Осаждение белков при нагревании уравнение реакции

Осаждение белков при нагревании уравнение реакции

Реакции осаждения белков

4. Реакции осаждения белков

Белки в растворе и соответственно в организме сохраняются в нативном состоянии за счет факторов устойчивости, к которым относятся заряд белковой молекулы и гидратная оболочка вокруг нее. Удаление этих факторов приводит к склеиванию молекул белков и выпадению их в осадок. Осаждение белков может быть обратимым и необратимым в зависимости от реактивов и условий реакции. В клинической лабораторной практике реакции осаждения используют для выделения альбуминовой и глобулиновой фракций белков плазмы крови, количественной характеристики их устойчивости в плазме, обнаружения белков в биологических жидкостях и освобождения от них с целью получения без белкового раствора.

Под действием факторов осаждения белки выпадают в осадок, но после прекращения действия (удаления) этих факторов белки вновь переходят в растворимое состояние и приобретают свои нативные свойства. Одним из видов обратимого осаждения белков является высаливание.

Высаливание. Насыщенным раствором сульфата аммония осаждается альбуминовая фракция белков, полунасыщенным раствором — глобулиновая фракция.
Сущность реакции заключается в дегидратации молекул белка.

1) неразведенный яичный белок;

2) насыщенный раствор сульфата аммония;

3) NaOH, 10% раствор,

4) CuSO 4 , 1% раствор;

5) дистиллированная вода;

6) сульфат аммония в порошке.

Ход определения. В пробирку наливают 30 капель неразведенного яичного белка и добавляют равное количество насыщенного раствора сульфата аммония. Содержимое пробирки перемешивают. Получают полунасыщенный раствор сульфата аммония, при этом глобулиновая фракция осаждается, а альбуминовая остается в растворе. Последнюю отфильтровывают, затем смешивают с порошком сульфата аммония до тех пор пока не прекратится растворение соли, при этом выпадает осадок — глобулины.

Необратимое осаждение белков.

Необратимое осаждение белков связано с глубокими нарушениями структуры белков (вторичной и третичной) и потерей ими нативных свойств. Такие изменения белков можно вызвать кипячением, действием концентрированных растворов минеральных и органических кислот, солями тяжелых металлов.

Осаждение при кипячении.

Белки являются термолабильными соединениями и при нагревании свыше 50-60 градусов С денатурируются. Сущность тепловой денатурации заключается в разрушении гидратной оболочки, разрыве стабилизирующих белковую глобулу связей и развертывании белковой молекулы. Наиболее полное и быстрое осаждение происходит в изоэлектрической точке (когда заряд молекулы равен нулю), поскольку частицы белка при этом наименее устойчивы. Белки, обладающие кислыми свойствами, осаждаются в слабокислой среде, а белки с основными свойствами — в слабощелочной. В сильнокислых или сильнощелочных растворах денатурированный при нагревании белок в осадок не выпадает, т.к. его частицы перезаряжаются и несут в первом случае положительный, а во втором — отрицательный заряд, что повышает их устойчивость в растворе.

1) яичный белок, 1% раствор;

2) уксусная кислота, 1% и 10% растворы;

3) NaOH, 10% раствор.

Ход определения. В 4 пронумерованные пробирки приливают по 10 капель раствора яичного белка. Затем 1-ю пробирку нагревают до кипячения, при этом раствор мутнеет, но т.к. частицы денатурированного белка несут заряд, они в осадок не выпадают. Это связано с тем, что яичный белок имеет кислые свойства (его изоэлектрическая точка 4,8) и в нейтральной среде заряжен отрицательно; во вторую пробирку добавляют 1 каплю 1% раствора уксусной кислоты и нагревают до кипячения. Белок выпадает в осадок, т.к. его раствор приближается к изоэлектрической точке и белок теряет заряд (один из факторов устойчивости белка в растворе); в 3-ю пробирку добавляют 1 каплю 10% раствора уксусной кислоты и нагревают до кипения. Осадка не образуется, т.к. в сильнокислой среде частицы белка приобретают положительный заряд (сохраняется один из факторов устойчивости белка в растворе); в 4-ю пробирку наливают 1 каплю раствора NaOH, нагревают до кипения. Осадок не образуется, поскольку в щелочной среде отрицательный заряд белка увеличивается.

