Белок - самая важная составная часть пищи - основа всего живого, строительный материал всякого организма. Тысячи исследователей во всем мире работают с белком, изучают его свойства. Конечно, в наших опытах мы не откроем ничего нового. Но, говорят, лиха беда начало...
Первый опыт - качественная реакция на белок, т. е. такая реакция, которая позволит нам уверенно судить - белок перед нами или нет. Таких реакций несколько. Ту, которую мы проведем, называют биуретовой . Для нее нам потребуются растворы стиральной соды (или едкого натра) и медного купороса.
Приготовьте несколько растворов, которые, как можно предположить, содержат белок. Пусть это будет мясной или рыбный бульон (желательно процеженный через марлю), отвар каких-либо овощей или грибов и др. Растворы налейте в пробирки примерно наполовину. Затем прибавьте немного раствора щелочи - едкого натра или стиральной соды (раствор соды желательно прокипятить и остудить). Наконец, добавьте голубого раствора медного купороса. Если в испытуемом отваре действительно есть белок, то окраска сразу станет фиолетовой. Про такие реакции говорят, что они характерные . Они идут только в том случае, если в растворе действительно есть белок. Для контроля поставьте опыт с лимонадом или с минеральной водой.
Всем известно, что при нагревании белок свертывается и переходит в нерастворимую форму - сырое яйцо становится крутым. Это явление называют денатурацией белка. Каждая хозяйка знает: чтобы приготовить вкусный бульон, надо нарезанное мясо положить в холодную воду. А когда хотят приготовить отварное мясо, то большие куски опускают в кипяток. Есть ли в этом химический смысл? Попробуем разобраться.
Налейте и пробирку холодной воды, опустите в нее немного сырого рубленого мяса и нагрейте. По мере нагревания образуются (и в большом количестве) серые хлопья. Это свернувшийся белок, пена, которую снимают шумовкой, чтобы не портила вид и вкус бульона. При дальнейшем нагревании растворимые в воде вещества постепенно переходят из мяса в раствор. Эти вещества называют экстрактивными, потому что они извлекаются из мяса при его экстракции кипящей водой (проще говоря, при варке бульона). Они-то, в первую очередь, и придают бульону характерный вкус. А мясо, лишившись этих веществ, становится менее вкусным.
В другой пробирке воду вскипятите заранее и положите сырое мясо уже в кипяток. Как только мясо соприкоснется с водой, оно моментально станет серым, зато хлопьев образуется очень мало. Тот белок, что находился на поверхности, под действием высокой температуры сразу свернулся и закупорил многочисленные поры, которые пронизывают мясо. Экстрактивные вещества, и белки в том числе, уже не могут перейти в раствор. Значит, они остаются внутри мяса, придавая ему хороший вкус и аромат. А бульон, разумеется, получается несколько хуже.
Белок денатурируется (свертывается) не только при нагревании. Налейте в пробирку чуть-чуть свежего молока и капните одну-две капли уксуса или раствора лимонной кислоты. Молоко тут же скиснет, образуя белые хлопья. Это свертывается молочный белок. Кстати, без такой реакции не приготовить творога, и не случайно творог так полезен - в него переходит почти весь молочный белок.
Когда молоко оставляют в теплом месте, то его белок тоже свертывается, но уже по иной причине- это работают молочнокислые бактерии. Их известно очень много, и все они вырабатывают молочную кислоту, даже если питаются не молоком, а, скажем, соком капусты. Профильтруйте немного скисшего молока и прибавьте к сыворотке несколько капель какого-нибудь самодельного индикатора. Цвет индикатора покажет, что в растворе есть кислота. Эта кислота - молочная, ее же можно обнаружить и в капустном, и в огуречном рассоле,
В состав некоторых белковых молекул входит, помимо углерода, водорода, кислорода и азота, еще и сера. В этом можно убедиться на опыте. Немного яичного белка поместите в пробирку с раствором едкого натра или стиральной соды и, нагрев пробирку, добавьте в нее немного раствора основного ацетата свинца Рb(СН 3 СОО) 2 * 3Н 2 O - свинцовой примочки, которая продается в аптеках. Если содержимое пробирки почернеет, значит, сера есть: это образуется сульфид свинца PbS, вещество черного цвета.
И в заключение приготовим настоящий белковый клей - казеиновый, которым пользуются по сей день, несмотря на обилие синтетических клеев. Казеин - это основа творога, а если так, то клей мы будем делать из молока, точнее, из его белковых веществ,
Отфильтруйте простоквашу от сыворотки. То, что осталось на фильтре, несколько раз промойте водой, чтобы удалить растворимые примеси, и высушите. Потом промойте полученную массу бензином и высушите вновь; это нужно для того, чтобы избавиться от молочного жира (он растворяется в бензине). Когда масса станет совсем сухой, измельчите ее в ступке - получится порошок казеина.
