Цветные реакции аминокислот и белков

Сегодня предлагаем ознакомится со статьей на тему: цветные реакции аминокислот и белков с профессиональным описанием и объяснением.

Цветные реакции аминокислот и белков

Биологически важные реакции α-аминокислот

Дезаминирование (удаление NH2 группы)

неокислительн ое (без участия кислорода):

окислительное (с участием ферментов дегидрогеназ и кофермента НАД+ или НАДФ+):

Трансаминирование (переаминирование). Это основной путь биосинтеза a-аминокислот из a-оксокислот. Донором аминогруппы служит a-аминокислота, имеющаяся в клетках в достаточном количестве или избытке, а ее акцептором – a-оксокислота.

Реакция протекает в присутствии фермента трансаминазы и кофермента пиридоксальфосфата.

Процесс декарбоксилирования a-аминокислот ведет к образованию биогенных аминов. Биогенные амины в организме выполняют важные биологические функции.

Например, g-аминомасляная кислота принимает участие в обменных процессах, происходящих в головном мозге, является нейромедиатором. В медицинской практике под названием гаммалон, или аминалон, применяется при лечении нервно-психических заболеваний.

Например, ферментативное гидроксилирование фенилаланина:

При генетически обусловленном отсутствии в организме фермента, катализирующего этот процесс, развивается тяжелое заболевание — фенилкетонурия.

Цветные реакции с белками на обнаружение циклических аминокислот.

Задание 1. Ксантопротеиновая реакция.

В ароматических аминокислотах, содержащих бензольные кольца (тирозин, триптофан, фенилаланин), под действием азотной кислоты происходит реакция нитрования бензольного кольца, с образованием окрашенного в желтый цвет нитросоединения.

Ход работы: К 1 мл раствора белка добавляют 3-5 капель концентрированной азотной кислоты. Под влиянием кислоты появляется осадок белка, который при нагревании окрашивается в желтый цвет. Затем, пробирке дают остыть и осторожно прибавляют избыток гидроксида натрия. При этом желтая окраска переходит в оранжевую.

Задание 2. Реакция Вуазене на триптофан.

Триптофан, конденсируясь с формальдегидом, образует окрашенное соединение, которое в присутствии минеральных кислот образует соли, окрашенные в сине – фиолетовый цвет.

Ход работы: В пробирку вносят 2 мл раствора белка и 1 каплю формальдегида. К полученной смеси тщательно перемешивая, добавляют осторожно по каплям 6 мл концентрированной серной кислоты, охлаждая пробирку в ванночке со льдом. Через 10 минут в пробирку вливают, перемешивая, 10 капель раствора нитрита натрия.

Задание 3. Реакция Паули.

При взаимодействии сульфаниловой кислоты в кислой среде с нитритом натрия (калия) происходит реакция диазотирования и образуется диазобензол – сульфоновая кислота, которая в реакции с гистидином (или тирозином) образует комплексное соединение вишнево – красного цвета.

Ход работы: В пробирку вносят 1 мл раствора сульфоновой кислоты в растворе соляной кислоты, 2мл раствора натрия нитрита и после тщательного перемешивания 2мл раствора белка и 6 мл раствора карбоната натрия. Перемешивают.

Задание 4. Обнаружение хромопротеидов.

Хромопротеиды – сложные белки, состоящие из простого типа глобулина и простетической группы, которая является окрашенным веществом – пигментом. Представитель хромопротеидов – белок крови гемоглобин с простетической группой – гемом.

Ход работы: В пробирку вносят 0,5 мл крови, добавляют 1-2 капли р-ра бензидина. После перемешивания доливаем 1-2 капли раствора перекиси водорода. Наблюдают, окрашивание смеси в синий цвет.

Задание 5. Обнаружения гликопротеидов

Гликопротеиды – сложные белки, состоящие из простых белков и простетической группы, в состав которой входят углеводы типа гомополисахаридов и гетерополисахаридов.

Ход работы: В пробирку вносят кусочек вареного яичного белка и 3 мл концентрированной соляной кислоты. Содержимое пробирки, нагревают. Белок и жидкость приобретают фиолетовое окрашивание.

Реакции осаждения белков

Цель: Изучить физико – химические свойства белков (молекулярный вес, растворимость, осаждение, денатурация, амфотерность).

Нарушение факторов, стабилизирующих структуру молекулы белка, приводит к осаждению белков. Осаждение может быть с денатурацией и без нее. Обратимое осаждение (высаливание) достигается добавлением к водным растворам белков нейтральных солей щелочных металлов (NH4Cl, Na2SO4, KCl). Необратимое осаждение достигается ионами тяжелых металлов, минеральными и органическими кислотами, спиртом, эфиром, алкалоидами.

