Раздел 2. Химия биоорганических соединений
Значение изучаемой темы:
В разделе «Химия биоорганических соединений» рассматриваются вещества (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, гормоны), которые играют важнейщую роль в жизнедеятельности организма. Основная цель раздела изучить строение, свойства, классификацию и функции этих веществ. Полученные знания являются основой понимания биохимических процессов, протекающих в организме человека и биохимических методов исследования в КДЛ.
Практическая работа
«Цветные реакции на белки».
Цели практической работы:
· закрепить знания остроении, классификации и функциях белков:
· научиться проводить цветные реакции на белки и аминокислоты.
Задания для самостоятельной работы:
1. Перепишите в тетрадь принцип и методику проведения практической работы.
2. Оборудуйте рабочее место для практической работы.
3. Выполнитьте практическую работу.
4. Оформитьте результаты работы в виде таблицы:
| Название реакции. Рисунок. | Используемые реактивы. | Окрашивание. Уравнения химических реакций. | Открываемые группы. |
5. Сделайте вывод по работе.
6. Ответьте на дополнительные вопросы.
Принцип:
Цветные реакции на белки и аминокислоты применяются для установления белковой природы вещества, идентификации белков и определения их аминокислотного состава в различных биологических жидкостях.
| Реактивы: 1. 1 % раствор яичного белка. 2. Неразбавленный яичный белок. 3. 10 % раствор гидроксида натрия. 4. 1 % раствор сульфата меди. 5. 0,5 % раствор нингидрина. 6. Концентрированная азотная кислота. 7. Концентрированная серная кислота. 8. Ледяная уксусная кислота. 9. Реактив Фоля. | Оборудование: 1. Пробирки – 5 шт. 2. Пипетки глазные 2 шт. 3. Спиртовка. 4. Спички. 5. Пробиркодержатель – 1 шт. |
Опыт 1. Биуретовая реакция.
Принцип: В основе биуретовой реакции лежит способность пептидных связей (-СО - NH -) образовывать с сульфатом меди в щелочной среде окрашенные комплексные соединения, интенсивность которых зависит от длины подипептидной цепи. Раствор белка дает сине-фиолетовое окрашивание.
Ход работы:
В пробирку налейте 5 капель 1 % раствора яичного белка, 3 капли 10 % раствора NаОН и 1 каплю 1 % pаствоpa CuSO4. Что наблюдаете?
Опыт 2. Нингидриновая реакция.
Принцип: Сущность реакции состоит в образовании соединения, окрашенного в сине-фиолетовый цвет, состоящего из нингидрина и продуктов гидролиза аминокислот. Эта реакция характерна для аминогрупп в альфа - положений, которые присутствуют в природных аминокислотах и белках.
Ход работы:
· В пробирку налейте 5 капель 1 % раствора яичного белка и 5капель 0,5 % раствора нингидрина.
· Смесь нагрейте на спиртовке до кипения. Что наблюдаете?
Опыт 3. Ксантопротеиновая реакция.
Принцип: При добавлении к раствору белка концентрированной азотной кислоты и нагревании появляется желтое окрашивание, которое в присутствии щелочи переходит в оранжевое. Сущность реакции заключается в нитровании бензольного кольца циклических аминокислот азотной кислотой с образованием нитросоединений, выпадающих в осадок. Реакция выявляет наличие в белке циклических аминокислот.
Ход работы:
· В пробирку налейте 5 капель 1 % раствора яичного белка и З капли концентрированной азотной кислоты.
· ОСТОРОЖНО нагрейте на спиртовке. Что наблюдаете?
· Затем охладите под струей холодной воды и добавьте 10 капель 10 % раствора NаОН. Что наблюдаете?
Опыт 4. Реакция Адамкевича.
Принцип: Аминокислота триптофан в кислой среде, взаимодействуя с альдегидами кислот, образует продукты конденсации красно-фиолетового цвета.
Ход работы:
· К 1 капле не разведенного яичного белка добавьте 10 капель ледяной уксусной кислоты.
· Осторожно наслоите 0,5 мл концентрированной серной кислоты (наклоните пробирку под углом 45 и капайте кислоту на стенку пробирки).
· Пробирку осторожно поставьте в штатив. Что наблюдаете?
Опыт 5. Реакция Фоля.
Принцип: Аминокислоты, содержащие сульфгидрильные группы -SH, подвергаются щелочному гидролизу с образованием сульфида натрия. Последний, взаимодействуя с плюмбитом натрия, который образуется в ходе реакции между ацетатом свинца и гидроксидом натрия, образует осадок сульфида свинца PbS черного или бурого цвета.
Ход работы:
· К 5 каплям 1 % раствора яичного белка добавьте 5 капель реактива Фоля.
· Смесь кипятите 2-3 минуты, затем охладите 1-2 мин. Что наблюдаете?
