Свойства белков и аминокислот: Белками называют высокомолекулярные природные полимеры, молекулы которых

Свойства белков и аминокислот:
Белками называют высокомолекулярные природные полимеры, молекулы которых
построены из остатков кислот, соединенных пептидной связью.
1). Белки – амфотерные электролиты. При определенном значении pH среды число
положительных и отрицательных зарядов одинаково. Это из основных свойств белка. В
таком случае белки электронейтральны и их растворимость в воде наименьшая.
2). Гидратация. Это означает связывание белками воды. При этом они проявляют
гидрофильные свойства, а именно: набухают, их масса и обьем увеличивается. Набухание
белка сопровождается его частичным растворением. При ограниченном набухании
концентрированные белковые растворы образуют сложные системы, назуваемые
студнями. Глобулярные белки могут полностью гидратироваться, растворяясь в воде
(например, белки молока).
3). Денатурация. Изменяется вторичная, третичная, четвертичная структура молекул. При
этом белок теряет свои естественные свойства.
4). Пенообразование. Белки способны образовывать высококонцентрированные системы
«жидкость – газ», которые называются пенами. В данном случае, белок является
пенообразователем. Устойчивость пены зависит от температуры.
Свойства углеводов:
Углеводы (сахариды) — общее название обширного класса природных органических
соединений.
1). Если углеводы подвергнуть гидролизу, то некоторые из них (их называют
полисахаридами) распадутся на более мелкие молекулы углеводов (моносахариды).
2). Моносахариды в обычных условиях дальнейшему гидролизу не подвергаются.
Полисахариды при гидролизе дают 2 и более молекул моносахаридов.
Моносахариды:
1). Все моносахариды – хорошо растворимые в воде вещества, обладают сладким вкусом.
2). Вступают в реакции с участием OH групп. С органическими и минеральными
кислотами они образуют эфиры, а под действием окислителей способны образовывать
соответствующие кислоты.
3). Способны восстанавливаться до многоатомных спиртов или окисляться с
образованием соответствующих кислот.
Свойства нуклеиновых кислот
1). Нуклеиновые кислоты хорошо растворимы в воде, практически не растворимы в
органических растворителях.
2). Очень чувствительны к действию температуры и критических значений уровня pH.
3). Молекулы ДНК с высокой молекулярной массой, выделенные из природных
источников, способны фрагментироваться под действием механических сил, например
при перемешивании раствора.
Cвойства липидов:
Жиры и жироподобные вещества объединяются одним термином:«липиды». Липиды –
органические соединения с различной структурой, но общими свойствами.
Жиры – сложные соединения трехатомного спирта – глицерина и высокомолекулярных
жирных кислот.
1). Липиды нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях.
Практические работы:
Белки и аминокислоты
1). Цветные и качественные реакции на аминокислоты и белки.
Цель: ознакомиться с методикой постановки качественных реакций на аминокислоты и
белки.
Оборудование: Штативы с пробирками, капельницы, спиртовки.
Реактивы. Раствор куриного белка, 10%ый раствор NaOH, 1%ый раствор СuSO4, 0,5%ый
раствор NaNO2, 0,5%ый раствор Pb(CH3COO)2, 2,5%ый раствор формальдегида, HCl
(конц.), HNO3( конц.).
Биуретовая реакция на белки.
Ход работы: Вещества, содержащие не менее двух пептидных связей, образуют в
щелочной среде с ионами меди комплексы, окрашенные в сине – фиолетовый цвет. В
пробирки наливают 1мл раствора белка, прибавляют 5 капель 10%го раствор NaOH и 3
капли 1%го раствора СuSO4. Происходит изменение окраски.
Реакция Фоля.
Ход работы: в пробирку наливают 1мл 0,5%го раствора Pb(CH3COO)2, добавляют
10%ый раствор NaOH до растворения образовавшегося осадка гидрооксида свинца.
Приливают несколько капель белка и нагревают. Появляется темное окрашивание.
