Модуль 4. Биологически активные высокомолекулярные вещества (строение, свойства, участие в функционирование живых систем). Занятие № 10 «Строение и свойства белков» Цель: Сформировать знания химических основ структурной организации белковых молекул для дальнейшего изучения биологических функций белков на молекулярном уровне. Сделайте запись в рабочей тетради по плану: • Дата • Номер занятия • Тема занятия • Основные вопросы темы – это учебные вопросы занятия • Краткое описание порядка выполнения лабораторных работ Учебные вопросы занятия: 1. Белки – высокомолекулярные полимеры аминокислот. 2. Элементарный состав и молекулярная масса белков. 3. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белков. 4. Белки простые и сложные. 5. Денатурация и ренатурация белка. 6. Химические свойства белков. 7. Амфотерность белков. Электрофорез. Изоэлектрическое состояние белков. 8. Ступенчатый гидролиз белков. Ваши действия по подготовке к данному занятию и отработке программы занятия: При отработке 1 вопроса обратите внимание на: классификацию белков с учетом различных признаков: по отношению к гидролизу и степени сложности; по растворимости; по кислотно-основным свойствам; по пространственной структуре (глобулярные, фибриллярные). При отработке 2 вопроса обратите внимание на: элементный состав и молекулярную массу белков (способы написания белков). При отработке 3 вопроса обратите внимание на: первичнаю структуру белков: α-аминокислоты – структурные компоненты молекул, связанные пептидной группой. Определяющая и ведущая роль первичной структуры. Пептиды: дипептиды, трипептиды и т.д., химическое строение и название. Реакция поликонденсации другие уровни структурной организации белков: вторичная, третичная, четвертичная и методы их изучения. Образование связей, поддерживающих различные уровни структурной организации белков: (водородные, дисульфидные связи, солевые мостики, гидрофобные взаимодействия). Взаимосвязь структуры и функции. Структуру коллагена. При отработке 4 вопроса обратите внимание на: понятие о простых и сложных белках: альбумины, глобулины, протамины, гистоны, склеропротеины, нуклеопротеины, хромопротеины, липопротеины, фосфопротеины, гликопротеины, металлопротеины. Особенности каждой группы. При отработке 5 вопроса обратите внимание на: высаливание белков. Денатурацию белков, приводящау к разрушению четвертичной, третичной, вторичной структуры. Автоматизм восстановления этих уровней структурной организации после удаления денатурирующего агента. При отработке 6 вопроса обратите внимание на: реакции осаждения белков качественные реакции на белки (цветные и осадочные). При отработке 7 вопроса обратите внимание на: кислотно-основные свойства белков понятие и значение изоэлектрических точек белков анализ белковых смесей методом электрофореза. При отработке 8 вопроса обратите внимание на: схему ступенчатого гидролиза белков Лабораторные работы. Опыт №1. – Биуретовая реакция на пептидную связь. В пробирку поместите 5-6 капель раствора яичного белка, добавьте равный объем 10% раствора гидроксида натрия и по стенке добавьте 1-2 капли раствора сульфата меди (II). Наблюдается появление краснофиолетовой окраски. Химизм реакции: Диенольные формы пептидных связей образуют комплексное соединение с гидроокисью меди, в котором ковалентные связи образованы за счет R N CH R1 C N CH R2 C N CH O Cu OH N C CH R4 N OH C CH N C R3 водородаенольного гидроксила, а координационная – за счет электронных пар атомов азота иминных групп. Опыт №2. – Ксантопротеиновая реакция на тирозин в белке. В пробирку поместите 10 капель раствора яичного белка (на общем столе) и 2 капли концентрированной азотной кислоты (на общем столе). Содержимое пробирки осторожно нагрейте, все время встряхивая. Раствор и осадок окрашиваются в желтый цвет. Охладив пробирку, осторожно добавьте 1-3 капли 10% раствора гидроксида натрия до появления ярко-оранжевой окраски. Химизм реакции: OH OH O O N O + NaOH - H2O HNO3 ONa N O NH2 CH2 CH CH2 COOH H2N тирозин CH CH2 H2N COOH нитропроизводное тирозина желтого цвета рН 7,0 CH COOH хиноидное производное оранжевожелтого цвета рН > 7,0 Опыт №3. – Реакция на присутствие серосодержащих α-аминокислот в белке (проба Фоля). В пробирку поместите 10 капель раствора яичного белка и вдвое больший объем 10% раствора гидроксида натрия. Содержимое пробирки перемешайте, нагрейте до кипения (1-2 мин). К полученному щелочному раствору добавьте 5 капель 10% ацетата свинца (II) и вновь прокипятите. Отметьте появление серо-черного осадка. Химизм реакции: CH2 SN CH NH2 CH2OH 2NaOH +H2O COOH NH2 Na2S H2O COOH цистеин серин (CH3COOH)Pb 2 NaOH ацетат свинца Na2S CH Pb(ONa)2 Pb(ONa)2 2 CH3COOH плюмбит натрия 2 H2O PbS 4 NaOH черный осадок Опыт №4. – Осадочная реакция на белок с концентрированной азотной кислотой (проба Геллера). К 5 каплям концентрированной HNO3 приливают 5 капель белка осторожно по стенке пробирки, наклонив ее под углом 45° так, чтобы обе жидкости не смешивались. На границе двух жидкостей образуется осадок в виде небольшого белого кольца денатурированного белка. Эта реакция широко используется в клинике для открытия белка в моче и лежит в основе количественного определения белка по методу Робертса-Стольникова. Сделайте выводы к лабораторным работам. Рекомендуемая литература: а) основная литература 1. Волков Н.И., Мелихов М.А. Химия. – М,: Академия, 2008. 2. Общая химия. Учебник для медицинских вузов (В.А. Попков, С.А. Пузаков), 976 с. – М.: ГЭОТАР Медиа, 2009. (25) 3. Братцева И.А. Биоорганическая химия: учебное пособие – Ставрополь: СтГМА, 2008, 196 с. б) дополнительная литература 1. Биоорганическая химия. Учебник (Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И.), 7 изд., М.: Дрофа, 2008, 543 с. 2. Слесарев В.И. Химия: Основы химии живого: Учебник для вузов. – СПб: Химиздат, 2000. – 768 с.(367) 3. Лабораторный практикум по общей химии: учебное пособие: Гончаров В.И. и др. – Ставрополь, 2003 г (74)