Сделать из него клей совсем просто - смешать порошок с нашатырным спиртом и водой в отношении 1:1:3. Конечно, вы захотите испытать клей. Попробуйте склеить им какие-нибудь деревянные или керамические предметы, потому что для этих материалов казеиновый клей особенно хорош.
О. Ольгин. "Опыты без взрывов"
М., "Химия", 1986
Цель работы: доказать присутствие в биологических объектах таких важных органических соединений, как белки, липиды, углеводы
Ход работы:
1 Определение глюкозы в виноградном соке
К 2 см3 виноградного сока добавьте 1 см3 раствора едкого натра и 3 капли раствора сульфата меди. Нагрейте до кипения.
Аналитический эффект: наблюдается образование желтого осадка Cu(OH)2, который при дальнейшем нагревании переходит в красный осадок Cu2О.
2 Реакция крахмала с йодом
К 2 мл раствора крахмала прибавляют 1–2 капли раствора Люголя. Раствор окрашивается в синий цвет. Затем нагревают. Окраска исчезает, но окраска вновь появляется при охлаждении.
3. Физико-химические свойства жиров
Взять 2 пробирки. В первую налить 2мл дистиллированной воды, во вторую – спирта. В каждую пробирку налить по 5 капель растительного масла. Все пробирки хорошо взболтать и отметить растворение жира в разных веществах.
4. Эмульгирование жиров
Взять 2 пробирки. В каждую из них налить по 3 мл дистиллированной воды и свежее растительное масло. Во вторую пробирку добавить несколько капель 10% раствора соды Na2CO3. Все пробирки закрывают, тщательно взбалтывают. Оставляют на 5 мин стоять и наблюдают стойкость эмульсии.
5. Определение непредельности жира
В пробирку внести 0,5-1г масла, прилить 2 капли КМnО4 и тщательно взболтать. Происходит обесцвечивание перманганата.
6. Биуретовая реакция на определение пептидной связи
В пробирку внести 5 капель 1%-ного раствора яичного белка, 3 капли 10-%- ного раствора NaOH и одну каплю 1%-ного раствора CuSO4 и перемешать. Содержимое пробирки приобретает сине-фиолетовое окрашивание.
7. Ксантопротеиновая реакция
К 5 каплям 1%-ного раствора яичного белка приливают 3 капли концентрированной азотной кислоты (осторожно!) и нагревают. Появится осадок желтого цвета. После охлаждения в пробирку добавьте 5-10 капель 10%-ного раствора NaOH до появления оранжевого окрашивания (оно связано с образованием натриевой соли этих нитросоединений).
8. Свертывание белков при нагревании
В пробирку нальем немного раствора белка. Нагреем раствор до кипения. Раствор мутнеет, белок выпадает в виде хлопьев. Свертывание белков при кипении - процесс необратимого осаждения, белковые молекулы меняют свою структуру.
9. Осаждение белков солями тяжелых металлов, спиртом, серной кислотой
В две пробирки приливаем раствор белка. В первую пробирку добавляют раствор сульфата меди (II), во вторую – раствор нитрата серебра. В обеих пробирках выпадают осадки. Соли тяжелых металлов осаждают белки из растворов, образуя с ними нерастворимые в воде солеобразные соединения.
К раствору белка прибавляем немного этилового спирта. Раствор мутнеет. При действии спирта происходит денатурация белка – разрушение его структуры.
К раствору белка прибавляем немного серной кислоты. Выпадает осадок. При действии серной кислоты происходит денатурация белка – разрушение его структуры.
Отчет по лабораторной работе оформите в виде таблицы (каждый опыт отдельно)
Исходные веществаЧто делали?Что наблюдали?Выводы, уравнения реакцииЦветные реакции на белки
Присутствие белков в биологических объектах или растворах можно определить с помощью цветных реакций, протекание которых обусловлено наличием в белке специфических групп и пептидных связей.
Реактивы: водный раствор яичного белка (белок одного куриного яйца отделяют от желтка, растворяют в 15–20-кратном объеме дистиллированной воды, затем раствор фильтруют через марлю, сложенную в 3–4 слоя, и хранят в холодильнике;10 %-й раствор гидроксида натрия; 30 %-й раствор гидроксида натрия; 1 %-ный раствор сульфата меди; 1 %-й раствор ацетата свинца; концентрированная азотная кислота; 0,5 %-й раствор нингидрина.
