С чего начать?

[Grygoriy]

Григорий,здравствуйте! Скажите,пожалуйста,какова устойчивость аминокислот к отрицательным температурам? Есть ли смысл с замораживанием?

Аминокислота, любая аминокислота, это молекула вещества. Если в молекулу вещества не входит молекула воды, то замораживания молекула не боится, то есть размораживай молекулу, замораживай – своих свойств молекула не теряет, иначе процесс замораживания на биологические свойства такой молекулы не влияет.

Нормальный человек уже бы остановился, ведь формально дан полный ответ на поставленный вопрос, но я скажу,... аля "... щасс-с спою..." (с), поскольку не знаю для чего Вы задали мне этот вопрос, правильно ли Вы его сформулировали (о чем хотели услышать) и полностью ли я ответил на Ваши мысли, которые заставили Вас задать этот вопрос. Так что простите, Христа ради...

Замораживание может повредить молекулу белка, а именно четвертичную и третичную структуры молекулы белка, вызвав необратимую денатурацию молекулы белка. Но нарушить ковалентные связи между отдельными аминокислотами (пептидные связи) – первичная структура молекулы белка и водородные связи между атомами азота (аминогруппа) и кислорода (карбоксильная группа) расположенными на расстоянии четырех аминокислотных остатков друг относительно друга, образующие вторичную (спиральную форму) структуру молекулы белка – замораживание не может, слишком сильными для такого разрушения являются такие химические связи.

Образование внутриклеточного льда и вымораживание влаги из клетки есть двумя наиболее опасными факторами потери живой клеткой своей функциональности.

Во время понижения температуры происходит изменение агрегатного состояния воды: вода из жидкости становится твердым телом – льдом... При изменении температуры от -0°С до -4°С лед увеличивает свой объем. При этом белковые оболочки замерзающей живой клетки физически уничтожаются (рвутся). Замораживание разрушает не только оболочку клетки, но и: ядро клетки; аппарат Гольджи; митохондрии; эндоплазматическую сеть; лизосомы; цитоплазматическую мембрану; другие структурные элементы клетки и/или живых организмов, например, молекулы белка, в меньшей степени, молекулы олигопептидов.

Ввиду того, что парциальное давление водяных паров над поверхностью замерзшей клетки низкое, происходит "вытягивание"/вымораживание влаги из замороженной клетки, в результате чего клетка может потерять до 90% влаги. При такой потери внеклеточной и внутриклеточной влаги молекулы белков теряют свою четвертичную и третичную структуры, то есть необратимо денатурируют и после размораживания не могут восстановить свои свойства.

Подробнее можно прочесть здесь: Учебная книга по химии;

Белки.

Лекция 2. Белки.

Белки.


В общем случае: "... Использование низких температур опасно для живых объектов. Живые клетки погибнут при замораживании, если не осуществить специальные защитные мероприятия. Основными повреждающими факторами при замораживании являются образование внутриклеточного льда и обезвоживание клетки. Образование внутриклеточного льда характерно для большой скорости охлаждения (более 10K/мин). Кристаллизация внутриклеточной воды приводит к увеличению внутреннего объема мембранных структур (ядро, аппарат Гольджи, митохондрии, эндоплазматическая сеть, лизосомы, цитоплазматическая мембрана и пр.) Эти структуры разрушаются. Обезвоживание клетки характерно для небольшой скорости охлаждения (менее 10K/мин). Потеря клеткой воды происходит вследствие вымораживания воды во внешней среде и повышения концентрации растворенных веществ во внешней среде. При охлаждении клетка может потерять до 80-90*% воды, при этом разрушаются гидратированные комплексы с макромолекулами, что приводит к так называемой "криоденатурации"*— потере биологическими полимерами (прежде всего белками и белковыми комплексами) третичной и четвертичной структуры, что приводит к необратимой утрате функций этих полимеров. В криобиологии повреждения, получаемые клеткой при замораживании, называют "криоповреждения" ...". Источник: Криоконсервация.


При понижении температуры клетки ниже -0°С биологические процессы в клетке останавливаются и клетка может храниться как угодно долго. На сохранность этой клетки могут повлиять только бактерии, некоторые виды которых продолжают функционировать при температурах до -10,0°С, а размножаться при температурах до -7,5°С.

