Качественные реакции на белки. Химия белков: Цветные реакции

Здоровье

КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА АМИНОКИСЛОТЫ И БЕЛКИ

Цель работы: изучить качественные реакции, используемые для обнаружения белков и определения их аминокислотного состава

Цветные реакции

Для обнаружения белка применяют цветные реакции, которые делят на два типа: общие или универсальные и специфические. К универсальным реакциям относятся биуретовая (на пептидную связь) и нингидрировая (на α-аминокислоты). С их помощью можно обнаружить любой белок. К специфическим относятся реакции на отдельные аминокислоты, которые позволяют обнаружить специфические функциональные группы в составе радикалов аминокислот.Цветные реакции на белки лежат в основе методов установления белковой природы веществ, изучения аминокислотного состава и количественного содержания белков.

Работа 1. Биуретовая реакция (реакция Пиотровского).

В щелочной среде белки, а также продукты их гидролиза (полипептиды) дают фиолетовое или красно-фиолетовое окрашивание с сульфатом меди. Реакция обусловлена присутствием в балках пептидных связей, которые образуют окрашенные солеобразные комплексные соединения. Интенсивность окраски зависит от количества пептидных связей в молекуле и количества медной соли.

Свое название реакция получила от производного мочевины – биурета, который дает эту реакцию. Биурет образуется при нагревания мочевины с отщеплением от нее аммиака:

Две молекулы диенольной формы биурета взаимодействуют с образующимся в щелочной среде гидроксидом меди (II). Продуктом реакции является комплексное соединение (окрашенная медно-натриевая соль биурета), в котором координационные связи образованы за счет электронных пар атомов азота иминных групп:

Подобным образом построены окрашенные медно-натриевые соли пептидов и белков.

Биуретовую реакцию дает также аспарагин (амид аспарагиновой кислоты) и аминокислоты гистидин, серии, треонин.

Ход работы. В одну пробирку наливают 10-12 капель раствора яичного или растительного белка, в другую насыпают 20-30 мг мочевины и нагревают на спиртовке до исчезновения запаха аммиака и охлаждают. В обе пробирки добавляют по 10 капель 10-процентного раствора гидроксида натрия и по 1-2 капли 1-процентного раствора сульфата меди (II). В обеих пробирках появляется сине-фиолетовое или красно-фиолетовое окрашивание.

Работа 2. Нингидриновая реакция.

Белки, полипептиды и аминокислоты при нагревании с нингидрином дают синее и сине-фиолетовое окрашивание. Нингидриноваяреакция обусловлена наличием α-аминокислот и является одной из наиболее чувствительных для обнаружения α-аминогрупп.

Сущность реакции заключается в том, что α-аминокислоты и пептиды, реагируя с нингидрином, подвергаются окислительному дезаминированию и декарбоксилированию:

Восстановленный нингидрин взаимодействует с аммиаком и второй молекулой нингидрина, в результате чего образуется сложное окрашенное соединение мурексидного строения:

Ход работы. В две пробирки наливают: в одну 10 капель раствора яичного или растительного белка, в другую 10 капель 0,1-процентного раствора глицина. В каждую из них добавляют по 2-3 капли 0,1-процентного раствора нингидрина и нагревают. Через 1-2 мин появляется розовое, затем красное, а затем синее окрашивание.

Работа 3. Ксантопротеиновая реакция (реакция Мульдера)

При нагревании растворов большинства белков с концентрированной азотной кислотой образуется желтое окрашивание, переходящее в щелочном растворе в оранжевое.

Реакция обусловлена присутствием циклических аминокислот, которые при взаимодействии с азотной кислотой образуют нитропроизводные желтого цвета, например:

Продукты нитрования циклических аминокислот, реагируя с едким натром или гидроксидом аммония, образуют соответствующие соли, имеющие оранжевую окраску:

Ход работы. В пробирку наливают 8-10 капель яичного или растительного белка, добавляют З-5 капель концентрированной азотной кислоты и нагревают. В пробирке появляется желтое окрашивание. После охлаждения к смеси добавляют избыток концентрированного раствора аммиака или 30-процентного раствора гидроксида натрия. Желтая окраска переходит в оранжевую.

Работа 4. Реакция на тирозин (реакция Миллона)

Нагревание большинства белков с реактивом Миллона (раствор нитратов и нитритов ртути (I) и (II) в азотной кислоте) приводит к образованию красного осадка.

Реакция обусловлена присутствием в белке аминокислоты тирозина, которая при взаимодействии с реактивом Миллона дает нитрозопроизводное, ртутное соединение которого окрашено в красный цвет:

Ход работы. К 8-10 каплям раствора белка добавляют 2-3 капли реактиваМиллона и осторожно нагревают. Жидкость окрашивается в красный цвет и выпадает красно-коричневый осадок.