Ответьте на вопросы:
1. На каких принципах основаны цветные реакции на белки?
2. На чем основана классификация цветных реакций?
3. Какую из цветных реакций лучше всего использовать для определения количества белка? Почему?
4. *Напишите уравнения биуретовой и ксантопротеиновой реакций на примере пептида ТИР – АРГ – ГЛИ.
5. *Как отличить по химическим свойствам аминокислоты ЛИЗ и ФЕН? Напишите уравнения химических реакций.
6. *Где на практике применяют цветные реакции на белки?
Практическая работа
«Обратимое осаждение белков (высаливание белков)».
Цели практиченской работы:
· закрепить знания о строение и свойства белков;
· научиться проводить обратимое осаждение белков.
Задания для самостоятельной работы:
1. Перепишите в тетрадь принцип и методику проведения практической работы.
2. Оборудуйте рабочее место для практической работы.
3. Выполните практическую работу.
4. Оформите результаты работы оформить в виде таблицы:
| № п/п | Ход работы. Рисунки. | Наблюдения | Выводы |
5. Сделайте вывод по работе.
6. Ответьте на дополнительные вопросы.
Принцип:
Сущность реакции высаливания заключается в удалении гидратных оболочек белковых молекул солями щелочных, щелочно-земельных металлов и иона аммония. Полунасыщенным раствором сульфата аммония осаждается глобулиновая фракция, а насыщенным раствором – альбуминовая.
| Реактивы: 1. Яичный белок. 2. Насыщенный раствор сульфата аммония (NH4)2SO4. 3. (NH4)2SO4 кристаллический. 4. 10 % раствор NaOH. 5.1 % раствор CuSО4. | Оборудование: 1. Пробирки – 5 шт. 2. Пипетки глазные – 4 шт. 3. Воронки – 2 шт. 4. Фильтровальная бумага. 5. Стеклянная палочка. |
Ход работы:
· В пробирку № 1 налейте 30 капель неразведенного яичного белка и добавьте 30 капель насыщенного раствора сульфата аммония (NH4)2SO4.
· Содержимое пробирки перемешайте. Что наблюдаете? При этом получается полунасыщенный раствор сульфата аммония (NH4)2SO4, глобулиновая фракция белка осаждается, а альбуминовая - остается в растворе.
· Через 5 минут осадок отфильтруйте в пробирку № 2.
· Воронку с фильтром перенесите в пробирку № 3 и добавьте на фильтр 5-10 капель воды. Что происходит с осадком?
· Проверьте наличие белка в пробирке № 3 с помощью биуретовой реакции. Для этого добавьте в пробирку 3 капли 10 % NaOH и 1 капля 1 % CuSО4.
· В пробирку № 2 добавьте порошок сульфата аммония до полного насыщения раствора, т.е. пока не прекратится растворение соли. При этом выпадает в осадок альбуминовая фракция белка.
· Через 5 минут осадок отфильтруйте в пробирку № 4.
· Осадок снимите с фильтра аккуратно стеклянной палочкой и перенесите в пробирку № 5.
· В пробирку № 5 добавьте 5-10 капель воды. Что происходит с осадком?
· Проверьте наличие белка в пробирке № 5 с помощью биуретовой реакции. Для этого добавьте в пробирку 3 капли 10 % NaOH и 1 капля 1 % CuSО4.
Ответьте на вопросы:
1. Какие факторы устойчивости белка вы знаете?
2. Какой фактор устойчивости белка удаляется в данной работе?
3. Чем отличаются гидратные оболочки альбуминов и глобулинов?
4. Почему для осаждения альбуминов и глобулинов используют различные по концентрации растворы сульфата аммония?
5. Для чего в данной работе используется биуретовая реакция?
6. *Почему осадки альбуминов и глобулинов растворяются при добавлении воды?
7. *Чем высаливание белков отличается от денатурации?
8. *Где на практике используется обратимое осаждение белков?
Практическая работа
«Необратимое осаждение белков (денатурация белков)».
Цели практической работы:
· закрепить знания о свойствах белков и аминокислот;
· научиться проводить необратимое осаждение белков.
Задания для самостоятельной работы:
1. Перепишите в тетрадь принцип и методику проведения практической работы.
2. Оборудуйте рабочее место для практической работы.
3. Выполните практическую работу.
4. Оформите результаты работы оформить в виде таблицы:
| № п/п | Ход работы. Рисунки. | Наблюдения | Выводы |
5. Сделайте вывод по работе.
6. Ответьте на дополнительные вопросы.
Принцип:
Белки в водных растворах имеют два фактора устойчивости: гидратную оболочку и заряд белковой молекулы. При удалении только одного фактора устойчивости, белки осаждаются обратимо. При удалении обеих факторов устойчивости одновременно, происходит необратимое осаждение, т.е. денатурация белка.