Принято различать следующие виды бактерий:

1. Термофилы. Оптимальная температура для роста превышает +45°С, например некоторые виды Lactobacillus (обнаруженные в молоке).
2. Мезофилы. Оптимальная температура для роста составляет от +25°С до +45°С. Для бактерий, живущих в организме млекопитающих, температурный оптимум составляет около +37°С, а максимум от +42°С до +43°С, как например, для Escherichia coli (Е. coti), обычного обитателя кишечника человека. Дрожжи (грибы) также являются мезофилами.
3. Психрофилы. Температурный оптимум для этих бактерий ниже +15°С, и они не могут расти при температуре выше +20°С. Эти микроорганизмы часто создают проблемы при хранении пищи в холодильниках и размножаются при температурах от -5°С и выше.
4. Психротрофы. Температурный оптимум не выше +10°С, они растут при более низких температурах от -10°С до +5°С, например некоторые дрожжи рода Candida, некоторые плесневые грибы. Именно эти микроорганизмы чаще всего вызывают порчу пищевых продуктов, хранящихся в холодильниках.

Экстримофилы.

Криозои


Для защиты клетки от разрушения во время замораживания используют криопротекторы. Различают:
- проникающие криопротекторы, то есть вещества проникающие внутрь клетки (Глицерин, Пропиленгликоль, Этиленгликоль, Диметилсульфоксид);
- не проникающие криопротекторы, то есть вещества не проникающие внутрь клетки, которые, в свою очередь, делят на: олигосахариды (сахароза, трегалоза, другие) и высокомолекулярные соединения (фиколл, альбумин, поливинилпирролидон).

Криопротектор


Цикл замораживания и размораживания при котором биологическая функции клетки сохраняется называют криоконсервацией.

Условно различают следующие диапазоны температур криоконсервации:

Замораживание: от -0°С до -79°С и
Криоконсервация, которую делят на :
консервацию при температурах от -80°С до -130°С;
консервацию при температурах от -131°С до -180°С;
консервацию при температурах от -181°С до -196°С;


После размораживания, обязательно требуется удалить криопротектор из размороженного субстрата.

Гриша, я сторонник все упрощать!

Насколько я понял, то PH нас интересует исключительно с точки зрения растворимости наших насадок?
То есть для лучше аттрактации нашей насадки?

Каким же образом его можно измерять и главное, как подбирать нужный PH?

Вот лучше на примере!

Артем, мы не можем существенно влиять на общий водородный показатель воды водоема в целом. Тем более он разный и он плавает в некотором диапазоне для разных частей водоема. Например, в жаркий солнечный день в водоеме переполненном водорослями рН воды на некоторой глубине от поверхности воды (обычно до 1 метра) может достигать 9,0 и выше, за счет обильного фотосинтеза, сопровождающегося поглощением из воды водорослями углекислого газа (СО2), а ночью в этом же месте рН будет достигать значения только 6,5. При этом, в этой же точке водоема, возле дна, в течение этих же суток, рН воды водоема будет изменяться только в пределах от 5,8 до 8,5.

А вот на водородный показатель теста, из которого сделан наш бойл мы повлиять можем.

Для чего нам нужно влиять на рН показатель наших бойлов?

Мои эксперименты с насадками, наталкивают меня на мысль, что рыбы реагируют на процесс протекания химической реакции, изменяющей значение водородного показателя воды водоема на некотором удалении от нашего бойла (всего лишь несколько миллиметров и этого уже достаточно). Знаю, что многие разработчики бойлов и практически все фирмы, выпускающие приманки для рыбы, используют этот эффект при создании своих специальных бойлов и привлекающих рыбу жидкостей, считая, что рыба эти бойлы есть не будет, но почувствует их присутствие в воде.


Если говорить о растворимости веществ, то она больше зависит от температуры воды и от ее жесткости, чем от значения рН, поскольку колебание температуры воды водоема происходит со значительно большим разбросом величин, чем колебание значений водородного показателя. То есть, если мы зафиксируем численное значение рН воды водоема в некоторой точке, например "А", то при температуре воды водоема равной +10°С и фиксированном нами значении рН=А, растворится меньше испытуемого вещества чем в этой же воде водоема имеющей температуру +25°С и тем же по величине фиксированном нами значении рН=А.


