с помощью каких реакций можно распознать белки
Как определить белок
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 альбумины. 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 CuSO4, хлориды железа FeCl2, FeCl3, нитрат свинца Pb(NO3)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 H3PO4). 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.
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.
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.
3.8.2. Белки
Белки — высокомолекулярные органические соединения, состоящие из остатков аминокислот, соединённых в длинную цепочку пептидной связью.
В состав белков живых организмов входит всего 20 типов аминокислот, все из которых относятся к альфа-аминокислотами, а аминокислотный состав белков и их порядок соединения друг с другом определяются индивидуальным генетическим кодом живого организма.
Одной из особенностей белков является их способность самопроизвольно формировать пространственные структуры характерные только для данного конкретного белка.
| первичная | последовательность соединения остатков аминокислот |  |
| вторичная |  | |
| третичная |  |
Из-за специфики своего строения белки могут обладать разнообразными свойствами. Например, белки, имеющие глобулярную четвертичную структуру, в частности белок куриного яйца, растворяются в воде с образованием коллоидных растворов. Белки, обладающие фибриллярной четвертичной структурой в воде не растворяются. Фибриллярными белками, в частности, образованы ногти, волосы, хрящи.
Химические свойства белков
Гидролиз
Белок + nH2O => смесь из α-аминокислот
Денатурация
Разрушение вторичной, третичной и четвертичной структур белка без разрушения его первичной структуры называют денатурацией. Денатурация белка может протекать под действием растворов солей натрия, калия или аммония – такая денатурация является обратимой:
Денатурация же протекающая под действием излучения (например, нагрева) или обработке белка солями тяжелых металлов является необратимой:
Так, например, необратимая денатурация белка наблюдается при термической обработке яиц в процессе их приготовления. В результате денатурации яичного белка его способность растворяться в воде с образованием коллоидного раствора исчезает.
Качественные реакции на белки
Биуретовая реакция
Если к раствору, содержащему белок добавить 10%-й раствор гидроксида натрия, а затем небольшое количество 1 %-го раствора сульфата меди, то появится фиолетовое окрашивание.
раствор белка + NаОН(10%-ный р-р) + СuSO4 = фиолетовое окрашивание
Ксантопротеиновая реакция
растворы белка при кипячении с концентрированной азотной кислотой окрашиваются в желтый цвет:
раствор белка + HNO3(конц.) => желтое окрашивание
Chemistry48.Ru
Сайт учителя химии и биологии МБОУ СОШ №2 с.Казаки Елецкого р-на Липецкой обл. Радиной М.В.
В предстоящих нам опытах ограничимся простыми качественными реакциями, которые позволят нам понять характерные свойства белков.
Одну из групп белков составляют альбумины, которые растворяются в воде, но свертываются при длительном нагревании полученных растворов. Альбумины содержатся в белке куриного яйца, в плазме крови, в молоке, в мышечных белках и вообще во всех животных и растительных тканях. В качестве водного раствора белка лучше всего взять для опытов белок куриного яйца.
Можно использовать и сыворотку коровьей или свиной крови. Осторожно нагреем раствор белка до кипения, растворим в нем несколько кристаллов поваренной соли и добавим немного разбавленной уксусной кислоты. Из раствора выпадают хлопья свернувшегося белка.
К, нейтральному или, лучше, к подкисленному раствору белка добавим равный объем спирта (денатурата). При этом тоже осаждается белок.
К пробам раствора белка добавим немного раствора сульфата меди, хлорида железа, нитрата свинца или соли другого тяжелого металла. Образующиеся осадки свидетельствуют о том, что соли тяжелых металлов в больших количествах ядовиты для организма.
Проблема создания синтетической пищи не только для животных, но и для человека — одна из главнейших в современной органической химии. Важнее всего научиться получать именно белки, потому что углеводами нас обеспечивает сельское хозяйство, а увеличить запас пищевых жиров можно хотя бы за счет отказа от использования для технических целей. В нашей стране в этом направлении работает, в частности, академик А. Н. Несмеянов с сотрудниками. Им уже удалось получить синтетическую черную икру, более дешевую, чем природная, и не уступающую ей по качеству.