Реакции осаждения белков используются, в частности, в диагностических лабораториях для исследования биологических жидкостей. Так, моча здоровых животных содержит незначительное количество белка. При некоторых патологических состояниях в моче может появиться белок (альбуминурия). Она может быть истинной (почечной), когда белок примешиваются к моче после выхода ее из почек. Это наблюдается при заболеваниях мочеточников, почечных лоханок, мочевого пузыря. Истинная альбуминурия бывает патологической и физиологической. Последняя наблюдается при сильном мышечном напряжении, переохлаждении, у новорожденных или беременных животных.

Задание 1. Проба с сульфасалициловой кислотой

Ход работы: В одну пробирку наливают 1 мл мочи, в другую 1 мл белка и приливают 2-3 капли 20% сульфасалициловой кислоты. Образование мути свидетельствует о наличии белка.

Задание 2. Проба с кипячением

Лучший способ осаждения белков – кипячение в средах, имеющих значение рН, равное изоэлектрической точке белков. Внесение в раствор белка нейтральных солей облегчает и ускоряет осаждение при кипячении в результате возникновения и дегидратирования белковых частиц.

Ход работы: В 5 пробирок помещают по 5 мл раствора белка. В первой пробирке раствор нейтральный. Во второй создаем слабо – кислую реакцию. Для этого вливаем 1 мл раствора уксусной кислоты. В третью пробирку добавляем 3 мл уксусной кислоты для создания кислой реакции среды. В четвертую пробирку добавляем 5 мл уксусной кислоты и 2 мл насыщенного раствора NaCl. В пятую – добавим 2 мл раствора NaOH, создадим тем самым щелочную среду. Затем все пробирки нагреем до кипения. Нужно обратить внимание на образование осадка белка и сделать выводы.

Читайте так же:  Спортпит для увеличения силы

Задание 3. Кольцевая проба Геллера

Ход работы: В пробирку внесем 1 мл концентрированной азотной кислоты, и наслоить по стенке около 1 мл мочи. При наличии белка на границе раздела жидкостей появиться муть (белковое кольцо), а при отсутствии белка – цветное прозрачное кольцо пигменты мочи.

Задание 4. Осаждение этанолом и ТХУ

Ход работы: В две пробирки вносят по 5 мл яичного белка. В одну добавляют 1 мл этанола и в другую 1 мл раствора ТХУ и наблюдают осаждение белка.

Задание 5. Высаливание белков хлористым натрием

Высаливание белков является обратимой реакцией, т.к. осадок белка может вновь растворяться после уменьшения концентрации солей диализом или разведением водой. Глобулины, имеющие больший молекулярный вес, легче подвергаются высаливанию.

Ход работы: В пробирку наливают 2 мл капель раствора белка и прибавляют тонко измельченный порошок хлористого натрия до полного насыщения раствора. Через несколько минут появляться осадок глобулинов.

Содержимое пробирки отфильтровывают. В фильтрате остаются альбумины, которые в нейтральных растворах не выпадают даже при полном насыщении NaCl. К фильтрату прибавляют по каплям 1% раствор уксусной кислоты (15-20 капель), в слабо – кислой среде альбумины выпадают в осадок. Через несколько минут альбумин отфильтровывают и проверяют фильтрат на отсутствие белка при помощи биуретовой реакции.

Словарь терминов

Авитаминоз — заболевания, развивающиеся в последствие длительного качественно неполноценного питания, в котором отсутствуют соответствующие витамины.

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) – нуклеотид, молекула которая состоит из пуринового основания, связанного через рибозу с тремя остатками фосфорной кислоты. АТФ – основной носитель химической энергии в клетке. Он служит для переноса высокоэнергетических фосфатных групп и является связующим звеном между процессами, сопровождающимися выделением энергии, и процессами, протекающими с потреблением энергии.

Азотистые основания – гетероциклические соединения, к которым относятся пиримидин и пурин, входящие в состав нуклеиновых кислот и нуклеотидов.

Активный транспорт – процесс переноса веществ через плазматическую мембрану против их концентрационных градиентов, идущий с затратой энергии.

Активный центр фермента – участок молекулы фермента, в котором происходит связывание, активирование и каталитическое превращение субстрата.

Аминокислота – альфа-амино-карбоновая кислота, являющаяся мономерным компонентом молекулы белка.