Значение рН воды водоема показывает нам диапазон изменения водородного показателя воды в течение суток, например, мы знаем, что в состав наших бойлов входят вполне конкретные свободные аминокислоты. Каждая из этих аминокислот обладает как щелочными, так и кислотными свойствами, которые изменяются от "0" до "MAX" причем значение "0" они приобретают в изоэлектрической точке "pI". Изоэлектрическая точка аминокислоты это такое значение рН при котором растворимость данной кислоты в воде принимает минимальное значение, буферные свойства данной аминокислоты минимальны, а суммарный заряд данной кислоты в этой точке равен "0". Но это еще не значит, что данная кислота выпадет в осадок. Она будет существовать в нашем растворе в виде Цвиттер-иона, иначе, в виде внутримолекулярной соли данной кислоты, но эта соль никогда не выпадет в осадок.

Осадить аминокислоту ой как сложно!... А очистить соль осажденной аминокислоты от сопутствующих осаждению данной кислоты веществ, считай от веществ, загрязняющих конечный продукт, еще сложнее.


Значение рН воды водоема показывает нам, рыболовам, какое значение рН насадки (программы), может быть максимально полезно нам сегодня на данном водоеме, то есть насадка с каким значением рН может собрать для нас в данной точке водоема наибольшее количество рыбы...


Давайте, для примера, возьмем конкретное высказывание отдельного оратора... в котором мы можем видеть следующие фразы:

... Чтобы править, чё написано в разных сообщениях , коротко - тихий ужас...
На некоторые нюансы Ваше внимание обратим ( ну и по-простому)
...
- Ca2+ - сколько белка ( аминок) будет нерастворимым, те сколько Вы их выкинете на ветер...

Прочитав данный набор символов кириллического алфавита, топорно слепленных в некое подобие убогих фраз, лишь отдаленно напоминающих русский язык, можно сделать предположение (не сильно отличающееся от допущения, поскольку автор и сам вряд ли знает что он хотел сказать в данном случае), предположение о том, что автор сих строк считает что:
1) все написанное выше другими авторами, в других сообщениях это просто: "тихий ужас" и ему Великому не стоит тратить своего драгоценного времени на исправление этого бреда... не Царское это дело – бред исправлять... Он просто "отложил личинку" на головы всех писавших выше авторов взятых им оптом, всем сразу..., и порядок... сойдет для бедных и убогих...;
2) наличие ионов кальция в воде (по убеждению писавшего) приведет к нерастворимости и выпадению в осадок, в данной воде, подавляющего числа белков и аминокислот из списка используемых...

На первый пункт мы просто ответим: - Сам дурак, сами подумайте как иначе можно оппонировать следующему набору звуков:

... Чтобы править, чё написано в разных сообщениях , коротко - тихий ужас...
На некоторые нюансы Ваше внимание обратим ( ну и по-простому)...

А вот второй пункт данного сообщения можно попытаться рассмотреть подробнее и это будет интересно.

Имеем для анализа следующую фразу:

... - Ca2+ - сколько белка ( аминок) будет нерастворимым, те сколько Вы их выкинете на ветер ...

Во-первых. Сами по себе растворы аминокислот в воде обладают буферностью, минимальной в точке pI и максимальной вблизи точек pK (отрицательный логарифм константы диссоциации). То есть раствор некоторой аминокислоты в воде имеет рН=А, где "А" соответствует константе диссоциации. Начинаем добавлять в этот раствор сильную кислоту, а рН раствора остается очень близким к значению "А", до определенного количества добавленной нами кислоты. То же самое с щелочью: начинаем добавлять в этот раствор сильную щелочь, а рН раствора остается очень близким к значению "А", до определенного количества добавленной нами щелочи. То есть вблизи критических точек, аминокислоты будут себя вести как буфер, препятствуя изменению водородного показателя раствора. Таким образом Природа защищает белковые организмы от агрессивного воздействия на них природных факторов. Для понимания данного свойства аминокислот достаточно взглянуть на кривую титрования аминокислот.