Оборудование : пробирки; водяная баня или спиртовка.
Задание 1. Биуретовая реакция.
В щелочной среде белки, а также продукты их гидролиза – пептиды дают фиолетовое или красно-фиолетовое окрашивание с солями меди. Реакция обязана наличию пептидных связей в белках:
Интенсивность окраски зависит от длины полипептида.
Ход работы
- В пробирку налейте 5 капель раствора яичного белка, затем 10 капель 10 %-го раствора щелочи.
- Добавьте 1–2 капли раствора сульфата меди, смесь перемешайте. Появляется красно-фиолетовое окрашивание.
Задание 2. Ксантопротеиновая реакция.
Реакция характерна для некоторых ароматических аминокислот (фенилаланина, тирозина, триптофана), а также для пептидов, их содержащих. При действии азотной кислоты образуется нитросоединение желтого цвета. Далее нитропроизводные могут реагировать со щелочью с образованием натриевой соли, имеющей желто-оранжевое окрашивание:
Ход работы
Данную работу необходимо выполнять в вытяжном шкафу, соблюдая особую осторожность!
- В пробирку налейте 5 капель раствора яичного белка и ОСТОРОЖНО по стенке прибавьте 3–4 капли концентрированной азотной кислоты.
- Смесь осторожно нагрейте. Выпадает осадок, который окрашивается в желтый цвет.
- После охлаждения в пробирку ОСТОРОЖНО по стенке прилейте 10 капель 30 %-го раствора NaOH, желтая окраска переходит в оранжевую.
Задание 3 . Реакция на серусодержащие аминокислоты (реак ция Фоля).
В остатках серусодержащих аминокислот цистеина и цистина сера при щелочном гидролизе отщепляется, образуя сульфиды. Сульфиды, взаимодействуя с ацетатом свинца, образуют осадок сульфида свинца черного или буро-черного цвета.
Ход работы
- В пробирке смешайте 5 капель раствора яичного белка, 5 капель 30 %-го раствора щелочи и 2 капли раствора ацетата свинца.
- Смесь осторожно нагрейте на спиртовке до кипения и кипятите. Через некоторое время появляется буровато-черное или черное окрашивание.
Задание 4 . Нингидриновая реакция.
Реакция характерна для аминогрупп в α-положении и обусловлена наличием α-аминокислот в молекуле белка. При нагревании белка с водным раствором нингидрина аминокислоты окисляются и распадаются, образуя двуокись углерода, аммиак и соответствующий альдегид. Восстановленный нингидрин конденсируется с аммиаком и окисленной молекулой нингидрина, образуя соединение фиолетово-синего цвета:
Ход работы
В пробирку вносят 5 капель 1 %–го раствора яичного белка, добавляют по 3 капли 0,5 %-го раствора нингидрина и нагревают до кипения. Через 2–3 минуты появляется розовое, красное, а затем сине-фиолетовое окрашивание.
Оформление результатов
Оформите проведенные исследования в виде таблицы.
Ход работы:
Оформите в тетради(в клетку) проведённый опыт:
Опыт « Определение белка в клетке».
Цель: научиться…..(продолжите).
Оборудование: стаканчик с водой, мука в марле, ножницы.
Ход работы:
1. Опустите завёрнутую в марлю муку в стакан с водой на полминуты. Выньте, разрежьте нитку на марле, разверните и потрогайте полученное тесто пальчиком. Напишите в этом пункте
что наблюдаете? (« Если мокрую муку потрогать, то на ощупь она будет …?.... , …?.....»)
2. Найдите в учебнике: какое вещество обладает такими качествами? Сделайте вывод: какое органическое вещество вы обнаружили. («Вывод: это вещество - ….?.... (…….) .»)
3. Найдите в учебнике и запишите в этом пункте значение в клетке вашего органического вещества. (« Значение: …….. .»)
Оформите в тетради(в клетку) проведённый опыт:
Опыт « Определение белка в клетке».
Цель: научиться…..(продолжите).
Оборудование: стаканчик с водой, мука в марле, ножницы.
Ход работы:
1. Опустите завёрнутую в марлю муку в стакан с водой на полминуты. Выньте, разрежьте нитку на марле, разверните и потрогайте полученное тесто пальчиком. Напишите в этом пункте
что наблюдаете? (« Если мокрую муку потрогать, то на ощупь она будет …?.... , …?.....»)
2. Найдите в учебнике: какое вещество обладает такими качествами? Сделайте вывод: какое органическое вещество вы обнаружили. («Вывод: это вещество - ….?.... (…….) .»)