Аминокислоты заменимые (аланин, аспарагиновая кислота, аспарагин, цистеин, глутаминовая кислота, глутамин, глицин, пролин, серин, тирозин) – синтезируются в организме человека в количествах, достаточных для обеспечения синтеза белка.

Аминокислоты незаменимые (аргинин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан, валин) – доставляются в организм с пищей, так как не синтезируются в организме или синтезируются медленно и в незначительных количествах.

Лабораторная работа № 7 Свойства белков Цветные реакции на белки и аминокислоты.

Значение цветных реакций состоит в том, что они дают возможность обнаружить присутствие белка в биологических жидкостях, растворах и установить аминокислотный состав различных природных белков. Эти реакции применяются как для качественного, так и для количественного определения белка и содержащихся в нем аминокислот. Некоторые реакции присущи не только белкам, но и другим веществам, например, фенол, подобно тирозину, дает розово-красное окрашивание с реактивом Миллона, поэтому проведения одной какой-либо реакции для установления наличия белка не достаточно.

Существует два типа цветных реакций: 1) универсальные – биуретовая (на все белки) и нингидриновая (на все а-аминокислоты и белки); 2) специфические – только на определенные аминокислоты как в молекуле белка, так и в растворах отдельных аминокислот, например реакция Фоля (на аминокислоты, содержащие слабосвязанную серу), реакция Миллона (на тирозин), реакция Сакагучи (на аргинин) и др.

При проведении цветных реакций на белки и аминокислоты необходимо предварительно составить следующую таблицу:

Цветные реакции на белки (качественные реакции)

Что открывает данная реакция

Биуретовая и т.д.

Цветные реакции на белки Опыт 1. Биуретовая реакция.

Биуретовая реакция – качественная на все без исключения белки, а также продукты их неполного гидролиза, которые содержат не менее двух пептидных связей.

Принцип метода. Биуретовая реакция обусловлена присутствием в белках пептидных связей (- СО – NH -), которые в щелочной среде образуют с сульфатом меди (ІІ) окрашенные в красно-фиолетовый цвет медные солеобразные комплексы. Биуретовую реакцию дают также некоторые небелковые вещества, например биурет (NH2-CO-NH-CO-NH2), оксамид (NH2CO-CO-NH2), ряд аминокислот (гистидин, серин, треонин, аспарагин).

Биуретовая реакция с глицином

Порядок выполнения работы.

К 1 мл исследуемого 1% раствора белка добавляют равный объем 10 % раствора гидроксида натрия (NaOH) щелочи и затем 2-3 капли 1 % раствора сульфата меди (CuSO4). разбавленного, почти бесцветного раствора медного купороса.

При положительной реакции появляется фиолетовая окраска с красным либо синим оттенком.

Опыт 2. Реакция на «слабосвязанную серу».

Принцип метода. 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.

Читайте так же:  Л карнитин самый эффективный

Порядок выполнения работы.

В пробирку наливают 1 мл неразбавленного куриного белка, прибавляют 2 мл 20%-го раствора гидроксида натрия. Смесь осторожно кипятят (чтобы смесь не выбросило).

При этом выделяется аммиак, который обнаруживается по посинению влажной лакмусовой бумажки, поднесенной к отверстию пробирки (не касаться стенки). Образующийся незначительный осадок растворяется при кипении, а затем добавляют 0,5 мл раствора ацетата свинца(II). Наблюдается выпадение серо-черного осадка сульфида свинца(II):

Лабораторная работа № 7 Свойства белков Цветные реакции на белки и аминокислоты.

Значение цветных реакций состоит в том, что они дают возможность обнаружить присутствие белка в биологических жидкостях, растворах и установить аминокислотный состав различных природных белков. Эти реакции применяются как для качественного, так и для количественного определения белка и содержащихся в нем аминокислот. Некоторые реакции присущи не только белкам, но и другим веществам, например, фенол, подобно тирозину, дает розово-красное окрашивание с реактивом Миллона, поэтому проведения одной какой-либо реакции для установления наличия белка не достаточно.

Существует два типа цветных реакций: 1) универсальные – биуретовая (на все белки) и нингидриновая (на все а-аминокислоты и белки); 2) специфические – только на определенные аминокислоты как в молекуле белка, так и в растворах отдельных аминокислот, например реакция Фоля (на аминокислоты, содержащие слабосвязанную серу), реакция Миллона (на тирозин), реакция Сакагучи (на аргинин) и др.

При проведении цветных реакций на белки и аминокислоты необходимо предварительно составить следующую таблицу:

Цветные реакции на белки (качественные реакции)

Что открывает данная реакция

Биуретовая и т.д.