Ксантопротеиновая реакция.
Белки, содержащие бензольное или индольное кольцо, нитрируются концентрированной
азотной кислотой с образованием нитросоединений желтого цвета. В пробирку наливают
1мл раствора белка и прибавляют 5 капель концентрированной HNO3. Появляется осадок
денатурированного белка. Нагревают пробирку на спиртовке и отмечают цвет осадка. При
добавлении 10%ого раствора NaOH окраска переходит в ораньжевую.
Реакция на триптофан.
Аминокислота триптофан, образующаяся при гидролизе белка конденсируется с
формальдегидом. Продукт конденсации окисляется и при взаимодействии с кислотами
образует окрашенные соли. В пробирку помещают 2 мл разбавленного раствора белка,
добавляют каплю 2,5%ого раствора формальдегида и 6мл концентрированной HNO3,
перемешивают и оставляют на 10мин. Затем добавляют при встряхивании 10 капель
0,5%ого раствора NaNO2. Развивается интенсивное сине – фиолетовое окрашивание.
Щелочной гидролиз белка.
Цель: ознакомится с методикой проведения гидролиза белка и постановки качественных
реакций на его продукты.
Оборудование: штативы с пробирками, капельницы, спиртовки.
Реактивы: 10%ый раствор NaOH, , 1%ый раствор СuSO4, 0,5%ый раствор
Pb(CH3COO)2.
Ход работы. В пробирку кладут прядку волос, и заливают 2мл 10%ого раствора NaOH.
Осторожно нагревают пробирку, следя за гидролизом белка волос (кератина). Когда
волосы исчезнут, отливают несколько капель гидролизата в первую пробирку и добавляют
1 – 2 капли 1%ого раствора СuSO4 . К большей части раствора (вторая пробирка)
добавляют 5 капель 0,5%ого раствора Pb(CH3COO)2.
.
Распад белка на аминокислоты сделает невозможным протекание биуретовой реакции
(первая пробирка), но не станет препятствием для реакции на серосодержащие
аминокислоты, которым богат кератин волос (произойдет темное окрашивание
содержимого второй пробирки). Отмечают изменение окраски содержимого пробирок,
сопоставляют эти наблюдения с результатами опытов, описанных в работе 1 и объясняют
их.
Углеводы.
Обнаружение углеводов.
Оборудование: штатив с пробирками, пипетки емкостью 1мл, водяная баня.
Реактивы: крахмальный клейстер, раствор сахарозы, раствор фруктозы, йод, спиртовой
раствор а – нафтола (перед использованием развести 5 раз водой), спиртовой раствор
тимола, концентрированная серная кислота, реактив Селиванова (0,5 г резорцина,
растворено в 100мл 20%ной соляной кислоты).
Ход работы.
1. Йодокрахмальные реакция. (на обнаружение крахмала).
В пробирку внести 10 капель раствора крахмала и одну каплю раствора йода.
Наблюдается сине-фиолетовое окрашивание.
2. Реакция Молиша.(на обнаружение пентоз).
С помощью реакции с тимолом (или с а – нафталином) обнаруживают незначительные
количества углеводов или углеводных компонентов в сложных соединениях. Внимание!
Пробирки должны быть очень чистыми.
В две пробирки внесите по 10 капель раствора сахарозы. Затем, в одну из них добавьте 3
капли спиртового раствора тимола, а в другую – такое же количество спиртового раствора
а – нафтола. В обе пробирки (осторожно!) налейте по 0,5мл концентрированной серной
кислоты. На границе двух жидкостей наблюдают появление красного окрашивания в
пробирке с тимолом и фиолетового в пробирке с а – нафтолом.
3. Реакция Селиванова (на обнаружение пентоз). Фруктоза при нагревании с соляной
кислотой и резорцином дает вишнево-красное окрашивание (в красный цвет
окрашен продукт конденсации резорцина с фурфуролом, образовавшимся из
фруктозы).
