Цветные реакции на белки и аминокислоты

ПРИГОТОВЛЕНИЕ  РАСТВОРОВ  БЕЛКОВ  ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ КАЧЕСТВЕННЫХ РЕАКЦИЙ

Испытуемый материал: пищевые продукты: белок куриного яйца, молоко, мясной фарш, мука, крупа, макаронные изделия

Реактивы:

раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10 %

сульфат аммония насыщенный раствор

раствор этилового спирта ω (C2H5OH) = 70 %

раствор гидроксида натрия  (NаОН ) = 10 %

раствор сульфата меди ω (CuSO4) = 0,5 %

концентрированная азотная кислота

концентрированная серная кислота

концентрированная уксусная кислота

раствор желатины 1%

раствор ацетата свинца ω ( (СH3COO)2Pb) = 10%

Разбавленный раствор яичного альбумина.

Белок одного куриного яйца после отделения от желтка хорошо взбивают и затем смешивают с десятикратным объёмом воды - 200 мл. Раствор фильтруют через двойной слой марли, в фильтрат переходит яичный альбумин, в осадке остается глобулин.

Белки мяса.

Помещают в стакан 5-10 г мяса, пропущенного через мясорубку и обезжиренного. Добавляют 20 мл 10%-ного раствора хлорида натрия и оставляют смесь стоять на 15-20 минут при частом помешивании. Отфильтровывают через бумажный складчатый фильтр или через двойной слой марли окрашенную в красный цвет жидкость. В растворе содержится главным образом мышечный альбумин и глобулин.

Белки молока.

К 20 мл свежего молока добавляют равный объём насыщенного раствора сульфата аммония. При этом выпадают в осадок глобулины и казеин. Отфильтровывают через складчатый бумажный фильтр раствор альбуминов.

Растительный альбумин.

В пробирку берут 1 г пшеничной муки, добавляют 10 мл воды и содержимое перемешивают. Пробирку ставят в термостат при 30-35°С на 30 минут. В течение первых 20 минут содержимое пробирки периодически перемешивают. Через 30 минут надосадочную жидкость отфильтровывают. Фильтрат содержит преимущественно альбумин пшеничных зерен.

Биуретовая реакция.

Обусловлена наличием пептидных связей (-СО-NН-) в молекуле белка. При добавлении сернокислой меди к сильно щелочному раствору белка образуются комплексные соединения меди с пептидной группировкой, окрашенные в сиренево-фиолетовый цвет.

К 1-2 мл раствора белка добавляют двойной объем 10%-ного раствора NаОН, хорошо перемешивают и добавляют 1-2 капли 0,5%-ного СuSO4. Снова тщательно перемешивают. Жидкость окрашивается в фиолетовый цвет. Следует избегать избытка сернокислой меди, т.к. фиолетовая окраска маскируется синей

Ксантопротеиновая реакция.

К1-2 мл разбавленного раствора белка приливают 5-6 капель концентрированной азотной кислоты. При осторожном подогревании содержимое пробирки окрашивается в желтый цвет. После охлаждения прибавляют в избытке едкий натрий, при этом желтая окраска переходит в оранжевую.

Реакция на слабосвязанную серу.

В пробирку к 1-2 мл разбавленного раствора белка добавляют 2-3 капли 10%-ного раствора ацетата свинца. Содержимое перемешивают, затем приливают к нему 2-3 мл 10%-ного раствора NaOH, перемешивают и нагревают, содержимое пробирки начинает темнеть.

Ксантопротеиновая реакция.

Открывает циклические аминокис­лоты (фенилаланин, тирозин, триптофан) в молекуле белка и основана на образовании нитропроизводных этих аминокислот, окрашенных в щелоч­ной среде в оранжевый цвет.

В пробирку наливают 1 мл раствора яичного альбумина, во вторую -1 мл раствора желатины. В обе пробирки добавляют по 0,5 мл концентри­рованной азотной кислоты и осторожно нагревают. Отмечают результат. Пробирки охлаждают и затем осторожно добавляют 5 капель 10%-ного раствора NаОН.

Объяснить полученный результат.