Цветные реакции на белки Опыт 1. Биуретовая реакция.

Биуретовая реакция – качественная на все без исключения белки, а также продукты их неполного гидролиза, которые содержат не менее двух пептидных связей.

Принцип метода. Биуретовая реакция обусловлена присутствием в белках пептидных связей (- СО – NH -), которые в щелочной среде образуют с сульфатом меди (ІІ) окрашенные в красно-фиолетовый цвет медные солеобразные комплексы. Биуретовую реакцию дают также некоторые небелковые вещества, например биурет (NH2-CO-NH-CO-NH2), оксамид (NH2CO-CO-NH2), ряд аминокислот (гистидин, серин, треонин, аспарагин).

Биуретовая реакция с глицином

Порядок выполнения работы.

К 1 мл исследуемого 1% раствора белка добавляют равный объем 10 % раствора гидроксида натрия (NaOH) щелочи и затем 2-3 капли 1 % раствора сульфата меди (CuSO4). разбавленного, почти бесцветного раствора медного купороса.

При положительной реакции появляется фиолетовая окраска с красным либо синим оттенком.

Опыт 2. Реакция на «слабосвязанную серу».

Принцип метода. 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.

Порядок выполнения работы.

В пробирку наливают 1 мл неразбавленного куриного белка, прибавляют 2 мл 20%-го раствора гидроксида натрия. Смесь осторожно кипятят (чтобы смесь не выбросило).

При этом выделяется аммиак, который обнаруживается по посинению влажной лакмусовой бумажки, поднесенной к отверстию пробирки (не касаться стенки). Образующийся незначительный осадок растворяется при кипении, а затем добавляют 0,5 мл раствора ацетата свинца(II). Наблюдается выпадение серо-черного осадка сульфида свинца(II):

В пробирку наливают 1 мл. неразбавленного куриного белка добавляют 2 мл. концентрированного раствора щелочи, кладут несколько кипятильников. К горячему раствору добавляют раствор плюмбита натрия – образуется желто-бурое или черное окрашивание. (Плюмбит натрия готовят следующим образом: к 1 мл уксуснокислого свинца добавляют раствор щелочи по каплям до растворения образующего вначале осадка гидроксида свинца).

При наличии в молекуле белка серосодержащих аминокислот (цистина, цистеина) из этих аминокислот постепенно отщепляется сера в виде иона в степени окисления – 2, наличие которого и обнаруживается ионом свинца, образующим с ионом серы черный нерастворимый сульфид свинца:

P

b(CH3COO)2 + 2NaOH Pb(OH)2 + 2 CH3COONa,

P

b(OH)2 + 2NaOH Na2PbO2 + H2O,

N

a2S + Na2PbO2 + 2H2O PbS + 4NaOH.

Оформление опыта: сделать вывод и написать уравнение реакции.

Опыт 3. Ксантопротеиновая реакция белков.

Принцип метода. Эта реакция используется для обнаружения a-аминокислот, содержащих ароматические радикалы. Тирозин, триптофан, фенилаланин при взаимодействии с концентрированной азотной кислотой образуют нитропроизводные, имеющие желтую окраску. В щелочной среде нитропроизводные этих a-аминокислот дают соли, окрашенные в оранжевый цвет. Желатин, например, не содержащий ароматических аминокислот, не дает ксантопротеиновой пробы.

Порядок выполнения работы.

К 1 мл 10 %-го раствора белка куриного яйца добавляют 0,5 мл концентрированной азотной кислоты. В результате коагуляции белка в содержимом пробирки образуется белый осадок или помутнение. При нагревании раствор и осадок окрашиваются в ярко-желтый цвет. При этом осадок почти полностью растворяется в результате гидролиза. После охлаждения добавляют 1–2 мл 20%-го раствора гидроксида натрия (до появления оранжевой окраски раствора).

Рассмотрим механизм ксантопротеиновой реакции по радикалу тирозина:

Рассмотрим механизм ксантопротеиновой реакции по радикалу тирозина:

нитропроизводное тирозина желтого цвета рН 7,0

Видео (кликните для воспроизведения).

хиноидное производное оранжево-желтого цвета рН > 7,0

Оформление опыта: сделать вывод и написать уравнение реакции.

Читайте так же:  В каких продуктах содержатся аминокислоты

Опыт 4. Реакция Адамкевича (на присутствие в белках триптофана).

