Кровь: река жизни. От древних легенд до научных открытий
Шрифт:
Скорость седиментации отдельной белковой молекулы зависит от ее размера и формы. Изучение поведения белка при ультрацентрифугировании легло в основу метода определения размера белковой молекулы.
Скорость седиментации измеряется в единицах Сведберга, названных так в честь изобретателя ультрацентрифуги, которые обычно обозначаются S 20. Число 20 означает, что температура раствора в центрифуге составляет 20 °C.
В ультрацентрифуге липопротеины ведут себя точно так же, как и обычные белки, за одним важным исключением. Обычно плотность липидов составляет от 75 до 80 % от плотности воды. Низкая плотность
Под воздействием ультрацентробежной силы липопротеины движутся не от центра, а к центру вращения. Скорость их всплытия измеряется в отрицательных единицах Сведберга, или в единицах флотацииS f.
Плазменные липопротеины в зависимости от скорости всплытия при ультрацентрифугировании были разделены на фракции. Фракция липопротеинов, всплывающих медленнее всего (S f3–8), может различаться у разных людей, но у одного и того же человека она постоянная. На количество липопротеинов в этой фракции не влияет ни характер питания, ни состояние здоровья.
Самого пристального внимания заслуживает фракция S f12–20. Именно ее связывают с возникновением атеросклероза. Если доля липопротеинов в этой фракции у человека высока, увеличивается риск его заболевания атеросклерозом.
Возникает вопрос: можно ли снизить количество липопротеинов S f12–20? Существует ли какая-то особая диета? Кажется, что мы не должны употреблять холестерин вовсе, потому что именно в этой фракции холестерина содержится особенно много и именно он причиняет наибольший вред внутренней оболочке артерий. Но к сожалению, организм может легко сам вырабатывать холестерин, и даже при низкохолестериновой диете, когда из нее исключаются масло, яйца и животный жир, уровень липопротеинов фракции S f12–20 может сохраняться высоким.
Пока решение проблемы не найдено. Ученые интенсивно работают в этом направлении, поэтому посмотрим, что произойдет в течение нескольких следующих лет.
Глава 13
Отражение внешней опасности
Можно заставить белковые молекулы осесть в растворе и не прибегая к помощи центральной силы, о чем говорилось в предыдущей главе. Такой же результат достигается, если сделать их менее растворимыми в воде. Если вода по какой-то причине не может удерживать молекулы белка на расстоянии друг от друга, они собьются в кучу и осядут в виде мелких кристаллов, или волокнистых комочков, или желатиновой массы, в зависимости от вида белка.
Одним из способов разделения молекул белков является изменение свойств воды, в которой они растворены. Можно вскипятить воду, однако нагревание разрушит белки. Можно растворить в воде новое вещество. Молекулы воды окружат ионы или молекулы этого вещества, и тогда молекулы белка получат относительную свободу.
Для этой цели используют проверенное временем вещество — сульфат аммония, который является примером соли, хорошо растворимой в воде. Соль — это любое вещество, которое в растворе разделяется на ионы и образуется при взаимодействии щелочи и кислоты. Примером может служить обычная поваренная соль, которая и дала всей группе это название. В 100
Сульфат аммония порциями добавляется к белковому раствору. Вероятно, что после каждого добавления будет происходить медленное осаждение белков. Если в растворе находится несколько видов протеинов, то вполне вероятно, что один из них может оказаться более растворимым, чем другой. Менее растворимая разновидность будет осаждаться при добавлении относительно малого количества сульфата аммония, которого недостаточно, чтобы вызвать осаждение более растворимых белков.
Использование сульфата аммония или других солей для осаждения белков в растворе называется высаливанием. Высаливание, производимое добавлением соли порциями для разделения белков в растворе на более и менее растворимые, называется солевым фракционированием.
Еще в начале XX века методом солевого фракционирования было установлено, что существует две большие группы плазменных белков. Одна группа осаждалась, когда плазма насыщалась сульфатом аммония наполовину (полунасыщенный раствор). Это были плазменные глобулины. Если отфильтровать осажденный глобулин и добавить к прозрачному фильтрату сульфат аммония до получения насыщенного раствора, оставшийся белок оседал на дно. Это был плазменный альбумин.
В каждых 100 миллилитрах плазмы крови содержится около 6 граммов белков. Из них 2,5 грамма приходится на плазменные глобулины и около 3,5 грамма — на плазменные альбумины.
Молекулы альбуминов меньше молекул глобулинов. В среднем их молекулярная масса равна 69 000 — чуть тяжелее молекулы гемоглобина. Молекулы глобулинов имеют разный размер, и их средняя молекулярная масса — 200 000.
Поскольку молекулы глобулина в три раза больше молекул альбумина, 1 грамм альбумина содержит в три раза больше молекул, чем 1 грамм глобулина. Так как пропорция их в плазме составляет 5 к 7, значит, примерно четыре из пяти молекул плазменных белков представлены альбумином.
Осмотическое давление, описанное в главе 10, зависит от количества белковых молекул в плазме, а не от массы индивидуальных молекул. Следовательно, плазменный альбумин ответствен за 80 % осмотического давления. Альбумин высушивают, измельчают в порошок и запечатывают в контейнеры, после чего его можно использовать, добавив минералы и воду.
Альбумин также обеспечивает львиную долю питательной ценности плазменных белков и является средством транспортировки для более мелких молекул. Однако было бы ошибочно недооценивать глобулины. Они также обладают весьма полезными свойствами.
Осаждение сульфатом аммония является довольно грубым методом разделения, и для выделения плазменных белков разработали лучшие методы.
О двух основных я уже упоминал ранее. Один из них — фракционирование при помощи спирта — метод Кона, о котором говорилось в конце главы 11. Второй — электрофорез, упоминавшийся в связи с аномальными разновидностями гемоглобина в главе 7.
Электрофорез белков плазмы — распространенный в наше время метод. Когда плазменные белки разделяются в результате различных скоростей движения в электрическом поле, самым быстродвигающимся оказывается альбумин. Он отделяется почти сразу.