Занятие № 4. «Строение и физико-химические свойства аминокислот и белков»

Цель занятия: cформировать знания о физико-химических свойствах аминокислот и белка. Обучить методике выполнения цветных реакций на белки и аминокислоты. Провести реакции осаждения белка и объяснять их механизмы. Сформировать знания о структурной организации белков

ВОПРОСЫ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ:

1. Природные аминокислоты. Строение и классификация.

2. Природные аминокислоты. Биологическое значение и функции.

3. Охарактеризуйте уровни организации белковой молекулы и химические связи их стабилизирующие.

4. Классификация белков. Функции белков различных классов в осуществлении биохимических реакций.

5. Физико-химические свойства аминокислот и белков. Изоэлектрическая точка и состояние. Раскройте важность амфотерной природы аминокислот и белков в биологическом отношении.

6. Денатурация и ренатурация белков.

Дата выполнения______ Балл _____Подпись преподавателя ____________

Экспериментальная работа.

Опыт 1. Реакция среды аминокислот и яичного белка в водном растворе (демонстрация).

Приборы. 1. Пластиковый стаканчик, 100 мл.

2. Мензурка.

3. рН-метр.

Реактивы. 1. Глицин, 1%-ный раствор.

2. Серин, 1%-ный раствор.

3. Лизин, 1%-ный раствор.

4. Яичный белок, 1%-ный раствор.

1. Возьмите три стаканчика на 100 мл.

2. Налейте в первый стаканчик 10 мл свежеприготовленного раствора глицина, во второй – 10 мл раствора серина, в третий – 10 мл раствора лизина, в четвертый – 10 мл раствора яичного белка.

3. Измерьте величину рН.

Объясните полученные результаты.

Опыт 2. Амфотерные свойства глицина.

Приборы. 1. Штатив с пробирками.

2. Набор пипеток.

Реактивы. 1. Глицин, 1%-ный раствор.

2. Метиловый красный, раствор.

3. Формальдегид, 10%-ный раствор.

1. В пробирку налейте 0,5 мл раствора глицина.

2. Добавьте 1 каплю метилового красного.

3. Затем в пробирку добавьте 2 капли раствора формальдегида.

Почему изменился цвет индикатора? Напишите схему реакции взаимодействия глицина с формальдегидом. Почему аминокислоты проявляют амфотерные свойства? Каким образом организм животных использует это свойство аминокилот?

Опыт 3. Обнаружение ароматических и гетероциклических аминокислот (ксантопротеиновая реакция).

Приборы. 1. Штатив с пробирками.

2. Набор пипеток.

3. Водяная баня, кипящая.

4. Газовая горелка.

Реактивы. 1. Тирозин, 1%-ный раствор.

2. Глицин, 1%-ный раствор.

3. Яичный белок, 1%-ный раствор.

4. Азотная кислота, концентрированная.

5. Гидроксид натрия, 10%-ный раствор.

1. Возьмите три пробирки.

2. В первую пробирку налейте 0,5 мл 1%-ного раствора тирозина, во 2-ю 0,5 мл 1%-ного раствора глицина, в 3-ю - 0,5 мл 1%-ного раствора яичного белка.

3. В каждую пробирку добавьте по 3 капли концентрированной азотной кислоты и осторожно (!) кипятите.

4. После охлаждения пробирок до комнатной температуры в каждую из них добавьте по 0,5 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия.

Объясните результаты опыта. Какой структурный фрагмент молекулы -аминокислоты выявляется с помощью ксантопротеиновой реакции? В какой из пробирок появилось оранжевой окрашивание после добавления NaOH и почему?

Опыт 4. Обнаружение аминокислот, содержащих слабосвязанную серу (реакция Фоля).

Приборы. 1. Штатив с пробирками.

2. Набор пипеток.

3. Газовая горелка.

4. Держатель для пробирок.

Реактивы. 1. Яичный белок, 1%-ный раствор.

2. Шерстяная нитка.

3. Желатин, 1%-ный раствор.

4. Гидроксид натрия, 30%-ный раствор.

5. Ацетат свинца, 5%-ный раствор.

1. В пробирку налейте 1 мл 1%-ного раствора яичного белка (или поместите кусочек шерстяной нити).

2. Добавьте 1 мл 30%-ной щелочи и 3-4 капли 5%-ного раствора ацетата свинца.

3. Нагрейте пробирку до кипения. Нагревайте до тех пор, пока в пробирке не увидите изменений.

4. Повторите пункт 1-3 с 1%-ным раствором желатина.

Объясните причину постепенного потемнения раствора.