В пробирку налейте 10 капель реактива Селиванова и 2 капли раствора фруктозы и
осторожно нагрейте до начала кипения. Появляется красное окрашивание.
Цветные и качественные реакции на углеводы.
Цель: ознакомиться с методикой постановки качественных реакций.
Оборудование: штативы с пробирками, чашки фарфоровые, водяная баня.
Реактивы: 1-%е растворы глюкозы, фруктозы, пентозы, 2 -%е растворы сахарозы,
мальтозы, 10 -%ый раствор NaOH, HCl (конц.), мочевина, 5 - %ый раствор CuSO4.
Ход работы: В основе цветных и качественных реакций, позволяющих отличить
отдельные группы углеводородов друг от друга , лежат реакции дегидратации и
окисления.
1). Реакция с мочевиной на моносахариды. В три фарфоровые чашки насыпают по
0,5 – 1 г мочевины, добавляют по 2 -3 капли 1% - го раствора глюкозы, фруктозы или
пентозы и 5 – 6 капель концентрированной HCl. Покачивая чашку, растворяют мочевину,
после чего ставят чашку на водяную баню. Через 10 – 15 мин. В чашке с фруктозой
появляется бирюзово – синее кольцо, глюкоза даст красную окраску, а пентоза желтую.
2). Восстанавливающие свойства моно и дисахаридов. Моносахариды и дисахаиды,
имеющие свободную альдегидную или кетонную группу, восстанавливают CuO и Cu2O,
что сопровождается появлением осадка красного цвета. При этом углеводороды
окисляются до соответствующих кислот, например:
Глюкоза + СuO = глюконовая кислота + Сu2O
Дисахариды, не имеющие свободных альдегидных групп, восстанавливающей
способностью не обладают.
В три пробирки переносят по 3 – 4 мл раствора глюкозы, мальтозы, сахарозы, добавляют
по 1 - 2 мл раствора и по каплям вносят в раствор СuSO4. Все растворы окрашивают в
синий цвет. Пробирки ставят на водяную баню, наблюдают появление красного осадка в
пробирках с глюкозой и мальтозой – углеводами, имеющими свободную альдегидную
группу. В пробирке с сахарозой такой осадок не образуется.
Защитное действие сахарозы на белки растительной клетки при отрицательных
температурах.
Цель работы: ознакомиться с защитным действием сахарозы на структуру белка при
воздействии отрицательных температур.
Пояснения к работе. Белок сохраняет естественную структуру молекулы в
определенных пределах температуры. Отрицательные температуры оказывают
повреждающее действие на белки, и они коагулируют. Углеводы, в частности сахароза,
стабилизируют белковые молекулы, защищая их от повреждающего действия температур.
Материалы и оборудование: Клубни картофеля 0,5 и 1 М растворы сахарозы, терки,
марля, поваренная соль, лед колотый или снег, пробирки, пипетки по 10 мл, коническая
колба.
Ход работы: очищенный клубень картофеля натирают на терке, переносят на двойной
слой марли, отжимают через нее сок в коническую колбу, дают отстояться крахмалу.
Надосадочную жидкость, содержащую раствор белков, аккуратно (не взбалтывая
содержимого колбы) наливают в три пробирки по 2,5мл в каждую. В первую пробирку
добавляют 2,5мл дистиллированной воды (контроль), во вторую 2,5мл 0,5М раствора
сахарозы, в третью 2,5мл 1,0М раствора сахарозы. Затем содержимое пробирок тщательно
перемешивают и ставят на 20мин в охлажденную смесь, состоящую из трех частей льда
или снега и одной части поваренной соли. После воздействия низких температур
пробирки отстаивают в стакане с водопроводной водой и , не встряхивая, наблюдают
образование хлопьев коагулирующего белка.
Коагуляция свидетельствует о денатурации белка под воздействием отрицательной
температуры, то есть о потере белком его естественной структуры. Чем сильнее выражено
защитное действие сахарозы, тем слабее коагулирует белок.
