Кольорові реакції білків

План-конспект лабораторно-практичного заняття

Тема: Кольорові реакції білків

Мета заняття:

•          експериментально підтвердити наявність пептидних зв’язків та специфічних амінокислотних радикалів у структурі білків;
•          вдосконалити навички роботи з хімічним посудом та агресивними реактивами (луги, концентровані кислоти);
•          виховувати культуру безпечної праці та аналітичне мислення.

Обладнання та реактиви: штатив з пробірками, спиртівка, пробіркотримач, розчин білка, розчин натрій гідроксиду, нітратної кислоти, плюмбум ацетату, купрум(ІІ) сульфату, нінгідрин.

Хід проведення заняття

І. Організаційний момент.

ІІ. Актуалізація знань (бліц-опитування)

Перед початком роботи варто обговорити:

1. Рівні організації білкової молекули та хімічні зв'язки

•          Який зв'язок називається пептидним і між якими групами амінокислот він виникає?

(Це амідний зв’язок ( -CO-NH-), що виникає в результаті взаємодії α-карбоксильної групи однієї амінокислоти та α-аміногрупи іншої).

Акцент: варто зазначити, що саме цей зв’язок ми будемо виявляти у біуретовій реакції. Важливо підкреслити, що для позитивної реакції необхідно мати мінімум два такі зв'язки (тобто сполука має бути мінімум трипептидом).

2. Різноманітність амінокислотних радикалів

•          Чи всі білки складаються з однакового набору амінокислот? Які специфічні угруповання можуть міститися в радикалах (бічних ланцюгах)?

(Ароматичні радикали: наявність бензольного кільця (тирозин, фенілаланін, триптофан).

Акцент: це теоретична основа ксантопротеїнової реакції.

      (Сірковмісні радикали: наявність атомів Сульфуру (цистеїн, метіонін).

      Акцент: це основа реакції Фоля.

Проблемне питання: Якщо білок складається переважно з аліфатичних амінокислот   (гліцин чи аланін), чи дасть він позитивну ксантопротеїнову реакцію? (Відповідь: ні).

3. Хімічні властивості та денатурація

•          Що відбувається з білком під дією сильних кислот, лугів або високої температури?

(Відбувається денатурація – руйнування вторинної, третинної та четвертинної структур при збереженні первинної).

• Акцент: оскільки багато кольорових реакцій вимагають кип’ятіння або використання концентрованих кислот, учні повинні розуміти, що вони спостерігатимуть не лише зміну кольору, а й, можливо, випадання осаду (коагуляцію білка).

4. Мотиваційний блок: де це використовується в житті?

•        Медицина: як перевірити наявність білка в біологічних рідинах (наприклад, у сечі при підозрі на захворювання нирок)?
•        Харчова промисловість: як переконатися, що продукт (наприклад, спортивне харчування чи молоко) дійсно містить білок, а не дешеві замінники?
•        Косметологія: чому деякі креми жовтіють при контакті з певними реагентами?

На цьому етапі можна використати короткий інтерактив — показати картки з формулами амінокислот (гліцин, тирозин, цистеїн) і попросити учнів спрогнозувати, яку саме реакцію (із запланованих сьогодні) дасть кожна з них.

ІІ. Інструктаж з техніки безпеки

Важливо: у роботі використовуються концентрована нітратна кислота (HNO3) та луг (NaOH).

• Працювати виключно в халатах та захисних окулярах.
• При потраплянні кислоти на шкіру – промити великою кількістю води та обробити розчином соди.
• При потраплянні лугу – промити водою та обробити розчином борної кислоти.

ІІІ. Практична частина

Дослід 1. Біуретова реакція (на пептидний зв'язок)

Це універсальна реакція на всі білки. Вона дозволяє виявити наявність у розчині зв'язків -CO-NH-.

• Реактиви: розчин білка (яєчний альбумін), 10% розчин NaOH, 1% розчин CuSO₄.
• Хід роботи: до 2 мл розчину білка додайте 2 мл лугу, а потім кілька крапель розчину купрум(ІІ) сульфату.
• Ознака реакції: поява інтенсивного фіолетового або синьо-фіолетового забарвлення.

Дослід 2. Ксантопротеїнова реакція (на ароматичні амінокислоти)

Виявляє амінокислоти, що містять бензольне кільце (фенілаланін, тирозин, триптофан).

• Реактиви: розчин білка, концентрована HNO₃, розчин аміаку або лугу.
• Хід роботи: до 1 мл білка обережно додайте 5-6 крапель концентрованої нітратної кислоти. Нагрійте суміш.
• Ознака реакції: утворення жовтого осаду або забарвлення. При додаванні надлишку лугу колір змінюється на оранжевий.

 Дослід 3. Реакція Фоля (на сірковмісні амінокислоти)

 Виявляє цистеїн та метіонін, які містять слабозв'язану сірку.

• Реактиви: розчин білка, 20% розчин NaOH, 5% розчин Pb(CH₃COO)₂ (плюмбум ацетату).
• Хід роботи: до розчину білка додайте рівний об'єм лугу та 2-3 краплі плюмбум ацетату. Тривало прокип'ятіть (1 – 2 хвилини).
• Ознака реакції: поява чорного або темно-сірого осаду (PbS).

Дослід 4. Нінгідринова реакція (на α-аміногрупи)

Виявляє вільні аміногрупи. Дуже чутлива реакція.

• Реактиви: розчин білка, 0,1% розчин нінгідрину в спирті.
• Хід роботи: до розчину білка додайте кілька крапель нінгідрину і нагрійте.
• Ознака реакції: поява синьо-фіолетового забарвлення.

IV. Оформлення результатів

Учні заповнюють підсумкову таблицю:

V. Підсумок заняття

Вікторина: https://wordwall.net/resource/104756719

Перейти за покликанням або сканувати QR-код та пройти коротеньку вікторину за вивченим матеріалом.

Контрольні запитання для дискусії:

1. Чому при попаданні нітратної кислоти на шкіру з’являються жовті плями? (Зв'язок з ксантопротеїновою реакцією).
2. Чи дасть біуретову реакцію окрема амінокислота, наприклад, гліцин? (Ні, бо немає пептидного зв'язку).
3. Яке значення мають ці реакції в аналітичній хімії та медицині? (Виявлення патологій за аналізом сечі, вивчення білкового складу крові і т.п.)