Опыт 5. Обнаружение пептидной группы (биуретовая реакция).

Приборы. 1. Штатив с пробирками.

2. Набор пипеток.

Реактивы. 1. Глицин, 1%-ный раствор.

2. Яичный белок, 1%-ный раствор.

3. Гидроксид натрия, 10%-ный раствор.

4. Сульфат меди, 2%-ный раствор.

1. Возьмите две пробирки.

2. В 1-ю пробирку поместите 5 капель 1%-ного раствора глицина, во 2-ю – 5 капель 1%-ного раствора яичного белка.

3. В каждую пробирку добавьте равный объем 10%-ного раствора гидроксида натрия, а затем по 2-3 капли 2%-ного раствора сульфата меди (II).

В какой из пробирок появляется сине-фиолетовое окрашивание и почему? Напишите реакцию образования пептидной связи между двумя аминокислотами.

Опыт 6. Реакции осаждения белков.

Приборы. 1. Штатив с пробирками.

2. Набор пипеток.

3. Стеклянная палочка.

4. Водяная баня, кипящая.

Реактивы. 1. Яичный белок, 1%-ный раствор.

2. Гидроксид натрия, 10%-ный раствор.

3. Ацетон.

4. Сульфат аммония, насыщенный раствор.

5. Дистиллированная вода.

6. Уксусная кислота, 1%-ный раствор.

7. Уксусная кислота, 10%-ный раствор.

8. Трихлоруксусная кислота, 10%-ный раствор.

9. Ацетат свинца, 5%-ный раствор.

а) Обратимое осаждение белков сернокислым аммонием (высаливание).

1. В пробирку налейте 0,5 мл раствора яичного белка.

2. Добавьте равный объем насыщенного раствора сернокислого аммония.

3. Взболтайте.

Объясните причину выпадения осадка.

4. К раствору с осадком белков добавьте равный объем дистиллированной воды, хорошо перемешайте.

Почему наблюдается постепенное исчезновение осадка белков?

б) Осаждение белков при кипячении.

1. Возьмите четыре пробирки.

2. В каждую налейте по 0,5 мл раствора белка.

3. Первую пробирку оставьте без изменений, во 2-ю добавьте 1 каплю 1%-ной уксусной кислоты, в 3-ю – 5 капель 10%-ной уксусной кислоты, в 4-ю – 5 капель 10% гидроксида натрия.

4. Содержимое всех пробирок перемешайте и поставьте на 5 мин в кипящую водяную баню.

5. Сравните характер изменения растворов при нагревании.

Запишите в таблицу результаты осаждения белков при кипячении в различных средах (отметьте положительный результат осаждения плюсом, а отрицательный  минусом) и укажите в каждом случае причины появления или отсутствия осадка белка.

	Нейтральная среда	Слабокислая среда	Сильнокислая среда	Щелочная среда
Результат осаждения
Причина

в) Осаждение белков солями тяжелых металлов, концентрированными минеральными кислотами, органическими растворителями.

1. Возьмите три пробирки.

2. В каждую налейте по 0,5 мл раствора белка.

3. В первую пробирку добавьте 2 капли 5%-ного раствора уксуснокислого свинца, во 2-ю – 2 капли 10%-ного раствора трихлоруксусной кислоты (ТХУ), в 3-ю – 1 мл ацетона.

Результаты реакций осаждения белков запишите в таблицу:

Название веществ, осаждающих белки	Характер и цвет осадка	Чем обусловлена реакция и ее особенности

Опыт 7. Определение изоэлектрической точки белка (демонстрационный).

Приборы. 1. Штатив с пробирками.

2. Набор пипеток.

3. Стеклянная палочка.

Реактивы. 1. Дигидрофосфат калия, 0,2 М раствор.

2. Лимонная кислота, 0,1 М раствор.

3. Желатин, порошок.

1. Возьмите 7 пробирок одинакового диаметра.

2. Насыпьте в каждую пробирку меркой по 1 мл измельченного в порошок желатина.

3. Прилейте в каждую пробирку по 10 мл буферного раствора с определенной величиной рН (см. таблицу).

рН буферного раствора	2	3	4	5	6	7	8
0,2 М р-р КН2РО4 (мл)	–	2	4	5	7	8	10
0,1 М р-р лимонной к-ты (мл)	10	8	6	5	3	2	–

Через 15-20 мин измерьте высоту каждого столбика набухшего желатина. Постройте график зависимости степени набухания от величины рН и определите изоэлектрическую точку желатина (рI).

Дата выполнения _______Балл _______Подпись преподавателя ____________