Принцип метода. Белки, содержащие триптофан, в присутствии глиоксиловой и серной кислот дают красно-фиолетовое окрашивание. Реакция основана на способности триптофана взаимодействовать в кислой среде с альдегидами глиоксиловой кислоты (являющейся примесью к концентрированной уксусной кислоте) с образованием окрашенных продуктов конденсации. Реакция протекает по уравнению:

Желатин не дает этой реакции, т.к. он не содержит триптофана. Окраска возникает за счет реакции триптофана с глиоксиловой кислотой, всегда присутствующей в уксусной кислоте в виде примеси.

Эту же реакцию на триптофан можно провести, используя вместо уксусной кислоты формальдегид 2,5%-ный раствор концентрированной H2SO4. Раствор перемешать и через 2-3 мин. добавить при взбалтывании 10 капель 5%-ного нитрита натрия. Развивается интенсивно-фиолетовое окрашивание, на этом основан принцип метода реакции.

Порядок выполнения работы.

В пробирку наливают несколько капель неразбавленного белка и прибавляют 2 мл. ледяной уксусной кислоты и несколько капель глиоксиловой кислоты. Смесь слегка нагревают до растворения образующегося осадка, охлаждают и, сильно наклонив пробирку, осторожно по стенке приливают концентрированную H2SO4 так, чтобы обе жидкости не смешивались.

Через 5-10 минут на границе раздела двух слоев наблюдают образование красно-фиолетового кольца.

Оформление опыта: сделать вывод и написать уравнение реакции.

Опыт 5. Нингидриновая реакция.

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

восстановленная форма нингидрина (гидриндантин)

продукт конденсации сине-фиолетового цвета

Реакция с нингидрином используется для визуального обнаружения a-аминокислот на хроматограммах (на бумаге, в тонком слое), а также для колориметрического определения концентрации аминокислот по интенсивности окраски продукта реакции.

Продукт этой реакции содержит в своем составе радикал (R) исходной аминокислоты, который обусловливает различную окраску: голубую, красную, и т.д. соединений, возникающих при реакции аминокислот с нингидрином.

В настоящее время нингидриновая реакция широко используется как для открытия отдельных аминокислот, так и для определения их количества.

Порядок выполнения работы.

В пробирку наливают 1 мл 1-10%-го разбавленного раствора белка куриного яйца и 1-2 мл 1%-го раствора нингидрина в ацетоне. Содержимое пробирки перемешивают и в течение 2-3 мин осторожно нагревают на водяной бане до появления сине-фиолетового окрашивания, свидетельствующее о присутствии в белке α-аминокислот.

Оформление опыта: сделать вывод и написать уравнение реакции.

Опыт 6. Реакция Сакагучи.

Принцип метода. Эта реакция на аминокислоту аргинин основана на взаимодействии аргинина с a-нафтолом в присутствии окислителя. Ее механизм еще полностью не выяснен. По-видимому, реакция осуществляется по следующему уравнению:

Поскольку производные хинониминов (в данном случае нафтохинона), у которых водород иминогруппы –NH– замещен на алкильный или арильный радикал, всегда окрашены в желто-красные тона, то, по-видимому, оранжево-красный цвет раствора при проведении реакции Сакагучи объясняется возникновением именно производного нафтохинонимина. Не исключена, однако, вероятность образования еще более сложного соединения за счет дальнейшего окисления оставшихся NH-групп аргининового остатка и бензольного ядра a-нафтола:

Порядок выполнения работы.

К 2 мл. 1%-го разбавленного раствора белка куриного яйца добавляют 2 мл. 10%-го гидроксида натрия (NaOH) и несколько капель 0,2%-ного спиртового раствора α-нафтола. Содержимое пробирки хорошо перемешивают. Затем приливают 0,5 мл. гипобромита натрия (NaBrO) или гипохлорита натрия (натрий хлорноватистокислый – NaOCl), перемешивают. Тотчас появляется красное, постепенно усиливающееся окрашивание.

Немедленно добавляют 1 мл 40%-го раствора мочевины для стабилизации, быстро развивающегося оранжево-красного окрашивания.

Эта реакция характерна для соединений, содержащих остаток гуанидина

N

H = C –NH2,

и указывает на присутствие в белковой молекуле аминокислоты-аргинина:

NH = C –NH – (CH2)3 –CH –COOH

Оформление опыта: сделать вывод и написать уравнение реакции.

Качественные цветные реакции на функциональные группы белков и аминокислот

При взаимодействии белка с отдельными химическими веществами возникают окрашенные продукты реакции. Образование их обусловлено присутствием в молекуле белка той или иной аминокислоты, имеющей в своем составе определенную химическую группировку.