Ферментативный гидролиз крахмала.
Реактивы: лед, крахмальный клейстер, йод или раствор Люголя, 5%ый раствор сульфата
меди (II), 10%ый раствор гидроксида натрия.
Ход работы.
В качестве фермента, гидролизующего крахмал на составные части (мальтозу и глюкозу),
выступает амилаза слюны.
Приготовление раствора слюны. Тщательно прополощите рот водой. Наберите 2-4мл
слюны в мерный цилиндр, добавить в цилиндр воды до объема 10мл. Этот раствор
содержит фермент амилазу.
Результаты опытов оценивают с помощью цветных реакций: йодокрахмальной и реакции
Троммера (Восстановление сине – голубого гидроксида меди(II) до кирпично - красного
оксида меди(I)). Негидролизованный крахмалдает положительную реакцию с йодом
(синие окрашивание) и отрицательную реакцию Троммера. Соответственно продукты
гидролиза крахмала не дают реакции с йодом, но дают положительную реакцию
троммера.
В две пробирки налейте по 10 капель крахмального клейстера. В одну из них (пробирка
№1) внесите 4 капли воды (контроль) а в другую (пробирка №2) 4 капли раствора слюны).
Перемешайте и поставьте пробирки на водяную баню на 15 мин. Затем из пробирки №1
возьмите 4 капли исследуемого вещества, которые внесите в две разные пробирки. В одну
из них добавьте каплю йода. В другую добавьте 1 каплю раствора сульфата меди (II) и 4
капли гидроксида натрия и осторожно нагрейте до кипения (реакция Троммера). Результат
должен показать, что в присутствии воды гидролиз крахмала не происходит, поэтому
реакция с Йодом положительна, а реакция Троммера отрицательна. В присудствии
амилазы слюны происходит гидролиз крахмала, поэтому реакция с йодом отрицательна, а
реакция Троммера положительна.
Липиды.
Обнаружение липидов.
Оборудование: штатив с пробирками, водяная баня, пипетки, стеклянные стаканчики,
стеклянные палочки, марля для фильтрования.
Реактивы: Спиртовой раствор растительного масла, 1%ый хлороформный раствор
холестерина, 1%ый хлороформный раствор растительного масла, концентрированная
серная кислота, ацетон, краситель Судан III.
Ход работы.
1. Образование жировой эмульсии. Цветная реакция на липиды. К 1мл спиртового
раствора масла добавьте 2мл холодной воды и сильно встряхните. Образуется мутная
белая эмульсия.
В пробирку с 0.5мл воды добавте 3 капли масла и одну каплю судана III. Находящийся
поверх воды слой масла окрашивается красителем в красный цвет.
2. Получение лецитина. Лецитин относят к группе фосфолипидов, он входит в состав
клеточных мембран. Лецитина много в тканях мозга, а так же содержится в желтке
куриных яиц.
В стаканчик положите половину желтка куриного яйца и, помешивая палочкой, прилейте
40 мл горячего спирта. После того, как раствор остынет, отфильтруйте его в сухую
пробирку. Фильтрат должен быть прозрачным. В сухую пробирку налейте 10 капель
ацетона, затем по каплям добавьте полученный спиртовой раствор лецитина. Выпадает
белый осадок нерастворимого в ацетоне лецитина.
3.Цветная реакция на холестерин. Холестерин – жироподобное вещ – во, имеющее
большое значение для организма. Он входит в состав клеточных мембран, является
предшественником желчных кислот, витамина D, половых гормонов, гормонов коры
надпочечников. В основе реакции лежит его способность отдавать воду, и
конденсироваться в окрашенные соединения.
В сухую пробирку налейте 10 капель хлороформного раствора холестерина и осторожно
по стенке сосуда прилейте 0.5мл концентрированной серной кислоты, осторожно
встряхните. Верхний хлороформный слой окрашивается в красно – желтый цвет.
Проделайте ту же реакцию с хлороформным раствором растительного масла.