Сильные минеральные кислоты, за исключением ортофосфорной, осаждают растворенный белок уже при комнатной температуре. На этом основана очень чувствительная проба Геллера, выполняемая следующим образом. Нальем в пробирку азотную кислоту и пипеткой осторожно добавим по стенке пробирки раствор белка так, чтобы оба раствора не перемешивались. На границе слоев появляется белое кольцо выпавшего белка.
Другую группу белков образуют глобулины, которые не растворяются в воде, но легче растворяются в присутствии солей. Их особенно много в мышцах, в молоке и во многих частях растений. Глобулины растений растворяются также в 70 %-ном спирте.
В заключение упомянем еще одну группу белков — склеропротеины, которые растворяются только при обработке сильными кислотами и при этом претерпевают частичное разложение. Из них состоят, в основном, опорные ткани организмов животных, то есть это белки роговицы глаз, костей, волос, шерсти, ногтей и рогов.
Большинство белков можно распознать с помощью следующих цветных реакций. Ксантопротеиновая реакция заключается в том, что проба, содержащая белок, при нагревании с концентрированной азотной кислотой приобретает лимонно-желтую окраску, которая после осторожной нейтрализации разбавленным раствором щелочи переходит в оранжевую. Эта реакция основана на образовании ароматических нитросоединений из аминокислот тирозина и триптофана. Правда, подобную окраску могут давать и другие ароматические соединения.
При проведении биуретовой реакции к раствору белка добавляют разбавленный раствор гидроксида калия или натрия (едкого кали или едкого натра) и затем по каплям раствор сульфата меди. Появляется вначале красноватая окраска, которая переходит в красно-фиолетовую и далее в сине-фиолетовую.
Подобно полисахаридам, белки при длительном кипячении с кислотами расщепляются сначала до низших пептидов, а затем до аминокислот. Последние придают многим блюдам характерный вкус. Поэтому кислотный гидролиз белков притеняется в пищевой промышленности для изготовления заправок для супов.
Урок «Качественное определение белков в продуктах»
• Развивающие:
Создать содержательные и организационные условия для развития у обучающихся:
— умений проводить анализ, синтез и на их основе обобщение и выводы;
— навыков безопасной работы с лабораторным оборудованием и реактивами;
— умения ставить цель и планировать свою деятельность;
— Содействовать осознанию обучающимися ценности изучаемых предметов в профессиональной деятельности.
— Обеспечить развитие умения работать самостоятельно и вдвоем, выслушать мнение одногруппников, доказывать свое мнение ;
Оборудование и реактивы: ящики для реактивов, растворы гидроксида натрия, сульфата меди ( II ), концентрированная азотная кислота, раствор куриного белка, штатив с пробирками, спиртовки, спички, пробиркодержатели, мясной фарш, хлеб, клубень картофеля, молоко (домашнее и магазинное), творог, сметана, отварной горох, гречка, дистиллированная вода.
I. Организационный момент.
Преподаватель профцикла : Здравствуйте ребята! Мы приветствуем также и наших гостей!
II. Сообщение темы и цели урока. (слайд №1)
Преподаватель химии: На предыдущих занятиях по химии мы начали знакомиться с белками и узнали об их строении и функциях в организме
Преподаватель профцикла: А изучая профессиональные модули научились готовить блюда из продуктов, в состав которых входят белки .
Преподаватель химии: Скажите ребята, а что бы вы еще хотели узнать о белках как химических веществах.
(Предполагаемый ответ: Узнать химические свойства белка)
С помощью каких реакций можно определить наличие белка в продуктах)
Преподаватель профцикла: Хорошо, а со стороны технологии приготовления пищи?
(Предполагаемый ответ: Какие изменения происходят с белками при приготовлении пищи?-)
I II . Изучение нового материала:
(Предполагаемый ответ:изменится цвет, плотность, запах, вкус) Преподаватель химии: Причем такие же изменения происходят с белком если на него действовать солями тяжелых металлов, кислотами, спиртами.
И называется этот процесс-денатурация белка . (слайд № 3)
Преподаватель профцикла : А где же это свойство проявляется в технологии приготовления пищи:
Преподаватель химии: А теперь давайте познакомимся с о качественными реакциями на белок. Что значит качественная реакция?