Значение качественных цветных реакций на функциональные группы белков и аминокислот в том, что они дают возможность обнаружить присутствие белка в биологических жидкостях, растворах, лекарственных препаратах и идентифицировать индивидуальные аминокислоты. Эти реакции применяют как для качественного, так и для количественного определения белка и содержащихся в нем аминокислот.

v Биуретовая реакция на пептидную связь (Пиотровского).

Биуретовая реакция открывает пепетидную связь

в белке.

Её способны давать вещества, которые содержат не менее двух пептидных связей. Положительную биуретовую реакцию отдельные аминокислоты не дают, за исключением гистидина (His), серина (Ser), треонина (The) и аспарагина (Asn), с которыми биуретовая реакция получается при условии больших концентраций их в растворе. При добавлении сернокислой меди к сильнощелочному раствору белка или полипептида образуются соединения меди с пепетидной группировкой, окрашенные в красно-фиолетовый или сине-фиолетовый цвет в зависимости от длины полипептидной цепи. Раствор белка даёт сине-фиолетовое окрашивание, а продукты неполного гидролиза (пептоны) – розовое или красное окрашивание.

Принцип метода. В сильно щелочной среде пептидные группы полипептидных цепей переходят в енольную форму, которая, взаимодействуя с ионами Cu 2+ , образует окрашенный (фиолетового цвета) биуретовый комплекс.

При этом енольная форма полипептида, образованная в сильнощелочной среде, дает отрицательный заряд, и ее кислород, взаимодействуя с медью, образует ковалентную связь, а медь, взаимодействуя с атомами азота, образует координационные связи.

Читайте так же:  Какой на вкус л карнитин

Енольная форма пептидной связи (

)

Комплекс фиолетового цвета

Исследуемый материал и реактивы

1. Раствор яичного белка (1%). 2. Гидроксид натрия(10%). 3. Сернокислая медь (1%).

Ход работы

К 5 каплям раствора белка прибавляют 3 капли 10% раствора едкого натра и 1 каплю 1% раствора сернокислой меди и перемешивают. Содержимое пробирки приобретает сине-фиолетовый цвет.

Нельзя добавлять избыток сернокислой меди, так как синий осадок гидрата окиси меди маскирует характерное фиолетовое окрашивание биуретового комплекса белка.

v Нингидриновая реакция.

Нингидриновая реакция характерна для аминогрупп, находящихся в альфа-положении. Растворы белка, альфа-аминокислот и пептидов при нагревании с нингидрином дают синее или фиолетовое окрашивание.

Принцип метода. В этой реакции альфа-аминокислоты и пептиды окисляются нингидрином и подвергаются окислительному дезаминированию и декарбоксилированию с образованием аммиака, альдегида и СО2. Нингидрин восстанавливается и связывается со второй молекулой нингидрина посредством молекулы аммиака, образуя продукты конденсации, окрашенные в синий, фиолетовый, красный, а в случае пролина – в желтый цвет.

Нингидриновая реакция используется для количественного определения альфа-аминокислот в аминокислотных анализаторах, а также широко используется в хроматографическом анализе и для колориметрического количественного определения аминокислот.

1.

нингидрин аминокислота альдегид нингидрин

2.

нингидрин нингидрин продукт конденсации

окисленный восстановленный пурпур Роумэна (сине-фиолетовый)

Последнее изменение этой страницы: 2017-01-24; Нарушение авторского права страницы

ЦВЕТНЫЕ И ИМЕННЫЕ КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА БЕЛКИ

История химии в школьном курсе

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 аминокислоты и карбоксильной группы другой молекулы:

Образующаяся группа –С(О)–NН– называется пептидной группой, связь С–N, соединяющая остатки млекул аминокислот, – пептидной связью.

При взаимодействии дипептида с новой молекулой аминокислоты получается трипептид и т. д.

Дикетопиперазины образуются при взаимодействии двух молекул аминокислот с отщеплением двух молекул воды:

Дикетопиперазины были выделены из белков Н.Д.Зелинским и В.С.Садиковым в 1923 г.

Наличие в белке повторяющихся пептидных групп подтверждается тем, что белки дают фиолетовое окрашивание при действии небольшого количества раствора медного купороса в присутствии щелочи (биуретовая реакция).

Описание опыта. 2–3 мл раствора белка нагревают с 2–3 мл 20%-го раствора едкого кали или натра и несколькими каплями раствора медного купороса. Появляется фиолетовое окрашивание вследствие образования комплексных соединений меди с белками.

