Реакция глицина с формальдегидом уравнение реакции

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.

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

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

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

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.

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

Опыт №1.Реакция обнаружения аминокислот и белков

Реакция используется для обнаружения a-аминокислот и белков, в криминалистике — обнаружение невидимых пятен белковой природы.

Методика эксперимента: В пробирки поместить по 3-4 капли 1% раствора глицина, a-аланина и по 2 капли 0,1% раствора нингидрина. Содержимое пробирок нагреть

Химизм процесса

Наблюдения,отметьте цвет продукта:__________________________________

___________________________________________________________________

Выводы:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Опыт № 2. Амфотерные свойства аминокислот

Методика эксперимента. В 2 пробирки поместить по 5 капель 1% раствора a-аланина и добавить по каплям в одну из них 0,1% раствор хлороводородной кислоты, подкрашенной индикатором конго в синий цвет, до появления розово-красной окраски, а в другую — 0,1% раствор гидроксида натрия, подкрашенный фенолфталеином, до исчезновения окраски.

Химизм процесса

Наблюдения:

Выводы:

Опыт №3 Реакция аминокислот с формальдегидом

Реакция под названием «формольное титрование» используется для количественного определения аминокислот. Реакция протекает по амино-группе, поэтому образуется продукт кислой природы, количество которого можно оценить, если исходно добавить известное количества щелочи. Щелочь в присутствии фенолфталеина окрашивается в малиновый цвет. В момент нейтрализации щелочи продуктом реакции малиновая окраска исчезает.

Реакция широко используется для количественного определения аминокислот в пищевых продуктах, БАД, содержащих аминокислоты, белковые гидролизаты (с целью установления возможной фальсификации состава)..

Методика эксперимента. В пробирку поместить 5 капель 1% раствора глицина и добавить 1 каплю индикатора метилового красного. Раствор окрашивается в желтый цвет (нейтральная среда). К полученной смеси добавить равный объем формалина. Отметить изменение окраски индикатора.

Химизм процесса

внутренняя соль метиленимин глицина

Наблюдения:

Выводы:___________________________________________________________

Опыт №4. Ксантопротеиновая реакция

Реакцию используют для обнаружения ароматических и гетероциклических аминокислот (например, тирозина, фенилаланина, триптофана, гистидина) и содержащих их белков.

Методика эксперимента. В одну пробирку поместить 5 капель 1% раствора тирозина, в другую — 10 капель раствора яичного белка. В каждую из пробирок добавить по 3 капли концентрированной азотной кислоты. Смесь нагреть до появления желтой окраски. Пробирки охладить и осторожно добавить по 1-2 капли 10% раствора гидроксида натрия до появления ярко-оранжевой окраски.

Химизм процесса

Наблюдения:

Выводы:

Опыт №5 Биуретовая реакция на пептидную связь

Реакция используется для обнаружения индивидуальных аминокислот и пептидных связей в пептидах, белках, представляющих собой продукт поликонденсации a-аминокислот.

Методика эксперимента. В две пробирки поместить по 3-5 капель 1% раствора сульфата меди, добавить по каплям 10% раствор гидроксида натрия до образования осадка. Далее в одну из пробирок приливают 1% раствор глицина, а в другую — раствор яичного белка.

Химизм процесса

Наблюдения:

Выводы:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Опыт №6. Цветная реакция обнаружения серусодержащих аминокислот (реакция Фоля)

Реакцию Фоля используют для обнаружения биоорганических соединений, содержащих атомы серы. Этим методом может быть доказано присутствие атомов серы в таких аминокислотах как: цистеине, метионине, цистине, а также унитиоле, липоевой кислоте и др.

цистеин метионин цистин

Методика эксперимента. В пробирку поместить 5 капель 1% раствора цистеина. Добавить 2-3 капли 10% раствора гидроксида натрия. Нагреть смесь до кипения, а затем добавить 2 капли 10% раствора ацетата свинца (II).

Химизм процесса

Наблюдения:

Выводы:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вопросы к защите работы.

1. Какое практическое значение имеет реакция a-аминокислот с нингидрином?

2. Напишите уравнение реакции метионина с формальдегидом.

3. Напишите уравнение реакции метионина со щелочью с последующим добавлением ацетата свинца.

4. Напишите уравнение реакции взаимодействия фенилаланина с азотной кислотой.

5. Приведите химизм взаимодействия a-аланина с хлороводородной кислотой и гидроксидом натрия.

6. Каковы внешние признаки биуретовой реакции?

7. Какие a-аминокислоты в составе белка могут быть обнаружены с помощью ксантопротеиновой реакции?

Занятие 1.3.5.

Углеводы

Лабораторная работа № 11

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между.

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Лабораторная работа № 6. Строение и свойства аминокислот, пептидов и белков.

