Коллоидно-химические свойства смесей лизоцим-ПАВ в системе водный раствор-октан (1105578), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Перезарядка поверхности происходит при полном насыщении этих группи начале гидрофобного связывания. Добавки неионогенного ПАВ C12E6 не влияют18на заряд лизоцима и его электрофоретическую подвижность даже при большомизбытке ПАВ [51].Многообразие возможных механизмов взаимодействия белка и ПАВ приводит к тому, что ПАВ могут не только вызывать денатурацию белка и снижать егоферментативную активность, но также могут сохранять её или даже активироватьфермент [8].Добавки анионных ПАВ, таких как алкилсульфаты, алкилсульфонаты, алкилбензолсульфонаты натрия, вызывают уменьшение бактериолитической активности лизоцима по отношению к грам-положительным бактериям Micrococcuslysodeikticus [22, 40].
Введение в систему реагентов, специфически связывающиханионные ПАВ (катионных ПАВ [22] или гидроксипропил β-циклодекстрина [40])приводит к полному восстановлению структуры лизоцима и его активности. Денатурирующее действие додецилсульфата натрия также снижается в присутствиинеионогенных или цвиттерионных ПАВ [1]. Анионные ПАВ не всегда вызываютденатурацию лизоцима: так, например, ферментативная активность лизоцима сохраняетсяпослеегоэкстракциирастворомобратныхмицеллбис(2-этилгексил)сульфосукцината натрия (АОТ) [52 – 54].
SDS оказывает инактивирующее действие на каталазу из печени быка, однако, не влияет на активность бактериальной каталазы [55]. Добавки анионных ПАВ с короткой углеводородной цепью не влияют на активность алкогольдегидрогеназы, а ПАВ с длиннойили разветвленной алкильной цепью, а также катионное ПАВ CTAB – уменьшаютактивность энзима [56]. При исследовании влияния ПАВ различной природы набактериолитическую активность липазы Thermomyces lanuginosus было установлено, что малые добавки ПАВ увеличивают активность фермента, однако, привысоких концентрациях происходит снижение активности до значений, полученных в отсутствие ПАВ [57].
Аналогичным образом ионогенные ПАВ действуютна активность фосфолипазы C, в то время как неионогенные и цвиттерионныеПАВ не влияют на активность этого фермента [58]. Повышение активности эндолизина бактериофага SPZ7 в лизисе клеток Salmonella enteritidis N60 и Escherichiacoli TG1 наблюдалось в присутствии высокомолекулярных поверхностно-19активных веществ и плюроников с крупным гидрофобным блоком [59].
Малыедобавки бромида п-октилоксибензилтрибутиламмония значительно увеличиваютактивность α-хемотрипсина, при дальнейшем увеличении концентрации ПАВпроисходит снижение активности фермента, до значений, соответствующих белкубез добавок [60].Сильные взаимодействия положительно заряженных белков с анионнымиПАВ влияют на термическую устойчивость белка [61]. По изменению интенсивности пика поглощения при 280 нм судили о денатурации Lz с ростом температуры в присутствии ПАВ.
Показано, что добавки ПАВ с короткой алкильной цепью(октилсульфата натрия) приводят к повышению температуры денатурации белка.Стабилизирующее действие ПАВ связывают с формированием «мостиков» междуполярными и неполярными участками на молекуле белка за счет их взаимодействия с ПАВ.1.2. Поверхностное натяжение и адсорбция смесей белок – ПАВТрехмерная упаковка аминокислот в белковой глобуле такова, что на поверхности молекулы белка присутствуют гидрофильные и гидрофобные участки.Благодаря мозаичному строению поверхности белки сами по себе проявляют поверхностно-активные свойства, активно адсорбируются на различных границахраздела фаз.
Снижение поверхностного натяжения на границе водного раствора своздухом или органическими жидкостями невелико и даже при плотном заполнении белковыми молекулами поверхностного слоя двумерное давление не превышает 10 – 20 мН/м [62, 63].При измерении динамического поверхностного натяжения растворов Lz получено [62], что кинетику адсорбции белка на границе вода/воздух можно описатькак диффузионно-контролируемый процесс при низких концентрациях белка икак смешанный процесс при высоких концентрациях, когда конформационныеизменения в макромолекулах в поверхностном слое становятся определяющими.Адсорбция лизоцима достигает постоянного значения за 20 часов.
При изменении20концентрации от 5·10-8 до 2·10-6 М на изотерме двумерного давления обнаруженоплато, на котором площадь на моль лизоцима меняется от 4,95·10 -5 до 7,72·10-6м2/моль. Возникновение плато связывают с переориентацией белковой глобулына поверхности, в результате которого образуется более плотный слой. Полагают,что жёсткая глобулярная структура лизоцима не позволяет ему развернуться намежфазной границе. Методами эллипсометрии и зеркального отражения нейтронов была доказана переориентация лизоцима на поверхности при увеличенииконцентрации [64, 65].
Показана возможность ориентации длинной оси эллипсоида белковой глобулы параллельно и перпендикулярно межфазной поверхностипри сохранении компактной структуры макромолекулы. При увеличении pH происходит рост адсорбции лизоцима [66] с достижением максимального значения визоэлектрической точке при pH 11.Взаимодействия белка и ПАВ может по-разному влиять на поверхностноенатяжение растворов. При заметном связывании белка и ПАВ, происходящем, восновном, за счет сильных взаимодействий (электростатических, образования водородных связей) между полярными группами белка и ПАВ может образовываться комплекс белок – ПАВ, обладающий большей поверхностной активностью,чем белок или ПАВ по отдельности.