  • 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 нингидрином используется для визуального обнаружения a -аминокислот на хроматограммах (на бумаге, в тонком слое), а также для колориметрического определения концентрации аминокислот по интенсивности окраски продукта реакции.

[1]

Описание опыта. В пробирку наливают 1 мл 1%-го раствора глицина и 0,5 мл 1%-го раствора нингидрина. Содержимое пробирки осторожно нагревают до появления сине-фиолетового окрашивания.

  • Реакция Сакагучи

Эта реакция на аминокислоту аргинин основана на взаимодействии аргинина с a -нафтолом в присутствии окислителя. Ее механизм еще полностью не выяснен. По-видимому, реакция осуществляется по следующему уравнению:

Поскольку производные хинониминов (в данном случае нафтохинона), у которых водород иминогруппы –NH– замещен на алкильный или арильный радикал, всегда окрашены в желто-красные тона, то, по-видимому, оранжево-красный цвет раствора при проведении реакции Сакагучи объясняется возникновением именно производного нафтохинонимина. Не исключена, однако, вероятность образования еще более сложного соединения за счет дальнейшего окисления оставшихся NH-групп аргининового остатка и бензольного ядра a -нафтола:

Описание опыта. В пробирку наливают 2 мл 0,01%-го раствора аргинина, затем добавляют 2 мл 10%-го раствора едкого натра и несколько капель 0,2% спиртового раствора a -нафтола. Содержимое пробирки хорошо перемешивают, приливают 0,5 мл раствора гипобромита и вновь перемешивают. Немедленно добавляют 1 мл 40%-го раствора мочевины для стабилизации быстро развивающегося оранжево-красного окрашивания.

  • РЕАКЦИЯ ФОЛЯ

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):

  • РЕАКЦИЯ С ФОРМАЛЬДЕГИДОМ

При взаимодействии a -аминокислот с формальдегидом образуются относительно устойчивые карбиноламины – N-метилольные производные, содержащие свободную карбоксильную группу, которую затем титруют щелочью:

Эта реакция лежит в основе количественного определения a -аминокислот методом формального титрования (метод Сёренсена).

Описание опыта. В пробирку наливают 5 капель 1%-го раствора глицина и прибавляют 1 каплю индикатора метилового красного. Раствор окрашивается в желтый цвет (нейтральная среда). К полученной смеси добавляют равный объем 40%-го раствора формальдегида (формалин). Появляется красное окрашивание (кислая среда):

  • РЕАКЦИЯ Циммермана

Это реакция на аминокислоту глицин.

Описание опыта. К 2 мл 0,1%-го раствора глицина, доведенного добавлением 10%-го раствора щелочи до рН = 8, приливают 0,5 мл водного раствора о-фталевого диальдегида. Реакционная смесь начинает медленно окрашиваться в ярко-зеленый цвет. Через несколько минут выпадает зеленый осадок.

  • ОБРАЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСОВ С МЕТАЛЛАМИ
Читайте так же:  Спортивное питание для набора массы тела

a -Аминокислоты образуют с катионами тяжелых металлов внутрикомплексные соли. Со свежеприготовленным гидроксидом меди(II) все a -аминокислоты в мягких условиях дают хорошо кристаллизующиеся внутрикомплексные (хелатные) соли меди(II) синего цвета:

В таких солях ион меди координационными связями соединен с аминогруппами.

Описание опыта. В пробирку наливают 3 мл 3%-го раствора сульфата меди(II), добавляют несколько капель 10%-го раствора гидроксида натрия до образования голубого осадка. К полученному осадку гидроксида меди(II) приливают 0,5 мл концентрированного раствора глицина. При этом образуется темно-синий раствор глицината меди:

  • КСАНТОПРОТЕИНОВАЯ РЕАКЦИЯ

Эта реакция используется для обнаружения a -аминокислот, содержащих ароматические радикалы. Тирозин, триптофан, фенилаланин при взаимодействии с концентрированной азотной кислотой образуют нитропроизводные, имеющие желтую окраску. В щелочной среде нитропроизводные этих a -аминокислот дают соли, окрашенные в оранжевый цвет.