Осаждение концентрированными минеральными кислотами.

Концентрированные кислоты (серная, хлористоводородная, азотная и др.) вызывают денатурацию белка за счет удаления факторов устойчивости белка в растворе (заряда и гидратной оболочки). Однако при избытке хлористоводородной и серной кислоты выпавший осадок денатурированного белка снова растворяется. По-видимому, это происходит в результате перезарядки молекул белка и частичного их гидролиза. При добавлении избытка азотной кислоты растворения осадка не происходит. Вот почему для определения малых количеств белка в моче при клинических исследованиях применяется азотная кислота.

1) яичный белок,1% раствор;

2) концентрированная серная кислота;

3) концентрированная хлористоводородная кислота;

4) концентрированная азотная кислота.

Ход определения. В три пробирки наливают по 5 капель концентрированной серной, хлористоводородной и азотной кислот. затем, наклонив пробирку под углом 45 градусов, осторожно по стенке наслаивают такой же объем яичного белка. На границе двух слоев появляется осадок белка в виде белого кольца. Осторожно встряхивают пробирки, наблюдают растворение белка в пробирках с серной и хлористоводородной кислотами, в пробирке с азотной кислотой растворения белка не происходит.

Осаждение органическими кислотами.

Трихлоруксусная кислота осаждает только белки, а сульфосалициловая осаждает не только белки, но и высокомолекулярные пептиды. Сульфосалициловой кислотой пользуются при определении белка в моче.

1) яичный белок, 1% раствор;

2) трихлоруксусная кислота, 10% раствор;

3) сульфосалициловая кислота, 10% раствор.

Ход определения. В две пробирки вносят по 5 капель раствора белка. В одну из них прибавляют 2 капли сульфосалициловой кислоты, а в другую — 5 капель трихлоруксусной кислоты. В пробирках выпадает осадок белка.

Осаждение белка солями тяжелых металлов.

Белки при взаимодействии с солями свинца, меди, ртути, серебра и других тяжелых металлов денатурируются и выпадают в осадок. Однако при избытке некоторых солей наблюдается растворение первоначально образовавшегося осадка. Это связано с накоплением ионов металла на поверхности денатурированного белка и появлением положительного заряда на белковой молекуле.

1) яичный белок, 1% раствор;

2) сульфат меди, 10% раствор;

3) ацетат свинца, 5% раствор;

4) нитрат серебра, 5% раствор.

Ход определения. В три пробирки вносят по 5 капель белка. В первую добавляют 1 каплю ацетата свинца, в третью — 1 каплю нитрата серебра. Во всех пробирках выпадает осадок. Затем в первую пробирку добавляют 10 капель нитрата серебра — растворения осадка нет.

ОСАЖДЕНИЕ БЕЛКОВ ПРИ НАГРЕВАНИИ

При температуре выше 50 °С многие белки денатурируют и выпадают в осадок. Наиболее полное и быстрое осаждение их при нагревании происходит в изоэлектрической точке (ИЭТ). В сильно кислых (за исключением азотной, ТХУ и сульфосалициловой кислот) и сильно щелочных растворах денатурированный при нагревании белок не выпадает в осадок. Это объясняют усилением заряда (или перезарядкой) молекул белка. Осадить белок из сильно кислых растворов можно добавлением растворов нейтральных солей.

ХОД РАБОТЫ. В пять пробирок вносят по 1мл раствора белка яиц (альбумина). Альбумин яиц – кислый белок и в нейтральной среде имеет отрицательный заряд.

Содержимое первой пробирки нагревают. Жидкость мутнеет (появление опалесценции), но осадок не образуется или его очень мало. Это объясняют тем, что частицы белка в нейтральной среде имеют отрицательный заряд и удерживаются во взвешенном состоянии.

Во вторую пробирку добавляют две капли раствора с массовой долей уксусной кислоты 1 % и нагревают. Выпадает белый хлопьевидный осадок белка. Это объясняют тем, что pH среды приближается к изоэлектрической точке и молекула белка теряет заряд.

В третью пробирку добавляют две капли раствора с массовой долей уксусной кислоты 10 % и содержимое нагревают. Осадок белка в этом случае не образуется, так как в сильно кислой среде частицы белка приобретают значительный положительный заряд.