Работа 5. Диазореакция на гистидин и тирозин (реакция Паули)

При добавлении к щелочному раствору белка диазореактива жидкость приобретает оранжево-красное окрашивание.

Реакция обусловлена присутствием в белке аминокислот гистидина и тирозина, которые, реагируя с диазобензолсульфокислотой,образуют азокраситель красного цвета:

Ход работы. К свежеприготовленному диазореактиву (3 капли 1-процентного раствора сульфаниловой кислоты в 2-процентном растворе соляной кислоты и 3 капли 5-процентного раствора нитрита натрия) добавляют 6-8 капель раствора белка и после перемешивания 3-5 капель 10-процентного раствора карбоната натрия. Развивается интенсивная красная окраска.

Работа 6. Реакции на триптофан

Реакции основаны на способности триптофана в кислой среде вступать во взаимодействие с альдегидами, образуя при этом окрашенные продукты конденсации.

а) Реакция Адамкевича. Взаимодействие триптофана с глиоксиловой кислотой (которая всегда присутствует в ледяной уксусной кислоте) приводит к образованию соединения красно-фиолетового цвета:

Ход работы. К 5-6 каплям раствора белка добавить 5 капель концентрированной уксусной кислоты, слегка подогреть и подслоить (осторожно!!! по стенке наклоненной пробирки) равный объем концентрированной серной кислота. На границе двух слоев жидкости появляется красно-фиолетовое кольцо.

б) Реакция Шульца-Распайля. Триптофан, взаимодействуя с оксиметилфурфуролом (образующимся при гидролизе сахарозы и обезвоживании моносахаридов под действием концентрированной серной кислоты) образует комплекс вишнево-красного цвета.

Ход работы. К 5-6 каплям раствора белка приливают 1 каплю 10- процентного раствора сахарозы и подслаивают 1 мл концентрированной серной кислоты. На границе раздела жидкостей появляется вишнево-красное окрашивание.

Работа 7. Реакция Фоля на содержащие серу аминокислоты

Нагревание белка со щелочью и плюмбитом приводит к появлению бурого или черного осадка. Реакция обусловлена наличием в белке содержащих серу аминокислот, которые под действием щелочи разрушаются с образованием сульфида щелочного металла; последний с плюмбитом дает осадок сульфида свинца:

Pb(CH 3 COO) 2 + 4 NaOH → Na 2

Na 2 + Na 2 S → PbS↓ + 4 NaOH

Ход работы. К 5-6 каплям раствора белка добавляют 10 капель 30-процентного раствора гидроксида натрия и 1каплю 5-процентного раствора ацетата свинца. При длительном нагревании выпадает черный осадок сульфида свинца.

Контрольное определение

С контрольным раствором белка проводят все изученные реакции на аминокислоты и белки, на основании чего делается вывод об аминокислотном составе белка. Результаты опытов заносят в таблицу.

Отчет составляется с указанием цели работы, включает уравнения протекания реакций, экспериментальные данные и выводы. Выводы содержат данные об аминокислотном составе белков и возможности их обнаружения цветными реакциями.

Цветные реакции

Цветные реакции применяются для установления белковой природы вещества, идентификации белков и определения их аминокислотного состава в различных биологических жидкостях. В клинической лабораторной практике эти методы используются для определения количества белка в плазме крови, аминокислот в моче и крови, для выявления наследственных или приобретенных нарушений обмена веществ у новорожденных.

Реакция №1 «Биуретовая реакция на пептидную связь»

Принцип: в основе биуретовой реакции лежит способность пептидных связей(-СО-NH -) образовывать с сульфатом меди в щелочной среде окрашенные комплексные соединения, интенсивность окраски которых зависит от длины полипептидной цепи. Раствор белка дает сине-фиолетовое окрашивание.

Реактивы: 1) яичный белок, 1% раствор (белок куриного яйца фильтруют через марлю и разводят дистиллированной водой 1:10); 2) гидроокись натрия, 10% раствор;3) сульфат меди, 1% раствор.

Ход определения: в пробирку вносят 5 капель раствора яичного белка, 3 капли гидроокиси натрия и 1 каплю сульфата меди, перемешивают. Содержимое пробирки приобретает сине-фиолетовое окрашивание.

Реакция №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 α-положении, которые присутствуют в природных аминокислотах и белках.

Реактивы: 1) яичный белок, 1% раствор; 2) нингидрин, 0,5% водный раствор.