(Предполагаемый ответ: это такая с помощью которой можно распознать вещество)
1. Ксантопротеиновая реакция (на бензольные кольца, содержащиеся в некоторых аминокослотах). Под действием концентрированной HNO3 белки окрашиваются в желтый цвет. Слайд №5
2. Биуретовая реакция (на обнаружение группы –CONH–). Если к небольшому количеству раствора белка прилить немного NaOH и по каплям добавлять раствор СuSO4, то появляется красно-фиолетовая окраска. (слайд №6 )
Преподаватель профцикла : А ели не проводить опыт откуда мы берем информацию о наличии белка в продукте?
(Предполагаемый ответ: из информации на этикетке с составом, там пишут…)
Преподаватель химии: А вот сейчас вы сами попробуете определять наличие белка и его относительное количество в продуктах- этим займется группы лаборантов. А группа других экспертов будет изучать наличие белка по информации, данной производителем.
(выполнение работы в парах по вариантам по инструктивным картам)
Группа экспертов- лаборантов :
Инструктивная карта: К небольшому количеству выданного продукта прилить немного NaOH и по каплям добавлять раствор СuSO4.
Вариант № 1: молоко домашнее и магазинное
Вариант №5: Мясо, кубик бульонный Магги
Вариант №7: Картофель сырой
2 Группы экспертов- теоретиков :
Изучить состав выданных продуктов обозначенный производителем, подтвердить или опровергнуть выводы лаборантов.
Содержание белка в 100г продукта, г
Обсуждение результатов. Выводы:
Преподаватель химии: (обращается к преподавателю профцикла) Получается, что большим по количеству белка является животная пища. Может тогда вообще отказаться от растительных белка и есть мясо вместо каш?
(Предполагаемый ответ: №1 Животные и растительные белки усваиваются организмом неодинаково. Если белки молока, молочных продуктов, яиц усваиваются на 96%, мяса и рыбы – на 93–95%, то белки хлеба – на 62–86%, овощей – на 80%, картофеля и некоторых бобовых – на 70%. Однако смесь этих продуктов биологически более полноценная.
Важное значение имеет также кулинарная обработка продуктов. При умеренном нагревании пищевых продуктов, особенно растительного происхождения, усвояемость белков несколько возрастает. При интенсивной тепловой обработке усвояемость снижается.
Преподаватель химии: Спасибо!
1. Почему при отравлении людей солями тяжелых металлов: Нg, Аg, Си, Рb и др. в качестве противоядия используют яичный белок?
(Ионы тяжелых металлов, попавшие в организм, в желудочно-кишечном тракте связываются с белками в нерастворимые соли и выводятся наружу, не успев причинить вреда (вызвать денатурацию) белкам, из которых построен организм человека).
2. Почему при тепловой обработке мяса и рыбы происходит уменьшение массы готовой продукции?
( Под действием температуры происходит изменение вторичной, третичной и четвертичной структур белковой молекулы (денатурация). Первичная структура, а, следовательно, и химический состав белка не меняются. При денатурации белки теряют влагу (разрушаются водородные связи), что приводит к уменьшению массы готового продукта.)
Что нам удалось узнать?
Что было самыми интересным сегодня?
Кто хочет кого-нибудь похвалить?
VI . Дз. Решить задачу : Известно, что для взрослого человека необходимо 1,5 г белка на 1 кг массы тела в день. Зная свою массу, определите суточную норму потребления белка для своего организма .
С помощью каких реакций можно распознать белки
Автор: Катранжи Оксана Васильевна
Организация: МБОУ СОШ №4
Населенный пункт: Краснодарский край, Красноармейского р–на, ст–ца Полтавская
Сценарий урока.
Урок 13. Биология 10 класс (углубленный уровень)
Тема: Лабораторная работа 5 «Обнаружение белков, углеводов, липидов с помощью качественных реакций».
Тип урока: урок лабораторной работы.
Цель урока: изучить примеры качественных реакций на белки, углеводы и липиды растительных и животных тканей.
Задачи:
— образовательная: изучить примеры качественных реакций на белки, углеводы и липиды растительных и животных тканей; провести л абораторную работу 5 « Обнаружение углеводов, липидов с помощью качественных реакций», сделать выводы по проделанной работе;
— развивающая: развивать стремление к познанию химического строения живых организмов;
— воспитательная: воспитывать у учащихся навыки самостоятельного поиска информации, ее интерпретации, планирования и выполнения эксперимента.
Продолжительность урока составляет 45 минут.
