Лабораторна робота №9

Тема. Властивості білків

Мета: набути навиків проведення хімічних реакцій з білками. Здійснити кольорові реакції на білки. Виявити чинники денатурації білка.

Прилади та реактиви: штатив з пробірками, пальник, тигельні щипці, водний розчин яєчного білка (білок одного яйця на 150—200 мл води), концентрована азотна кислота(HNO₃), розчин етилового спирту (С₂Н₅ОН) 10%-ний розчин їдкого натру (NaOH), розчин сульфату міді (CuSO₄), нітрату свинцю

(Pb (NO₃)₂ )

Білки

Білки – це високомолекулярні біополімери побудовані із залишків α - мінокислот

До складу білків входить в основному 20 α - амінокислот.

Білки класифікують за кількома ознаками.

І. За формою молекули — глобулярні(білок молока - казеїн) і фібрилярні(білок шовку-фіброїн).

ІІ. Крім того, білки поділяються залежно від складу на дві великі групи: прості, або протеїни, і складні, або протеїди.

Протеїни — це білки, які у своєму складі мають тільки залишки амінокислот, і тому при гідролізі таких білків кінцевими продуктами є лише амінокислоти..

Протеїди — це білки, які в своєму складі, крім амінокислот, мають ще яку-небудь небілкову групу атомів. До цих білків належать фосфопротеїди, глікопротеїди, ліпопротеїди, хромопротеїди.

ІІІ. За поживною цінністтю білки поділяють на повноцінні – містять залишки всіх незамінних амінокислот (білки м’яса, молока, яєць) та неповноцінні - містять залишки не всіх незамінних амінокислот (білки рослинного походження)

Будова білків.

Практично всі білки побудовані з 20 амінокислот. Амінокислоти з'єднані між собою пептидними зв'язками.

Послідовність амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі називають первинною структурою. Всі білки різняться за первинною структурою.

Первинна структура білка

Вторинна структура - це укладання поліпептидного ланцюга в просторі в об’ємну спіраль, або складчастий шар за рахунок водневих зв’язків між сусідніми витками

Відомо, що існує лише невелика кількість білків, поліпептиди яких перебувають у вигляді лінійних (поліпептидних) ланцюгів. Використовуючи рентгеноструктурні методи дослідження, встановили, що переважна більшість білків має поліпептидні ланцюги, скручені у вигляді α -спіралі, або β -складчсатого шару.

Вторинна структура білка α -спіраль

Вторинна структура білка β -складчатий шар

Така структура підтримується завдяки численним водневим зв'язкам між групами —CO—і—NH—, розміщеними на сусідніх витках спіралі.

Під час скручування поліпептидного ланцюга в спіраль радикали амінокислотних ланок спрямовуються назовні. Це має важливе значення для утворення третинної структури.

Вторинна структура властива для таких білків, як фіброїн (білок шовку), кератин (білок покривної тканини), та деяких інших.

Третинна структура білків — це повна тримірна структура однієї неподільної макромолекули. Під третинною структурою розумують розташування поліпептидного ланцюга у просторі.

Іншими словами, третинна структура— це укладання вторинних структур поліпептидних ланцюгів з утворенням клубків різної форми.

Найважливіший тип зв'язку під час утворення третинної структури — ковалентний зв'язок: за його рахунок формуються дисульфідні містки, що утворюються між двома цистеїновими залишками одного й того ж поліпептидного ланцюга. Дисульфідні містки можуть утворюватися й між цистеїновими залишками різних білкових ланцюгів, утримуючи разом два ланцюги в стабільній структурі. Також важливу роль в утворенні третинної структури відіграють водневі, гідрофобні та йонні зв'язки.

Четвертинна структура білків є вищим рівнем структурної організації. Вона утворюється завдяки асоціації незалежних одиниць третинної структури в комплекс. Ряд білків складається з двох, чотирьох та більшої кількості індивідуальних поліпептидних ланцюгів. Такі ланцюги з власною третинною структурою називаються субодиницями. Взаємне просторове розміщення субодиниць у білковій молекулі і становить четвертинну структуру. Більшість глобулярних білків з молекулярною масою, яка перевищує 50 000, — це олігомерні білки, тобто білки, які складаються з двох чи кількох окремих поліпептидних ланцюгів. Характерний спосіб розташування в просторі олігомерного білка описується його четвертинною структурою.