Описание опыта. В пробирку наливают 1 мл раствора тирозина и добавляют 0,5 мл концентрированной азотной кислоты. Смесь нагревают до появления желтой окраски. После охлаждения добавляют 1–2 мл 20%-го раствора гидроксида натрия до появления оранжевой окраски раствора:

  • ОСАЖДЕНИЕ БЕЛКА СОЛЯМИ ТЯЖеЛЫХ МЕТАЛЛОВ

Описание опыта. В две пробирки наливают по 1–2 мл раствора белка и медленно, при встряхивании, добавляют по каплям в одну пробирку насыщенный раствор сульфата меди, а в другую – 20%-й раствор ацетата свинца. Образуются осадки труднорастворимых солеобразных соединений белка. Опыт иллюстрирует применение белка как противоядия при отравлении солями тяжелых металлов.

  • Открытие аминного азота в белках

[3]

Описание опыта. В сухую пробирку помещают немного сухого белка, например желатины. Прибавляют пятикратное количество натронной извести (смесь едкого натра и гидроксида кальция), перемешивают встряхиванием и подогревают. Выделяется аммиак, вызывающий посинение розовой лакмусовой бумажки, смоченной водой. Одновременно ощущается запах жженого волоса, что всегда наблюдается при сжигании белковых веществ.

  • Открытие серы в белках

[2]

Описание опыта. В пробирку наливают около

0,5 мл раствора уксуснокислого свинца и прибавляют раствор едкого кали до растворения образовавшегося осадка гидроксида свинца. В другую пробирку наливают

2–3 мл раствора белка и приливают такой же объем полученного раствора плюмбита. Нагревают смесь до кипения в течение 2–3 мин. Появление темного окрашивания указывает на образование сульфида свинца.

  • РЕАКЦИЯ НА ПРИСУТСТВИЕ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ a -АМИНОКИСЛОТ В БЕЛКЕ

Качественной реакцией на серосодержащие a -аминокислоты является реакция Фоля. Белки, содержащие остатки цистеина или цистина, также дают эту реакцию.

Описание опыта. В пробирку наливают 10 капель раствора яичного белка и вдвое больший объем 20%-го раствора гидроксида натрия. Содержимое пробирки нагревают до кипения (1–2 мин). К полученному щелочному раствору добавляют 5 капель раствора ацетата свинца(II) и вновь кипятят реакционную смесь. Наблюдается появление серо-черного осадка.

  • РЕАКЦИЯ НА ТРИПТОФАН

Триптофан, реагируя в кислой среде с альдегидами, образует окрашенные продукты конденсации. Например, с глиоксиловой кислотой (являющейся примесью к концентрированной уксусной кислоте) реакция протекает по уравнению:

По аналогичной схеме протекает и реакция триптофана с формальдегидом.

В ходе проведенного исследования мы выявили по литературным источникам имеющуюся информацию о цветных качественных реакциях на белковые аминокислоты; выполнили ряд перечисленных реакций и составили базу данных. Эта база может быть использована в школьной практике как в теоретическом плане, так и в практическом, т. к. мы приводим краткие, но подробные описания выполнения всех опытов.

Из предложенных 18 качественных реакций каждая практически осуществима в школьном курсе химии и имеет важное практическое значение. Сопровождение реакций химическими уравнениями конкретизирует и углубляет знания по биологической и органической химии, особенно знания учащихся специализированных биологических и химических классов.

Использованная литература

Ермаков А.Н., Арасимович В.В., Смирнова-Иконникова М.И., Мирри И.К. Методы биохимического исследования растений. М.,1952, 520 с.
Полянская А.С., Шевелева А.О. Методическая разработка по лабораторным работам: «Аминокислоты» и «Белки». Л., 1976, 37 с.
Пустовалова Л.М. Практикум по биохимии. 1999, 541 с.
Руководство к практическим занятиям по органической химии. Под ред. В.М.Родионова. М., 1954, 111 с.
Соловьев Н.А. Лабораторные работы по биологической химии. Методическая разработка. СПб., 1996, 70 с.
Филиппович Ю.Б., Егорова Т.А., Севастьянова Г.А. Практикум по общей биохимии. М., 1982, 311 с.

Видео (кликните для воспроизведения).

З.Саитов, С.В.Телешов, Б.Харитонцев,
секция «Юный химик» РХО им. Д.И.Менделеева (г. Тобольск)

Источники


  1. Гурвич М. М. Диетология. Полное руководство; Эксмо — Москва, 2013. — 592 c.

  2. Рунова, М. А. Дифференцированные занятия по физической культуре с детьми 5-7 лет / М.А. Рунова. — М.: Просвещение, 2017. — 144 c.

  3. Вечерская, Ирина 100 рецептов блюд, богатых микроэлеметами. Вкусно, полезно, душевно, целебно / Ирина Вечерская. — М.: Центрполиграф, 2013. — 173 c.
Цветные реакции аминокислот и белков
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here