В четвертую пробирку добавляют две капли раствора с массовой долей уксусной кислоты 10 %, одну каплю раствора насыщенного хлоридом натрия и нагревают. Выпадает белый хлопьевидный осадок, так как вследствие адсорбции ионов хлорида натрия (образование двойного электрического слоя) происходит нейтрализация положительного заряда на частицах белка; наступает момент, когда силы притяжения между молекулами превышают силы отталкивания, и белок выпадает в осадок.

В пятую пробирку добавляют две капли раствора с массовой долей гидроксида натрия 10 % и нагревают. Осадка белка не образуется, так как в щелочной среде отрицательный заряд на частицах белка усиливается.

Нагревание пробирок производят в кипящей водяной бане (лучше всех пробирок одновременно). Желатин при нагревании в осадок не выпадает. Результаты опыта и выводы оформляют в виде таблицы.

Презентация-лабораторная работа «Осаждение белков нагреванием, кислотами, органическими растворителями»

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

«Актуальность создания школьных служб примирения/медиации в образовательных организациях»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Описание презентации по отдельным слайдам:

Лабораторная работа Тема: Реакции осаждения белков при нагревании, конц. неорганическими кислотами, органическими растворителями. Цель: изучить р-ции на белки, основанные на осаждении специальными реактивами, изучить процесс денатурации белка, его причины.

-Белки — термолабильные соединения и при нагревании 50-60°С денатурируются. -Сущность тепловой денатурации заключается в разрушении гидратной оболочки, разрыве стабилизирующих белковую глобулу связей и развертывании белковой молекулы. -Наиболее полное и быстрое осаждение происходит в изоэлектрической точке (когда заряд молекулы равен нулю), т.к. частицы белка при этом наименее устойчивы. -Белки, обладающие кислыми свойствами, осаждаются в слабокислой среде, а белки с основными свойствами – в слабо-щелочной. -В сильнокислых или сильнощелочных р-рах денатурированный при нагревании белок в осадок не выпадает, т.к. его частицы перезаряжаются и несут в первом случае положительный, а во втором – отрицательный заряд, что повышает их устойчивость в растворе. Ход работы: I. Осаждение белков при кипячении

Осаждение белков при кипячении 0,5 мл 1% раствора яичного белка появления опалесценции (помутнение р-ра) Но т.к. частицы денатурированного белка несут заряд, они в осадок не выпадают. Это связано с тем, что яичный белок имеет кислые св-ва (его изоэлектрическая точка 4,8) и в нейтральной среде заряжен отрицательно  1% р-р уксусной к-ты Белок выпадает в осадок Т.к. его р-р приближается к изоэлектрической точке и белок теряет заряд (один из факторов устойчивости белка в р-ре)  10% р-р уксусной к-ты Осадок не образуется Т.к. в сильнокислой среде частицы белка приобретают положительный заряд (сохраняется один из факторов устойчивости белка в р-ре)  10% р-р NaOH Осадок не образуется Т.к. в щелочной среде отрицательный заряд белка увеличивается  10% р-р уксусной к-ты насыщенный р-р NaCl Белок выпадает в осадок

1 мл конц. HNO3 1 мл 1% р-ра белка Осадки, вызванные действием минеральных к-т (азотной, серной, соляной) растворяются в избытке соляной и серной, но не растворяются в избытке азотной (нитратной) кислотах На границе белка и к-ты появляется белое кольцо + избыток нитратной к-ты Вот почему для определения малых количеств белка в моче в клинических лабораториях пользуются азотной кислотой II. Осаждение белков конц. нитратной кислотой

III. Осаждение белков органическими растворителями -Органические растворители (спирт, эфир, ацетон) вызывают дегидратацию белковых молекул, разрушают их водные оболочки, что понижает устойчивость белков в р-ре и ведёт к выпадению в осадок. Способствует осаждению присутствие электролитов (например, NaCl). -Осаждение белков спиртом обратимо при условии, если процесс проводили без нагревания и воздействие реагента было кратковременным. Продолжительный контакт белка со спиртом ведёт к необратимому осаждению, денатурации.

Осаждение белков органическими растворителями 1 мл 1% р-ра белка NaCl Взболтать до растворения медленно 4 мл спирта Белок выпадает в осадок концентрация спирта падает и белок снова переходит в р-р  дистил. вода