УДК 541.49


ВЛИЯНИЕ рН НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НИКЕЛЯ С АЛЬБУМИНОМ В ВОДНОЙ СРЕДЕ


Жильцова А.С., Смитюк Н.М., Чернушенко Е.А., Саевич О.В.

Днепропетровский национальный университет имени Олеся Гончара,

г. Днепропетровск, Украина


При очистке бытовых и промышленных сточных вод в качестве биоконцентратора используются белки различной природы, характеризующиеся высокой связывающей способностью с различными тяжелыми металлами, в том числе и с никелем. Из литературы известно, что в водных растворах ионы никеля являются комплексообразователями и связывают анионы аминокислот в устойчивые нетоксичные комплексы [1].

Координационные связи с Ni(II) образуют азотсодержащие группы остатков аминокислот (Arg, His, Lys), особое значение имеет кислотность среды, поскольку протонированные аминогруппы лигандами не являются.

Следует отметить, что способность связывать металлы обеспечивается строением центров связывания белка, в частности совокупностью стерических и конформационных факторов молекулы альбумина.

Известно, что молекулы альбумина способны легко подвергаться нескольким рН-зависимым конформационным изменениям. Альбумин, в зависимости от рН среды, может существовать в различных изомерных формах – при рН 3,5-4,5, 5-7 и 7-9, все эти рН-зависимые изменения обратимы. При низких рН большинство отрицательно заряженных свободных карбоксильных групп молекулы белка нейтрализуется протонами, что вызывает потерю баланса электростатических сил молекулы, и, в свою очередь, избыток положительного заряда вызывает расширение молекулы. А при повышении рН молекула обладает избытком отрицательного заряда, который также вызывает расширение белковой глобулы в этой области рН [2]. Можно предположить, что, такие переходы, приводят к разделению доменов молекулы альбумина, раскрывая при этом междоменные области для связывания.

Цель настоящего исследования – изучить взаимодействие никеля с сывороточным альбумином в водном растворе в зависимости от рН.

Объектом исследования служили модельные системы, включающие водный раствор альбумина и катионы Ni(II). Модельную систему получали смешиванием (в равных объемах) раствора 0,25% альбумина и 0,1 М раствора Ni(NO3)2. Для выделения из водного раствора никельсодержащего белка применяли методику осаждения его ацетоном. Выпавшую фракцию отделяли фильтрованием. Определение содержания никеля в фильтрате проводили на атомно-абсорбционном спектрофотометре С-115 ПКС в пламени ацетилен-воздух. В таблице 1 представлены результаты атомно-абсорбционного определения никеля в модельных растворах.

Таблица 1 – Содержание никеля в модельных растворах

рН раствора

альбумина

Изомерная форма белковой молекулы, заряд

Ni2+

введенный, мг/мл

в фильтрате, мг/л

связанный, % от введенного

3,0

N-форма, положительный

9,14

2,7

70,5

3,8


2,9

68

5,0

F-форма, нейтральный


3,7

59

6,8


2,8

69

8,0

В-форма, отрицательный


2,4

73

9,0


3,2

65

При рН в диапазоне от 5.0 до 6.4 альбумин является наиболее компактным и стабильным [3]. При более высоких и низких значениях рН молекула белка «разрыхляется», что отражается в высоком содержании связанного металла.

Анализ данных показал, что связывание никеля аминокислотами усиливается с увеличением рН. Однако на связывание Ni2+ белком оказывает влияние не только ионизация амино- и карбоксильных групп аминокислот, но и конформация молекул биополимера и растворителя.


Список литературы:

1. Кантор, Ч. Биофизическая химия: в 3 т. Т.2. Пер. с англ / Ч. Кантор, П. Шиммел, – М.: Мир, 1984. –– 496 с.

2.  Граник, В. Г. Основы медицинской химии / В. Г. Граник. – М.:Вузовская книга, 2001. – 384 с.

3. Практическая химия белка: Пер. с англ. / Под ред. А. Дарбре. – М.: Мир, 1989. – 623 с.