Для дистанционной формы обучения необходимо использовать ссылки на видео из сети интернет с указанными в ходе работ опытами (или видеосъемки опытов, сделанные учителем в кабинете биологии), а так же дополнительные материалы: таблица качественных реакций на основные классы органических соединений, инструкция по проведению лабораторной работы, инструкция по технике безопасности.
Форма работы учащихся: групповая (задания распределяются по 2 группам), парная (химический эксперимент выполняется парой учащихся, сидящих за одной партой) и индивидуальная (заполнение таблицы с результатами эксперимента и написанием выводов).
Планируемые образовательные результаты:
Предметные
Коммуникативные
Личностные
— различать неорганические и органические вещества клетки, объяснять их значение для организма.
— наблюдать демонстрацию опытов учителем, научится воспроизводить эти опыты самостоятельно, анализировать их результаты;
— анализировать представленную в параграфе учебника информацию о качественных реакциях на органические вещества, делать выбор в пользу той, или иной реакции;
— формировать умение работы с наглядным материалом и лабораторным оборудованием;
— формировать умение делать выводы.
— знать и соблюдать правила поведения в кабинете биологии во время выполнения лабораторной работы.
-излагать свое мнение в монологе, аргументируя его, уметь вести диалог;
уметь корректировать свое мнение, понимать позицию оппонента, признавать свои погрешности и недочеты;
— работать в группах или парах.
— формировать познавательные установки и мотивы, направленные на изучение живой природы;
— формировать понимание важности точки зрения товарища по группе;
— научить ставить групповой успех выше личного, сопереживать успеху и неудачам товарищей.
Урок способствует формированию у учеников следующих УУД:
Познавательные
Регулятивные
Личностные
— находить достоверную информацию, необходимую для решения задач;
— анализировать и обобщать учебный материал;
— устанавливать причинно-следственные связи.
— формировать умение классифицировать различные органические вещества и уметь распознавать их в тканях растительных и животных организмов.
— определять цель, проблему в деятельности;
-выбирать средства достижения цели;
— работать по учебному плану.
— уметь корректно вести диалог, уважать мнение товарища, но уметь отстаивать свою позицию;
— вырабатывать уважительно-доброжелательное отношение к окружающим.
Ход урока.
I. Организационный момент (6 мин).
Записать в тетради тему лабораторной работы. Постановка цели и выдвижение рабочей гипотезы. Распределение учащихся по рабочим группам. Инструктаж по технике безопасности.
Знакомство с инструкцией по технике безопасности перед выполнением лабораторной работы. Учащиеся расписываются в журнале инструктажей.
Постановка цели. Определить с помощью цветных реакций наличие белков, жиров (липидов) и углеводов в исследуемых образцах.
Выдвижение гипотезы. Присутствие белков, жиров (липидов) и углеводов в биологических объектах или растворах можно определить с помощью цветных реакций, протекание которых обусловлено наличием в исследуемых объектах специфических групп и связей.
Класс делится на две рабочие группы.
Учащиеся с помощью учителя ставят перед собой цель выполняемой на уроке части проекта, намечают задачи, выполнение которых приведет к поставленной цели, знакомятся с инструкцией по проведению лабораторной работы, разбивают проект на этапы последовательных действий, определяют, какие именно реакции будут использовать в ходе работ, распределяют обязанности членов группы, анализируют по итогам работы полученный продукт проекта.
II. Актуализация новых знаний у учащихся – теоретическая подготовка к выполнению л абораторной работы 5 «Обнаружение белков, углеводов, липидов с помощью качественных реакций» (6 мин.)
III. Практическое применение полученных знаний – выполнение л абораторной работы 5 «Обнаружение белков, углеводов, липидов с помощью качественных реакций» (18 мин.)
Лабораторное оборудование: водяная баня, спиртовки, штативы лабораторные, штативы с пробирками, мерные стаканчики, стеклянные палочки, пипетки, пинцеты, фарфоровая ступка с пестиком, фильтровальная бумага, чашки Петри, спички.
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 % и 30% раствор гидроксида натрия; 1 % раствор сульфата меди; 1 % раствор ацетата свинца; концентрированная азотная кислота; 1 % раствор крахмала, 20% серная кислота, 1% раствор йода, 1 % раствор сахарозы и глюкозы, 5 % раствор сульфата меди, аммиачный раствор оксида серебра, жир растительный, вода, 2 % раствор Co(NO3)2, этанол, семена подсолнечника, крахмальный клейстер, мука, клубень картофеля.