Реакция на слабосвязанную серу.

В состав большинства белков входят содержащие серу амино­кислоты - цистеин, цистин, метионин. Серу в белке можно обнаружить, пользуясь ее свойством давать с солями свинца осадок черного цвета (сульфид свинца). Под действием щелочи сера отщепляется в виде сероводорода. При добавлении раствора ацетата свинца раствор начинает мутнеть, а затем выпадет черный осадок.

В пробирку к 1-2 мл разбавленного раствора белка добавляют 2-3 капли 10%-ного раствора ацетата свинца. Содержимое перемешивают, затем приливают к нему 2-3 мл 10%-ного раствора NaOH, перемешивают и нагревают, содержимое пробирки начинает темнеть.

Реакция Адамкевича.

Качественная реакция на циклическую аминокислоту триптофан.

К 2 мл яичного белка приливают 1 мл концентрированной уксусной кислоты, встряхивают и по стенке пробирки осторожно добавляют 2 мл концентрированной серной кислоты. На границе двух жидкостей наблюдают образование красно-фиолетового окрашивания. При встряхивании жидкость окрашивается в фиолетовый цвет.

Проба на проламины

В пробирку берут 1 г зерновых продуктов (измельченное зерно, мука или крупа) и 10 см3 раст­вора этилового спирта. Экстракцию белков ведут при 30-35°С, в течение 20 мин при периодическом перемешивании. Через 20 минут надосадочную жидкость отфильтровывают и в части фильтрата обна­руживают белок по биуретовой реакции. Оставшуюся часть фильтрата разбавляют водой в 2 раза. При этом концентрация спирта резко па­дает и спирторастворимые белки - проламины - теряют растворимость. Раствор мутнеет.

Вопросы к защите лабораторной работы

1) Что такое белки? высокомолекулярные органические вещества, состоящие из соединённых в цепочку пептидной связью альфа-аминокислот.

2) Каковы физиологические функции белков в живой клетке?

ранспортные белки - белки , которые выполняют функцию транспорта специфически связывают и переносят те или другие молекулы и ионы через мембраны клеток ( как внутрь клетки, так и во вне), а также от одного органа организма к другому.  Гемоглобин , содержащийся в эритроцитах, при прохождении крови через легкие связывает кислород и доставляет его к периферическим тканям, где кислород высвобождается и используется для окисления компонентов пищи - процесса в ходе которого производится энергия. Плазма крови содержит  липопротеины , осуществляющие перенос липидов из печени в другие органы. В клеточных мембранах присутствует типы транспортных белков, способных связывать  глюкозу ,  аминокислоты и переносить их внутрь клеток.

Пищевые и запасные белки - белки, которые выполняют функцию обеспечения питанием зародышей растений и животных на первых стадиях их развития.

Наиболее известными примерами таких белков служат белки семян пшеницы, кукурузы и риса. К пищевым белкам относится яичный  альбумин - основной компонент яичного белка, и  казеин , главный белок молока. В  ферритине , встречающимся в животных тканях, запасено железо.

Сократительные и двигательные белки - белки, которые обеспечивают клетку или организм двигательной функцией,- способностью сокращаться , изменять форму и передвигаться.

Белками с такой функцией являются  актин и  миозин , представляющие собой нитевидные белки, функционирующие в сократительной системе скелетной мышцы, а также во многих немышечных тканях ( микрофиламенты эукариотических клеток) . Другим примером таких белков служит  тубулин  - белок из которого построены  микротрубочки , являющиеся важными элементами ресничек и жгутиков, при помощи которых клетки передвигаются. Длинные клетки нервной системы животных также содержат микротрубочки.

Структурные белки - белки образующие волокна, навитые друг на друга или уложенные плоским слоем, выполняют опорную или защитную функцию, скрепляют между собой биологические структуры организмов и придают им прочность.

Главным компонентом хрящей и сухожилий является фибриллярный белок коллаген , имеющий очень высокую прочность на разрыв. Связки содержат  эластин - структурный белок способный растягиваться в двух измерениях. Волосы ногти и перья состоят почти исключительно из прочного нерастворимого белка  кератина . Главным компонентом шелковых нитей и паутины служит белок  фиброин .