Ход определения: в пробирку вносят 5 капель раствора яичного белка, добавляют5 капель раствора нингидрина и нагревают до кипения. Развивается розово-фиолетовое окрашивание, переходящее с течением времени в сине-фиолетовое.

Реакция №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 (фенилаланин, тирозин, триптофан).

Реактивы: 1) яичный белок, 1% раствор; 2) концентрированная азотная кислота;3) гидроокись натрия, 10% раствор.

Ход определения: к 5 каплям раствора яичного белка добавляют 3 капли азотной кислоты и (осторожно! ) нагревают. Появляется осадок желтого цвета. После охлаждения добавляют (желательно на осадок) 10 капель раствора гидроокиси натрия, появляется оранжевое окрашивание.

Реакция №4 «Реакция Адамкевича»

Принцип: аминокислота триптофан в кислой среде, взаимодействуя с альдегидами кислот, образует продукты конденсации красно-фиолетового цвета.

Реактивы: 1) неразбавленный яичный белок; 2) концентрированная (ледяная) уксусная кислота;3) концентрированная серная кислота.

Ход определения: к одной капле белка прибавляют 10 капель уксусной кислоты. Наклонив пробирку, осторожно по стенке добавляют каплями около 0,5 мл серной кислоты так, чтобы жидкости не смешивались. При стоянии пробирки на границе жидкостей появляется красно-фиолетовое кольцо.

Реакция №5 «Реакция Фоля»

Принцип: аминокислоты, содержащие сульфгидрильные группы – SH , подвергаются щелочному гидролизу с образованием сульфида натрия Na 2 S . Последний, взаимодействуя с плюмбитомнатрия (образуется в ходе реакции между ацетатом свинца и гидроокисью натрия), образует осадок сульфида свинца PbS черного или бурого цвета.

Реактивы: 1) яичный белок, 1% раствор; 2) реактив Фоля (к 5% раствору ацетата свинца прибавляют равный объем 30% раствора гидроокиси натрия до растворения образовавшегося осадка).

Ход определения: к 5 каплям раствора яичного белка прибавляют 5 капли реактива Фоля и кипятят 2-3 минуты. После отстаивания 1-2 минут появляется черный или бурый осадок.

Это реакция на цистеин и цистин. При щелочном гидролизе «слабосвязанная сера» в цистеине и цистине достаточно легко отщепляется, в результате чего образуется сероводород, который, реагируя со щелочью, дает сульфиды натрия или калия. При добавлении ацетата свинца(II) образуется осадок сульфида свинца(II) серо-черного цвета.

Описание опыта. В пробирку наливают 1 мл раствора цистина, прибавляют 0,5 мл 20%-го раствора гидроксида натрия. Смесь нагревают до кипения, а затем добавляют 0,5 мл раствора ацетата свинца(II). Наблюдается выпадение серо-черного осадка сульфида свинца(II):

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Биологически активные вещества растительного происхождения

Биоорганическая химия наука которая изучает связь между строением органических веществ и их биологическими функциями Как самостоятельная наука... Методы Основной арсенал составляют методы органической химии для решения... Объекты изучения...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Пространственная (стереоизомерия)
Пространственная изомерия обусловлена различным пространственным расположением атомов при одинаковом порядке их связывания. Различают: 1) геометричекую (цис-, транс-изомерию)

Углеводороды. Строение, химические свойства.
Углеводоро́ды - органические соединения, состоящие исключительно из атомов углерода и водорода. Углеводороды считаются базовыми соединениями органической химии, все остальные

Спирты. Тиоспирты. Фенолы. Строение, химические свойства. Применение в медицине.
Спирты́ - органические соединения, содержащие одну или более гидроксильных групп (гидроксил, −OH), непосредственно связанных с насыщенным (находящемся в

Применение спиртов в медицине
Основным спиртом, применяющимся в медицинских целях, является этанол. Его используют в качестве наружного антисептического и раздражающего средства для приготовления компрессов и обтираний. Ещё бол

Карбонильные соединения в биоорганической химии. Строение, химические свойства, медикобиологическое значение альдегидов и кетонов.
Карбонильные соединения содержат карбонильную группу С=О. Один из наиб. распространенных типов неорг. и орг. в-в. К ним относятся, напр., СО, СО2, карбонаты, мочевина. О

Гирокси-, оксо-, фенолокислоты. Строение, свойства. Биологическая роль, применение в медицине.
Оксикислоты (оксикарбоновые кислоты, гидроксикарбоновые кислоты) - карбоновые кислоты, в которых одновременно содержатся карбоксильная и гидроксильная группы, наприме