Цель работы: Научиться экспериментально доказывать наличие функциональных групп в аминокислотах, пептидной связи и индивидуальных аминокислот в белках; определять степень набухания биополимеров и изоэлектрическую точку белков.

Реактивы: 1 %-ный раствор глицина, 1 %-ные растворы яичного белка и желатина; 5 %-ный раствор нитрита натрия, 5 %-ный раствор сульфата меди (II), 10 %-ный раствор гидроксида натрия, 10 %-ный раствор ацетата свинца (II); концентрированная уксусная кислота; индикатор метиловый красный; желатин порошкообразный; кусочки резины; толуол; буферные растворы с разным значением рН (от 1 до 12).

Опыт 6.1. Реакция глицина с формальдегидом.

В пробирку поместите 5 капель 1 %-ного раствора глицина и добавьте 1 каплю индикатора метилового красного. Раствор окрашивается в желтый цвет (нейтральная среда). К полученной смеси добавьте равный объем формалина. Наблюдайте за изменением окраски индикатора. Сделайте вывод о реакции среды в растворе и напишите уравнение реакции.

Уравнения реакций:

Опыт 6.2. Реакция глицина с азотистой кислотой.

В пробирку поместите 5 капель 1 %-ного водного раствора глицина и равный объем 5 %-ного водного раствора нитрита натрия. Добавьте 2 капли концентрированной уксусной кислоты и осторожно взболтайте смесь. Наблюдается выделение газа.

Уравнения реакций:

глицин гидроксиуксусная кислота

Опыт 6.3. Биуретовая реакция на пептидную связь.

В 2 пробирки поместите по 5 — 6 капель раствора яичного белка и желатина; добавьте равный объем 10 %-ного водного раствора гидроксида натрия и 1 — 2 капли раствора сульфата меди(II). Наблюдается появление красно-фиолетовой окраски.

Опыт 6.4. Ксантопротеиновая реакция белков.

В 2 пробирки поместите по 10 капель раствора яичного белка и желатина; добавьте 2 — 3 капли концентрированной азотной кислоты, осторожно нагрейте, все время встряхивая. Раствор и осадок окрашиваются в желтый цвет. Охладив пробирку, осторожно добавьте 2 — 3 капли 10 %-ного водного раствора гидроксида натрия до появления ярко-оранжевой окраски.

Опыт 6.5. Реакция на наличие серусодержащих a- аминокислот (реакция Фоля).

В 2 пробирки поместите по 10 капель раствора яичного белка и желатина; добавьте вдвое больший объем 10 %-ного раствора гидроксида натрия; перемешайте, нагрейте до кипения (1 — 2 мин). К полученному щелочному раствору добавьте 5 капель 10 %-ного раствора ацетата свинца (II) и вновь прокипятите. Наблюдается появление серо-черного осадка.

Опыт 6.6. Изучение влияния природы растворителя на степень набухания полимера.

Возьмите четыре сухие пробирки одинакового диаметра. В пробирки № 1 и 2 поместите примерно одинаковое количество порошкообразного желатина, в пробирки № 3 и 4 – одинаковые по размеру кусочки резины. В пробирки № 1 и 3 отмерьте с помощью бюретки по 5 мл дистиллированной воды; в пробирки № 2 и 4 добавьте по 5 мл толуола. Через 20 мин измерьте высоту слоя набухшего желатина и сравните размеры кусочков резины.

Опыт 6.7. Определение изоэлектрической точки желатина.

В шесть сухих пробирок поместите примерно одинаковое количество желатина; измерьте и запишите высоту слоя сухого желатина в каждой пробирке h₀. В каждую пробирку налейте с помощью бюретки по 7 мл растворов с различными значениями рН. Через 1 — 2 мин содержимое пробирок осторожно перемешайте, а через 20 мин добейтесь, чтобы осели всплывшие частицы желатина и измерьте высоту слоя набухшего желатина (h).

Для определения изоэлектрической точки желатина постройте график зависимости Dh = h – h₀ = f(рН), опустите из точки минимума на кривой перпендикуляр к оси абсцисс.

Контрольные вопросы

1. Хорошо ли растворяются аминокислоты в воде? Ответ поясните. Почему водные растворы моноаминокислот имеют практически нейтральную реакцию?

2. Каким образом связаны остатки a-аминокислот в белковых молекулах? Можно ли с помощью биуретовой реакции отличить раствор аминокислоты от раствора белка?

3. Напишите схему синтеза трипептида, образованного аланином, глицином и лейцином.

4. О наличии каких аминокислот в белках и полипептидах свидетельствует реакция Фоля? А ксантопротеиновая реакция?

5. В каком из растворителей: воде, спирте, толуоле, физиологическом растворе – желатин будет набухать, а в каком – нет?