt de doua tipuri:

- proteine fibrilare care au molecula filiforma si sunt, în general, insolubile în apa. Din aceasta grupa fac parte de exemplu fibroina, keratinele, colagenul etc.

- proteine globulare a caror molecula are forma sferica sau elipsoidala si sunt usor solubile în apa. Din clasa proteinelor globulare fac parte toate enzimele, globulinele serice si alte.

În functie de rolul biologic principal pe care îl îndeplinesc, proteinele se împarte în 6 clase astfel:

- Proteine structurale

Acestea sunt reprezentate de proteinele ce joaca rol plastic, adica acele proteine ce intra în structura membranelor biologice, a tesuturilor si organelor. Proteinele structurale cele mai bine studiate sunt: colagenul întâlnit în tesutul conjunctiv din cartilaje, tendoane, piele, oase etc., elastina ce intra în structura tesutului conjunctiv elastic din ligamente, fibroina din matasea produsa de Bombix mori, sclerotina întâlnita în exoscheletul insectelor, keratina ce se gaseste în cantitati mari în derma, par, pene etc., proteinele membranare ce intra în structura tuturor membranelor biologice si altele.

- Proteinele de rezerva au rolul principal de a constitui principala rezerva de aminoacizi a organismelor vii. Din aceasta grupa fac parte cazeina care este componenta proteica majora a laptelui, gliadina din cariopsele cerealelor, zeina ce reprezinta principala proteina de rezerva din boabele de porumb, ovalbumina si lactalbumina din oua si respectiv din lapte, feritina care faciliteaza acumularea ionilor de fier în splina si altele.

- Proteinele contractile au un rol important pentru miscarea organismelor vii fiind implicate în contractia muschilor, cililor, flagelilor etc. Cele mai bine studiate proteine contractile sunt actina si miozina implicate în contractia miofibrilelor si dineina care asigura miscarea cililor si flagelilor la nevertebrate.

- Proteinele de transport sunt proteine cu o structura deseori complexa ce îndeplinesc un important rol în transportul diferitilor metaboliti în organism. Cele mai bine studiate proteine de transport sunt hemoglobina care asigura transportul oxigenului si dioxidului de carbon, mioglobina cu rol în transportul oxigenului la nivel muscular, albuminele serice care realizeaza transportul acizilor grasi în circulatia sanguina, b-lipoproteinele serice care asigura transportul lipidelor în sânge etc. Tot din aceasta categorie fac parte si transportorii membranari care realizeaza transportul activ, contra gradientului de concentratie, al diferitilor metaboliti prin membranele biologice.

- Proteinele cu rol catalitic si hormonal reprezinta o grupa extrem de importanta de proteine functionale. Din aceasta grupa fac parte enzimele (care sunt toate, fara nici o exceptie, proteine), precum si unii hormoni (hormonii reglatori ai hipotalamusului, hormonii hipofizei, cei pancreatici, hormonii paratiroidieni, hormonii timusului etc.).

- Proteine cu rol de protectie. Acestea sunt proteine implicate în diferite procese fiziologice de protectie si aparare a organismului fata de anumiti factori externi. Cele mai bine studiate sunt trombina (o proteina ce participa la procesul coagularii sanguine), fibrinogenul (care este precursorul fibrinei, proteina implicata, de asemenea, în procesul coagularii sanguine), imunoglobulinele sau anticorpii (proteine capabile sa formeze complecsi anticorp - antigen cu proteinele straine organismului respectiv si altele.

În functie de structura lor chimica, proteinele se împart în doua mari grupe: proteine simple si proteine complexe.

- Proteine simple (holoproteine). Acestea sunt proteine ale caror molecule sunt formate numai din catene polipeptidice. Acest lucru a fost demonstrat prin faptul ca prin hidroliza completa, holoproteinele pun în libertate numai aminoacizi. Din aceasta grupa fac parte o serie de proteine ce îndeplinesc importante functii biochimice si fiziologice α, β si γ-globulinele serice, anticorpii, histonele, protaminele, fibrinogenul, miozina, actina, colagenul, fibroina, keratinele etc.

- Proteinele complexe (numite si conjugate, sau heteroproteine) contin în molecula lor, pe lânga componenta proteica si o componenta de alta natura numita grupare prostetica. La rândul lor, heteroproteinele se împart în mai multe grupe în functie de natura chimica a gruparilor prostetice.

- Cromoproteinele contin în molecula lor o grupare prostetica de natura protoporfirinica. Din aceasta categorie fac parte o serie de proteine ce îndeplinesc importante functii biochimice si fiziologice: hemoglobina, mioglobina, citocromii, catalaza, peroxidaza etc.

- Lipoproteinele contin în molecula lor grupari prostetice de natura lipidica. Din aceasta grupa fac parte de exemplu lipoproteinele serice.

- Fosfoproteinele. Gruparile prostetice ale hetero-proteinelor din aceasta grupa sunt reprezentate de resturi de serina esterificate cu acid fosforic. Cele mai cunoscute fosfoproteine sunt cazeina, vitelina, vitelenina, fosvitina si altele.

- Glicoproteinele contin grupari prostetice de natura glucidica (galactoza, manoza, unele hexozamine, acidul N-acetilneuraminic etc.). Din grupa glicoproteinelor sunt bine studiate γ-globulinele, orosomucoidul plasmatic, ovalbumina, glucoproteinele serice ce determina grupele sanguine si altele.

- Metaloproteinele contin unii ioni metalici (Fe²⁺, Fe³⁺, Cu²⁺, Zn²⁺) în calitate de grupare prostetica. Din aceasta grupa fac parte de exemplu alcooldehidrogenaza, enolaza, feritina, conalbumina, ceruloplasmina si altele. Trebuie mentionat faptul ca la metaloproteine, ionul metalic este legat direct de catenele polipeptidice ale componentei proteice si nu este inclus într-o alta structura (cum ar fi nucleul protoporfirinic la cromoproteine).

- Flavoproteinele contin un flavinnucleotid în calitate de grupare prostetica. Din aceasta grupa fac parte flavoenzimele FMN- si FAD-dependente (succinat-dehidrogenaza, aminoacid-oxidazele etc.).

- Nucleoproteinele sunt poate cele mai importante proteine complexe datorita faptului ca gruparea lor prostetica este reprezentata de un acid nucleic. În functie de natura acidului nucleic ce joaca rol de grupare prostetica ele se împarte în ribonucleoproteine (nucleoproteine ce contin ARN) si deoxiribonucleo-proteine (ce contin ADN în calitate de grupare prostetica).