Аминоспирты. Строение, свойства. Биологическое значение этаноламина (коламина), холина, ацетилхолина, сфингозина
Аминоспирты, аминоалкоголи - алифатические органические соединения, содержащие -NH2 и -ОН группы у разных атомов углерода в молекуле. Низшие аминоспирты представляют соб

Гетерополисахариды. Строение и биологическая роль гиалуроновой кислоты, хондроитинсульфатов, гепарина.
В том случае, когда полисахарид составлен из моносахаридов двух видов или более, регулярно или нерегулярно чередующихся в молекуле, его относят к гетерополисахаридам. Гиалур

Энергетическая (резервная) функция
Многие жиры, в первую очередь триглицериды, используются организмом как источник энергии. При полном окислении 1 г жира выделяется около 9 ккал энергии, примерно вдвое больше, чем при окислении 1 г

Функция теплоизоляции
Жир - хороший теплоизолятор, поэтому у многих теплокровных животных он откладывается в подкожной жировой ткани, уменьшая потери тепла. Особенно толстый подкожный жировой слой характерен для водных

Сложные липиды. Фосфолипиды. Сфинголипиды. Гликолипиды. Строение, биологическая роль.
Сложные липиды содержатся почти во всех клетках человеческого и животного организма, в особенности их много в клетках нервной ткани. Сложные липиды, в зависимости от гетероатомов в их составе, подр

Неомыляемые липиды. Холестерин. Строение, биороль. Стероидные гормоны
Липиды обладают способностью к гидролизу в кислой и щелочной среде. Поскольку в результате гидролиза в щелочной среде образуются соли высших карбоновых кислот, т. е. мыла, то сами липиды принято на

Нуклеозиды, нуклеотиды. Азотистые основания пиримидинового и пуринового ряда. Лактим-лактамная таутомерия.
Нуклеозиды- это гликозиламины, содержащие азотистое основание, связанное с сахаром(рибозой или дезоксирибозой). Нуклеозиды могут быть фосфорилированы киназа

По функциональным группам
· Алифатические · Моноаминомонокарбоновые: глицин, аланин, валин, изолейцин, лейцин · Оксимоноаминокарбоновые: серин, треонин · Моноаминодикарбоновые: аспартат, глутамат,

По способности организма синтезировать из предшественников
· Незаменимые валин, изолейцин, лейцин, треонин, метионин, лизин, фенилаланин, триптофан, аргинин,гистидин. · Заменимые глицин, аланин, пролин, серин, цистеин, аспартат,

РЕАКЦИЯ ПИОТРОВСКОГО (БИУРЕТОВАЯ РЕАКЦИЯ)
В белках аминокислоты связаны друг с другом по типу полипептидов и дикетопиперазинов. Образование полипептидов из аминокислот происходит путем отщепления молекулы воды от аминогруппы одной молекулы

РЕАКЦИЯ РУЭМАННА (НИНГИДРИНОВАЯ РЕАКЦИЯ (1911))
a-Аминокислоты реагируют с нингидрином, образуя сине-фиолетовый комплекс (пурпур Руэманна), интенсивность окраски которого пропорциональна количеству аминокислоты. Реакция идет по схеме:

РЕАКЦИЯ С ФОРМАЛЬДЕГИДОМ
При взаимодействии a-аминокислот с формальдегидом образуются относительно устойчивые карбиноламины – N-метилольные производные, содержащие свободную карбоксильную группу, которую затем титруют щело

ОБРАЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСОВ С МЕТАЛЛАМИ
a-Аминокислоты образуют с катионами тяжелых металлов внутрикомплексные соли. Со свежеприготовленным гидроксидом меди(II) все a-аминокислоты в мягких условиях дают хорошо кристаллизующиеся внутриком

КСАНТОПРОТЕИНОВАЯ РЕАКЦИЯ
Эта реакция используется для обнаружения a-аминокислот, содержащих ароматические радикалы. Тирозин, триптофан, фенилаланин при взаимодействии с концентрированной азотной кислотой образуют нитропрои

Первичная структура
Первичная структура - последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи. Первичная структура (последовательность аминокислотных остатков) полипептида определяется структурой его гена

Вторичная структура
Вторичная структура - локальное упорядочивание фрагмента полипептидной цепи, стабилизированное водородными связями. Ниже приведены самые распространённые типы вторичной структуры белков

Третичная структура
Третичная структура - пространственное строение полипептидной цепи. Структурно состоит из элементов вторичной структуры, стабилизированных различными типами взаимодействий, в которых гидрофобные вз

Четвертичная структура
Четвертичная структура (или субъединичная, доменная) - взаимное расположение нескольких полипептидных цепей в составе единого белкового комплекса. Белковые молекулы, входящие в состав белка с четве