Во-вторых. Количество растворенных белков будет зависить не только от наличия в воде ионов кальция, но и от наличия в воде ионов магния (вместе – временная жесткость которая и определяет кислотно-щелочную буферность среды водоема), а так же сульфатов, хлоридов, нитратов, силикатов и фосфатов кальция и магния (постоянная жесткость), поскольку соответствующие соли металлов: стронция, железа, марганца и бария будут влиять на жесткость природной воды незначительно, хотя и будут в ней присутствовать.

В-третьих. Суммарное значение временной и постоянной жесткости дает нам значение общей жесткости воды водоема и показывает нам общее количество присутствующих в воде водоема ионов щелочноземельных металлов: кальций, магний, стронций, бериллий, барий. Они будут влиять на растворимость белков, растворимых в пресной воде, но есть еще белки, растворимые в соленой воде. Если уменьшается растворимость первых белков, то растет растворимость вторых...

Кроме "общей жесткости воды" = "временная жесткость" + "постоянная жесткость" существует показатель "щелочности воды" = "временная жесткость" + "свободные гидрокарбонаты". То есть другими словами "Щелочность воды" это количество гидрокарбонатов и бикарбонатов присутствующих в данной воде. Щелочность воды показывает нам необходимое количество сильной кислоты, необходимой для нейтрализации всех щелочных солей находящихся в воде.

То есть мы видим, что большое количество ионов кальция, на что нам указал известный оратор, никак не может нам показать количество белков или аминокислот, которые могут быть растворены в данной воде, а тем более выпадут в осадок, простите не знаю как более правильно интерпретировать фразу оратора: "... те сколько Вы их выкинете на ветер ...".

А вот значение изменения водородного показателя воды данного водоема, в том же анализе, составляет от 7,5 до 7,8.

Что нам это дает?

Мы знаем значения всех изоэлектрических точек используемых нами аминокислот. Из всех известных нам аминокислот только Гистидин имеет pI=7,58. Все остальные аминокислоты имеют изоэлектрическую точку значительно меньше указанного коридора или значительно выше указанного коридора.

Мы знаем, что в водном растворе который имеет водородный показатель находящийся в коридоре 4,0<pH<9,0 практически все известные нам аминокислоты находятся в состоянии цвиттер-иона. Источник: Общие свойства аминокислот.

То есть в данном нам диапазоне рН воды водоема, уничтожить внесенные нами аминокислоты или использовать их на собственные нужды могут только бактерии и водоросли. Аминокислоты будут устойчивы к воздействию солей щелочноземельных металлов, ионов металлов и слабых кислот, растворенных в воде водоема.


Теперь мы можем проектировать программу, включающую в себя: миксы с высокой питательной ценностью белков, сильные кислоты, аминокислоты, так, чтобы не разрушить вносимые нами аминокислоты, на которые прекрасно реагирует рыба. Сейчас мы точно знаем, какие кислоты и соли, вносимые нами в свою насадку, приманку, корм, могут превратить используемую нами аминокислоту в соль или другое химическое соединение. Мы исключим данные элементы из тех частей программы, в которых они могут нам навредить. Ну это уже вопрос создания программы, то есть другой вопрос...


Ну, и последнее. Возможно автор цитируемого сообщения спрячется за примененной им грамматикой приматов для того, чтобы убедить всех в том, что его сообщение неправильно трактовали или более правильно будет сказать "расшифровали"... Или, например, назовет оппонентов – демагогами... На все воля Божья...


Почему я всегда избегаю вопросов о применении дипов, смесей, жидкостей, выпускаемых известными и уважаемыми производителями? По тому, что я достоверно не знаю из чего они состоят и что в них включено. Возможно, сидя у водоема и смешивая жидкости известных производителей я получаю совершенно мне не нужные химические реакции...

То есть просто перебор композиций или сочетаний бойлов известных производителей, ориентированный только на заявленный производителем цвет и/или вкус, мною воспринимается как игра в рулетку, только с гораздо меньшим шансом на выигрышную комбинацию, ведь число наименований продуктов значительно больше числа цифр в рулетке, и в нашем случае нельзя повысить вероятность выигрыша ставя только на красное или черное... (Это к вопросу а нужно ли это все знать простому карпятнику, сидящему на берегу водоема...).

С уважением.