Прикладом четвертинної структури є волосся, кожне волокно якого складається з кількох білкових молекул, що мають форму спіралі. Ці молекули, згортаючись одна навколо іншої, утворюють складнішу «суперспіраль».

Через наявність різноманітних функціональних груп білок не можна віднести до якогось одного з відомих нам класів органічних сполук; у ньому поєднуються ознаки різних класів,

Так в своєму поєднанні вони дають цілком нову якість. Білок — вища форма розвитку органічних речовин.

Властивості білків.

Складна будова білків зумовлює, природно, і дуже різноманітні їхні властивості.

Одні білки, наприклад білок курячого яйця, розчиняються у воді, утворюючи колоїдні розчини; інші розчиняються у розведених розчинах солей; деякі білки зовсім нерозчинні.

Наявність у молекулах білків (у радикалах амінокислотних ланок) груп —СООН і —NH₂ робить білки амфотерними.

Про важливу властивість білків — здатність гідролізуватися — вже знаємо. Гідроліз проводять під впливом ферментів або нагріванням білка з розчином кислоти чи лугу.

Ось, наприклад, рівняння реакції повного гідролізу одного трипептиду:

Під впливом ряду факторів (нагрівання, дії радіації, навіть сильного струшування) може порушитись конфігурація молекули білка — її вторинна і третинна структура. Цей процес називаєається денатурацією білка. Суть його полягає в руйнуванні водневих зв'язків, сольових та інших містків, які підтримують вторинну і третинну структуру молекули, внаслідок чого вона змінює специфічну просторову форму, дезорієнтується і втрачає свою біологічну дію. Денатурація білка відбувається, коли ми варимо яйця, готуємо їжу.

Сильне нагрівання спричиняє не гільки денатурацію білків, а й розклад їх з виділенням летких продуктів(запах паленого пір’я)

Схема денатурації

білка

Білки дають характерні кольорові реакції, за якими їх можна розпізнати серед інших речовин.

Ксантопротеїнова реакція полягаєв тому, що при нагріванні розчину білка з азотною кислотою з’являється жовте забарвлення (відбувається нітрування бензольних кілець). Цю реакцію можна спостерігати на шкірі рук при необережному поводженні в лабораторії з азотною кислотою.

Біуретовою реакцією називають явище, коли при дії невеликої кількості купрум сульфату в писутності лугу білки забарвлюються в фіолетовий колір.Біуретову реакцію дають всі органічні сполуки, що містять пептидкі зв’язки.

Хід роботи

Дослід 1. Осадження білків солями важких металів.

В дві пробірки налитийте по 1-2мл розчину білка і повільно краплями додайте в одну розчину сульфату міді, в другу- нітрату свинцю. Що спостерігаєте? До цих пробірок додайте велику кількість води. Зробіть висновок.

Дослід 2.Осадження білків спиртом.

До 2мл розчину білка додайте 3 мл етилового спирту. Що спостерігаєте? Чи розчиниться даний осад у воді?

Дослід 3. Ксантопротеїнова реакція на білки.

В пробірку до 1мл розчину білка додайте 5-6 капель концетрованої нітратної кислоти (до утворення білого осаду). Даний осад обережно нагрійте до утворення жовтого забарвлення. Охолодіть його, додайте розчин амоніаку. Забарвлення стане - рожевим. Зробіть висновки.

Дослід 4. Біуретова реакція на білок.

В пробірку налийте 2 мл розчину білка, надлишок їдкого натрію і 1 -2 краплі розбавленого розчину сульфату міді. Що спостерігаєте? Який колір розчину?

Дослід 5. Відкриття сірки в білках.

Налийте в пробірку 1-2 мл розчину білка, додайте 2мл розчин лугу і суміш прокип'ятіть, долийте 2-3 каплі нітрату свинцю. Що спостерігаєте? Зробіть висновок.

Дослід 6.Відкриття нітрогену в білках.

В пробірку налийте білок, додайте міцного розчину лугу, лрокип’ятіть суміш -2хв.(Обернежно!)Який газ виділяється. Визначіть його за запахом, або з допомогою універсального індикаторного паперу.

Контрольні запитання.

1. Чим зумовлена надзвичайна різноманітність білків?

2. До якого класу сполук належать білки?

3. Який хімічній склад білків?
4. Які рівні організації білкової молекули ви знаєте?

6. Чи можна повністю замінити білкову їжу на вуглеводну? Чому?

7. Які фактори денатурації білка ви можете назвати?