Органічна і біологічна хімія. Лабораторна робота №11

Тема. Властивості білків

Мета:    дослідити зворотнє та незворотнє осадження білків, умови їх денатурації, навчитися виявляти білок за допомогою якісних реакцій,

               формулювати висновки за результатами проведених досліджень.

Реактиви: розчин яєчного білка, насичений розчин амоній сульфату, 5% – і розчини купрум (ІІ) сульфату та плюмбум (ІІ) ацетату, етанол (96%), 1% – ий та 10% – ий розчини оцтової кислоти, 10% – ий розчин натрій гідроксиду, 10-20% – ий розчин нітратної кислоти, дистильована вода, пір’їна, нитки із вовни, бавовни та штучного шовку.        

 Обладнання:      штатив з пробірками, хімічна склянка на 50-100 мл, скляна паличка, лійка, предметне скло, фільтрувальний папір, пробіркотримач, тигельні щипці, спиртівка.

Теоретичні відомості

Білки – це високомолекулярні нітрогеновмісні природні органічні сполуки (біополімери), молекули яких побудовані із залишків – амінокислот, сполучених пептидними зв’язками.

Подібно до амінокислот вони є амфотерними сполуками і утворюють солі як з кислотами, так і з основами. Для білків характерний колоїдний стан. У безводному спирті, ефірі та інших органічних розчинниках білки не розчиняються. Деякі білки розчиняються у дистильованій воді або слабких водних розчинах нейтральних солей, інші – у розчинах спиртів, частина – в слабких розчинах кислот або лугів.

Цілий ряд факторів (дія сильних кислот і лугів, солі важких металічних елементів, дія радіації, нагрівання, сильне механічне струшування) можуть необоротньо осаджувати білки. Осаджений таким чином білок вже не розчиняється у воді, що вказує на зміну його властивостей. Явище необоротної зміни природнього стану білка називається його денатурацією (згортанням). Причиною денатурації є руйнування просторової (нативної)структури білкових молекул (тобто четвертинної, третинної та вторинної). Теплова денатурація білків залежить від кислотності середовища (рН). Найлегше та найповніше вона відбувається у слабокислому середовищі, біля ізоелектричної точки. Ізоелектрична точка білка – це значення рН-середовища, при якому заряд молекули білка дорівнює нулю (для альбуміну рН=4). У нейтральному та кислому середовищі денатурація відбувається гірше, а в лужному середовищі взагалі ніколи не спостерігається. Під час недовготривалої дії денатуруючого агента білок може відновлювати свою просторову (нативну) структуру. Таке явище називають ренатурацією (пептизацією)білка (спостерігається при висолюванні білків внаслідок дії деяких солей, наприклад, амоній сульфату, при цьому осаджений білок розчиняється при доливанні дистильованої води).

Порушення первинної структури називають деструкцією білка (відбувається під час гідролізу).

Для аналітичного виявлення білків у харчовій сировині використовують кольорові реакції. Під час взаємодії в лужному середовищі з розчином CuSO₄ білки дають фіолетове забарвлення. Це характерна реакція на пептидні зв’язки, яка називається біуретовою. Якщо білки або їх розчини нагрівати з концентрованою нітратною кислотою, вони забарвлюються в жовтий колір, який змінюється на помаранчевий внаслідок доливання надлишку концентрованого розчину амоніаку (ксантопротеїнова реакція). Це якісна реакція на ароматичні амінокислоти, залишки яких входять до складу білкових молекул. Під час сильного нагрівання білки розкладаються з утворенням летких речовин, що мають запах спаленого пір’я. Цю властивість використовують для виявлення, наприклад, фібрилярних білків, з яких утворені волокна живих тканин. Таким способом можна відрізнити вовняні нитки від бавовняних чи від ниток штучного шовку.

Хід роботи

Дослід 1. Осадження білків

Виконання: Приготуйте розчин яєчного білка, відокремивши білок від жовтка та доливши невелику кількість води до нього. Дослідіть зворотність осадження білків за різних умов у такій послідовності:

1. Висолювання білків (внаслідок дії солей лужних, лужноземельних металічних елементів та амонію): у пробірку налийте 1-1,5 мл розчину білка і добавте стільки ж насиченого розчину амоній сульфату. Суміш злегка струсіть. Спостерігайте утворення каламуті чи пластівців. Перевірте чи розчиняється осад в надлишку дистильованої води.
2. Осадження білків у присутності солей важких металічних елементів: у дві пробірки налийте по 1-1,5 мл розчину білка й краплинами при струшуванні долийте в одну пробірку насичений розчин купрум (ІІ) сульфату, а в другу – розчин плюмбум (ІІ) ацетату. Спостерігайте утворення осадів у пробірках. (За надлишку реактиву осади можуть розчинитися). Перевірте розчинність цих осадів, доливши майже до верху пробірок дистильовану воду.
3. Осадження білків під час взаємодії зі спиртом: у пробірку з 1-1,5 мл розчину білка долийте таку ж кількість етанолу (96%). Спостерігайте утворення пластівців. Перевірте розчинність осаду, доливши у пробірку надлишок дистильованої води.
4. Осадження білків за нагрівання та зміни рН середовища: у чотири пробірки налийте по 2 мл розчину білка. Нагрійте вміст першої пробірки. Відмітьте появу осаду. У другу пробірку додайте 1 краплю 1% – го розчину оцтової кислоти і нагрійте її вміст. Порівняйте швидкість утворення осаду порівняно з першою пробіркою. Спробуйте розчинити осади в першій та другій пробірках у надлишку дистильованої води. У третю пробірку додайте 1 мл 10% – го розчину оцтової кислоти і нагрійте вміст пробірки. У четверту пробірку прилийте 1 мл 10% – го розчину натрій (чи калій) гідроксиду і нагрійте її вміст.

Дослід 2. Якісні реакції білків

Виконання: Дослідіть якісні реакції білків у такій послідовності:

1. Біуретова реакція (взаємодія з купрум (ІІ) гідроксидом): у пробірку налийте 1-2 мл розчину білка і стільки ж розчину натрій (чи калій) гідроксиду. По краплях прилийте розчин купрум (ІІ) сульфату до утворення голубого осаду купрум (ІІ) гідроксиду. Вміст пробірки перемішайте. Спостерігайте зміну забарвлення розчину.
2. Ксантопротеїнова реакція: у пробірку налийте 1-2 мл розчину білка та стільки ж розчину нітратної кислоти. Одержаний осад обережно нагрійте. Спостерігайте зміну забарвлення. Пробірку остудіть і обережно, не струшуючи, додайте краплинами надлишок концентрованого водного розчину амоніаку чи натрій (калій) гідроксиду (до лужної реакції). Спостерігайте зміну забарвлення.