Защитные белки выполняют функцию защиты организма от вторжения других организмов или предохранения его от повреждений. Эту функцию выполняют  иммуноглобулины ( или  антитела ), образующиеся у позвоночных, обладающие способностью распознавать чужеродные клетки ,- проникшие в организм бактерии или вирусы или клетки самого организма, переродившиеся в раковые,- а также чужеродные для организма белки, и прочно связываться с ними. Аналогичная защитная функция у  фибриногена и  тромбина - белков, участвующих в процессе свертывания крови; они предохрняют организм от потери крови при повреждении сосудистой системы.

3) Какие функциональные группы входят в аминокислоты?

Алифатические

Моноаминомонокарбоновые: глицин, аланин, валин, изолейцин, лейцин

Оксимоноаминокарбоновые: серин, треонин

Моноаминодикарбоновые: аспартат, глутамат, за счёт второй карбоксильной группы несут в растворе отрицательный заряд

Амиды моноаминодикарбоновых: аспарагин, глутамин

Диаминомонокарбоновые: лизин, аргинин, несут в растворе положительный заряд

Серосодержащие: цистеин, метионин

Ароматические: фенилаланин, тирозин, триптофан, (гистидин)

Гетероциклические: триптофан, гистидин, пролин

Иминокислоты: пролин

4) На какие классы и по каким признакам делятся аминокислоты?

По классам аминоацил-тРНК-синтетаз

Класс I: валин, изолейцин, лейцин, цистеин, метионин, глутамат, глутамин, аргинин, тирозин, триптофан

Класс II: глицин, аланин, пролин, серин, треонин, аспартат, аспарагин, гистидин, фенилаланин

Для аминокислоты лизин существуют аминоацил-тРНК-синтетазы обоих классов.

5) Какие Вы знаете "незаменимые" аминокислоты? Почему они так называются?

Незаменимые аминокислоты — необходимые аминокислоты, которые не могут быть синтезированы в том или ином организме, в частности, в организме человека. Поэтому их поступление в организм с пищей необходимо.

Незаменимыми для взрослого здорового человека являются 8 аминокислот: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треони́н, триптофан и фенилалани́н;

Для детей незаменимыми также являются аргинин и гистидин.

6) Какие аминокислоты входят в состав белков?

7) Какими свойствами обладают аминокислоты?

1. Аминокислоты могут проявлять как кислотные свойства, обусловленные наличием в их молекулах карбоксильной группы -COOH, так и основные свойства, обусловленные аминогруппой -NH2. Растворы аминокислот в воде благодаря этому обладают свойствами буферных растворов.

Цвиттер-ионом называют молекулу аминокислоты, в которой аминогруппа представлена в виде -NH3+, а карбоксигруппа — в виде -COO-. Такая молекула обладает значительным дипольным моментом при нулевом суммарном заряде. Именно из таких молекул построены кристаллы большинства аминокислот.

Некоторые аминокислоты имеют несколько аминогрупп и карбоксильных групп. Для этих аминокислот трудно говорить о каком-то конкретном цвиттер-ионе.

2. Важной особенностью аминокислот является их способность к поликонденсации, приводящей к образованию полиамидов, в том числе пептидов, белков и нейлона-66.

3. Изоэлектрической точкой аминокислоты называют значение pH, при котором максимальная доля молекул аминокислоты обладает нулевым зарядом. При таком pH аминокислота наименее подвижна в электрическом поле, и данное свойство можно использовать для разделения аминокислот, а также белков и пептидов.

4. Аминокислоты обычно могут вступать во все реакции, характерные для карбоновых кислот и аминов.

8) На каком свойстве аминокислот основан синтез белков?

9) Какие виды связей обнаружены в белковых молекулах?

10) Какие виды пространственной организации белковой моле­кулы вы знаете?

11) Какими физическими свойствами обладают белки?

12) Каковы химические свойства белков?

13) Как можно обнаружить наличие белка в неизвестном объекте?

14) Написать уравнения всех проделанных реакций.