1 группа.
Ход работ.
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.
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:
Данную работу необходимо выполнять в вытяжном шкафу, соблюдая особую осторожность!
Выполняет 1 ученик от группы под руководством учителя.
Задание 3. Обнаружение и эмульгирование жиров (липидов).
Лецитин, входящий в состав желтка куриного яйца, относится к фосфолипидам. Он не растворяется в воде (в отличие от белка куриного яйца), но растворяется в теплом этиловом спирте. Исходя из этого, предположите, каким образом можно обнаружить лецитин в сыром желтке.
Возможен выбор получения устойчивой эмульсии жиров с добавлением белка, или КОН.
Ход работ.
Задание 1. Качественные реакции на глюкозу.
Глюкоза является альдегидоспиртом, так как имеет в составе молекулы как альдегидную группу, так и гидроксогруппы. Качественными реакциями на обнаружение глюкозы могут служить реакции на многоатомные спирты и альдегиды.
Примечание: в качестве качественной реакции на глюкозу учащиеся могут выбрать реакцию «серебряного зеркала» с аммиачным раствором оксида серебра, или же реакцию с гидроксидом меди без нагревания.
Задание 2. Качественная реакция на сахарозу.
Примечание: е сли добавить к сахарозе раствор кислоты, то образовавшаяся в результате реакции глюкоза даст реакцию при нагревании – выпадение осадок оксида меди (I) кирпично–красного цвета.
Задание 3. Обнаружение крахмала..Качественнная реакция на крахмал.
IV. Закрепление материала – оформление результатов работы и написание выводов (10 мин.)
Оформите проведенные исследования в виде таблицы.
Протекающие реакции (уравнение, или название)
V. Рефлексия, домашнее задание (5 мин).
Рефлексия. Учащиеся обсуждают успешность и результаты выполненных групповых проектов с учителем и делают выводы, что такие классы органических веществ, как белки и углеводы, можно обнаружить при помощи нескольких вариантов качественных химических реакций. Выбор учащимися реакций для проекта определяется их трудоемкостью и имеющимися реактивами. Например, реакция «серебряного зеркала» на наличие альдегидной группы в молекуле глюкозы требует дорогостоящих реактивов и достаточно трудоемка, в отличие от реакции, в которой гидроксид меди реагирует с глюкозой, как с многоатомным спиртом.
Домашнее задание: параграф 6, вопросы 1-4 на стр. 48-49, подготовить сообщение на темы «Функции липидов».
1. Структурная функция. 2. Энергетическая функция. 3. Функция терморегуляции. 4. Запасающая функция.
5. Регуляторная функция.
Карта оценки метапредметных результатов: умение формулировать исследовательскую цель, делить цель на ряд последовательных задач, планировать путь достижения результата, выбирать оптимальный вариант решения задачи.
Умение формулировать исследовательскую цель, делить цель на ряд последовательных задач, планировать путь достижения результата.
— совместно с учителем в состоянии поставить перед собой цель выбранного проекта;
— демонстрирует понимание совокупности действий, необходимых для выполнения этой цели;
— способен в хронологической последовательности выполнить все необходимые этапы проекта, чтобы достигнуть поставленной цели;
— способен дать описание продукта, который должен быть получен в результате выполнения проекта.
— в состоянии самостоятельно поставить ряд конкретных практических задач, поэтапное выполнение которых приведет к достижению поставленной в проекте цели;
— контролирует соблюдение последовательности действий и точность выполнения отдельных экспериментов;
— дает полную характеристику своей деятельности на каждом пройденном этапе;
-анализирует полученный результат, сравнивая с предполагаемым описанием продукта, который должен быть получен в результате выполнения проекта.
-самостоятельно определяет, какие действия следует предпринять для решения поставленных задач;
-анализирует имеющиеся ресурсы для выполнения поставленных задач, способен предложить свою стратегию достижения цели на основе анализа имеющихся в распоряжении альтернатив;
-делает выбор в пользу того, или иного метода (технологии), применяемого при решении задач, опираясь на мнение учителя и товарищей по группе;
-в процессе работы над заданием корректирует план на основании оценки промежуточных результатов;
-способен прогнозировать последствия появления продукта.