Clasificarea și identificarea proteinelor

Proteinele simple dau la hidroliză numai aminoacizi; proteinele conjugate au și o componentă neproteică, precum hemul din hemoglobină. Proteinele fibroase, ca keratina, au rol structural; cele globulare, ca albumina, au forme compacte și funcții variate. Reacția biuretului cu $\mathrm{C}{\mathrm{u}}^{2+}$ în mediu bazic dă violet când există cel puțin două legături peptidice. Reacția xantoproteică cu acid azotic concentrat dă galben la proteine cu aminoacizi aromatici, apoi portocaliu în bază. Căldura și pH-ul extrem denaturează proteinele.

După compoziție, proteinele simple (holoproteinele) conțin numai resturi de aminoacizi. Din această grupă fac parte albuminele, solubile în apă, ca ovalbumina din albușul de ou și serumalbumina din sânge, și scleroproteinele insolubile, ca keratina din păr, unghii și lână, colagenul din piele, tendoane și oase și fibroina din mătasea naturală. Proteinele conjugate (heteroproteinele) au o grupă prostetică neproteică: hemoglobina conține hemul cu fier, glicoproteinele conțin glucide, lipoproteinele conțin lipide, fosfoproteinele conțin acid fosforic (cazeina din lapte), iar nucleoproteinele conțin acizi nucleici.

După formă și solubilitate, proteinele fibroase au catene alungite, grupate în fascicule, și sunt insolubile în apă; au rol de susținere și protecție. Proteinele globulare au catena pliată compact, sunt solubile sau formează dispersii coloidale în apă și îndeplinesc funcții dinamice: hemoglobina transportă oxigenul, enzimele catalizează reacții, insulina reglează glicemia, anticorpii apără organismul.

Exemplu rezolvat 1: deosebim patru soluții, A glicină, B glicil-fenilalanină, C triglicină și D albumină de ou, cu cele două reacții de culoare.

1. Biuretul necesită cel puțin două legături peptidice: A are zero, B are una, C are două, D are numeroase; proba este pozitivă (violet) la C și D.
2. Reacția xantoproteică necesită un nucleu aromatic: fenilalanina din B are nucleu benzenic, albumina conține resturi aromatice, în timp ce A și C nu au; proba este pozitivă (galben) la B și D.
3. Rezultatul perechilor (biuret; xantoproteică) este: A negativ, negativ; B negativ, pozitiv; C pozitiv, negativ; D pozitiv, pozitiv.
4. Soluția D este singura pozitivă la ambele probe, iar A este singura negativă la ambele; B și C se separă prin proba pozitivă diferită.

Reacția biuretului se execută cu soluție de NaOH și câteva picături de $\mathrm{CuS}{\mathrm{O}}_4$ diluat, iar colorația violetă se datorează complexului ionului $\mathrm{C}{\mathrm{u}}^{2+}$ cu atomii de azot ai legăturilor peptidice. Reacția xantoproteică folosește $\mathrm{HN}{\mathrm{O}}_3$ concentrat și încălzire; resturile de fenilalanină, tirozină și triptofan se nitrează, iar produsul este galben. Prin adăugarea unei baze, galbenul devine portocaliu. Ambele probe arată o grupare chimică, nu identitatea proteinei.

Exemplu rezolvat 2: calculăm procentul de fier din hemoglobină, care are $M\approx 64500$ g/mol și patru atomi de fier ($A=56$) într-o moleculă.

1. Masa de fier dintr-un mol de hemoglobină este $4\cdot 56=224$ g.
2. Procentul este $224/64500\cdot 100=0,347\%$.
3. Fierul face parte din cele patru grupe hem, deci hemoglobina este proteină conjugată; hemul este grupa prostetică.

Denaturarea poate fi produsă de căldură, de acizi și baze tari, de sărurile metalelor grele (plumb, mercur), de alcool și de radiații ultraviolete. Ea rupe legăturile slabe care mențin structura spațială, dar lasă intactă structura primară. Precipitarea proteinelor cu soluții concentrate de sulfat de amoniu este reversibilă, iar proteina păstrează structura nativă. Albușul fiert nu mai revine la starea inițială, deoarece denaturarea prin căldură este ireversibilă.

Greșeli frecvente

• Greșit: Biuretul identifică orice aminoacid liber prin culoare violetă.
  Corect: Proba cere cel puțin două legături peptidice; aminoacizii liberi nu o dau.
• Greșit: Proteina denaturată este obligatoriu hidrolizată complet.
  Corect: Denaturarea schimbă plierea, fără ruperea legăturilor peptidice.
• Greșit: Hemoglobina este o proteină simplă, pentru că este globulară.
  Corect: Este conjugată, deoarece conține hemul, cu fier, ca grupă prostetică.
• Greșit: Proteinele fibroase, ca keratina, se dizolvă în apă.
  Corect: Sunt insolubile în apă; proteinele globulare, ca albuminele, se dizolvă sau formează dispersii.

Înainte și după