3. Найдите в учебнике и запишите в этом пункте значение в клетке вашего органического вещества. (« Значение: …….. .»)
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Презентация содержит материал для интегрированного урока химии и биологии по теме"Белки, их состав, свойства и биологические функции". На слайдах представлены вопросы для самостоятельной работы учащих...
Биосинтез белков в живой клетке
Задачи и цели урока:Продолжить формирование знаний об основных процессах метаболизма; охарактеризовать два этапа биосинтеза белка – трансляцию и транскрипцию. Задачи: Вспомнить значение б...
Конспект урока по технологии проблемного обучения "Биосинтез белка в живой клетке"
Конспект урока "Биосинтез белка в живой клетке" разработан с использованием технологии проблемного обучения. На уроке учащиеся повторяют свойства генетического кода, процесс транскрипции, знакомятся с...
Альбумины
Альбумины
Действие на белок солей тяжёлых металлов
Существуют несколько несложных способов, как определить белок . Для этого воспользуемся некоторыми его характерными свойствами.
Одна из групп, на которые разделяются все существующие белки – это белки . Эта группа наиболее распространена и наиболее известна. К альбуминам относится белок из куриных яиц, содержится в крови человека и животных, а также в растениях, мышцах и молоке.
Чтобы определить эту группу белка, воспользуемся её свойствами растворимости в воде. Если альбумины нагревать – они изменяют свою структуру, то есть «сворачиваются».
Итак, попробуем определить белок . Используем, например, сыворотку коровьей крови или яичный сырой белок. Поместим его в кастрюльку, можно разбавить водой и буден нагревать на медленном огне до кипения. Растворим немного соли в белковом растворе и прильём немного Оцет (уксусную кислоту).
В результате реакции увидим, что из раствора будут выпадать белые хлопья.
Определить белок можно и другим простым способом: белок изменяют структуру под воздействием спирта, поэтому достаточно к белковому раствору прилить такой же объём спирта. Так же, как и в предыдущем случае, мы увидим выпадение белка в виде белых хлопьев.
А вот следующий интересный опыт можно назвать ещё и полезным. Определить белок можно, используя соли тяжёлых металлов. Например, соль меди, железа, свинца (медный купорос CuSO 4 , хлориды железа FeCl 2 , FeCl 3 , нитрат свинца Pb(NO 3) 4 и др.). Если к водному раствору белка добавить одну (или несколько) таких солей, то выпадает осадок химического соединения белка с тяжёлым металлом. Для нашего организма, да и для организма животных соли тяжёлых металлов – ядовитые вещества, способствующие разрушению белка!
Определить белок также можно с помощью действия не него минеральных кислот (кроме ортофосфорной H 3 PO 4). Если в пробирку налить азотную кислоту, а затем, осторожно, по стенке пробирки капнуть раствор белка, то по окружности стенки пробирки образуется белое кольцо выпавшего белка.
Ещё одна группа белков, называемая глобулинами – в отличии альбуминов не - растворяется в воде. Глобулины хорошо растворимы, если в растворе присутствуют соли. Содержатся глобулины в некоторых частях растений, молоке и мышцах живых организмов. К тому же установлено, что глобулины, выявленные в растениях, растворяются в 70% спирте!
И ещё одна группа белков – склеропротеины , к которым относятся ткани живых организмов, например, ногти, волосы, роговица глаза, а также костные ткани, рога животных и шерсть. Склеропротеины не растворяются в воде и не растворяются в спирте, но при их обработке сильными растворами кислот они приобретают способность растворяться, при этом частично разлагаться.
Глобулины
и склеропротеины
можно определить с помощью ксантопротеиновой реакции
. Это цветная реакция определения белка, при которой, если нагреть пробу, содержащую белок, то проба изменит цвет на жёлтый. Затем при нейтрализации кислоты щёлочью цвет поменяется на оранжевый.
Такую реакцию, возможно, некоторым уже приходилось наблюдать на собственном опыте, когда на кожу попадала азотная кислота.
Следующая реакция по определению белка - биуретовая , которая заключается в добавлении разбавленного раствора натриевой или калиевой щёлочи к раствору белка. В тот же раствор необходимо добавить несколько капель раствора медного купороса. Наблюдаем изменение цвета раствора на красный, затем фиолетовый и сине-фиолетовый.
Если белок длительно нагревать в растворе кислот, то он будет расщепляться на составляющие – пептиды, затем до составляющих его аминокислот, что применяют в промышленности для приготовления приправ к пище.