Такой тип поведения наблюдали для системыBSA – Tween 80: в области малых концентраций поверхностное натяжение смесисильнее убывает с ростом концентрации ПАВ, чем поверхностное натяжение индивидуального Tween 80 [67]. Полагают, что на границе вода/воздух адсорбируется гидрофобный комплекс, образующегося за счет водородных связей между оксиэтиленовой цепью ПАВ и триптофановыми остатками белка, а также с находящимися в непосредственной близости от них амидными группами. После начального падения поверхностного натяжения начинается область плато, на которомповерхностное натяжение не меняется с ростом концентрации ПАВ. По аналогиис растворами полимер – ПАВ, концентрацию, отвечающую началу плато, относятк ККА, и считают, что в области плато происходит ассоциация белка и ПАВ врастворе.
При этом связывание белка с ПАВ происходит не только за счет образования водородных связей, но и за счет гидрофобных взаимодействий. При гидро-21фобных взаимодействиях углеводородные цепи ПАВ взаимодействуют с неполярными участками макромолекулы белка, и образуются ассоциаты более гидрофильные, чем нативные белки. Эти ассоциаты не обладают повышенной поверхностной активностью и остаются в водном растворе. После окончания процессаассоциирования, когда в растворе опять появляются свободные молекулы ПАВ,происходит дальнейшее снижение поверхностного натяжения до значений, соответствующих поверхностному натяжению чистого ПАВ.
В избытке ПАВ происходит вытеснение комплексов белок – ПАВ с поверхности, и поверхностный слойзаполняется молекулами ПАВ.В [11] проведен анализ изотерм поверхностного натяжения смесей BSA ‒SDS, дополненный данными метода малоуглового рассеяния X-лучей. Полученные изотермы имеют два излома при ККА и ККМ. При концентрациях ПАВ нижеККА не происходит изменения структуры белка. После ККА наблюдается кооперативное связывание BSA и SDS, приводящее к разворачиванию белковой глобулы и формированию комплекса по типу «жемчужного ожерелья», о чем свидетельствует увеличение радиуса инерции макромолекулы белка.При сопоставлении результатов измерения межфазного натяжения и адсорбции методом малоуглового рассеяния нейтронов смеси Lz – SDS было установлено образование гидрофобного комплекса со стехиометрией ПАВ:белок = 7:1(при CSDS ≤ 0,2 мМ) и гидрофильного комплекса состава 25:1 при больших концентрациях ПАВ [68].Изотермы поверхностного натяжения с плато в области средних концентраций ПАВ получены для системы Gn – SDS.
В случае неионогенного ПАВ (ТритонХ-100) добавки Gn не оказывают существенного влияния на величины поверхностного натяжения [1].В ряде случаев добавки белка не приводят к появлению плато на изотермахповерхностного натяжения, однако изотермы сдвигаются в область более низкихконцентраций ПАВ, что также указывает на взаимодействие белка с ПАВ. Такиезависимости были получены для смесей Тритон Х-100 с BSA, Lz с С12Е5 [69]. Длятаких систем получено, что в области малых концентраций ПАВ поверхностное22натяжение остается таким же, как в растворах белка, а при больших концентрациях – совпадает с натяжением чистого ПАВ. Методом отражения нейтронов подтверждено, что при малых концентрациях ПАВ в адсорбционном слое содержитсябелок, при средних концентрациях – смесь белок – ПАВ, при высоких – ПАВ.
Показано, что неионогенные ПАВ вызывают частичное разрушение нативной структуры белка.Иногда, для растворов смесей противоположно заряженных белка и ПАВ,изотермы поверхностного натяжения имеют более сложный вид: на изотермахнаблюдается локальный максимум [68]. Рост натяжения растворов смесей Lz –SDS вблизи максимума связывают с гидрофилизацией гидрофобного комплексабелок – ПАВ и оттеснением его с поверхности. При этом адсорбция свободногоSDS недостаточна для снижения поверхностного натяжения.
Аналогичные экстремумы на изотермах поверхностного натяжения получены для смесей ионогенных ПАВ с противоположно заряженными полимерами [70 – 74]. Во всех работахвид изотерм объясняют одинаково: первоначальное снижение натяжения за счетадсорбции гидрофобного комплекса полимер – ПАВ, последующий рост натяжения при формировании гидрофильного комплекса и десорбции образующихся агрегатов полимер – ПАВ и, наконец, повторное снижение натяжения при адсорбции ПАВ. Изучение адсорбции смеси SDS с полидиметилдиаллиламмоний хлоридом (poly-dmdaac) [70] и SDS с полиэтиленимином [71] методом нейтронного рассеяния показало вытеснение комплекса полимер – ПАВ из адсорбционного слоя,что приводит к увеличению поверхностного натяжения.
Образование осадка всистеме SDS – poly-dmdaac также может являться одной из причин возникновениямаксимума на изотерме поверхностного натяжения. Вытеснение комплекса полилизин – SDS и рост поверхностного натяжения связывают с формированием более растворимого комплекса полипептида с мицеллами ПАВ [72]. Аналогичноеявление наблюдалось в смеси полистиролсульфоната натрия с алкилтриметиламмоний бромидами [73]. В работе [74] предложена математическая модель, описывающая изотермы поверхностного натяжения с максимумом, которая учитываетформирование комплексов полимера с мономерами и мицеллами ПАВ.23Поведение смесей белок – ПАВ на границе водный раствор/воздух подробно изучали Р.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
