Білок - основа життя

Додаток № …

Опис деяких лабораторно-практических робіт, використовуваних при апробації спецкурсу «Білок — основа жизни».

I. Виділення білків з тканин та біологічних жидкостей.

Мета: виявити зміст білків в тканинах і біологічних жидкостях.

1. Виділення казеїну з молока.

Варіант I.

У хімічний склянку місткістю 50 мл відмірюють циліндром 3 мл молока і додають 7 мл дистильованої води. Суміш перемішують і додають 10−15 крапель 1%-ного розчину соляної кислоти. Кислоту доливають акуратно, по краплях, позаяк у надлишку кислоти осад розчиняється. Суспензію перемішують, через 3−5 хвилин утворюється рихлий осадок.

Для видалення соляної кислоти в склянку додають 10 мл дистильованої води, перемішують і вони залишають ще п’ять хвилин. Рідина обережно зливають з осаду. До осадку вкотре додають 10 мл дистильованої води, обережно перемішують вміст склянки і крізь 5 хвилин фільтрують суміш через паперовий фильтр.

Доказом те, що у складі казеїну входить фосфор: осад з фільтром переносять у пробірку зі зворотним холодильником і додають 6 мл 10%-ного розчину гидроксида натрію. Пробірку нагрівають на піщаної лазні протягом 1 години. Рідини дають охолонути і нейтралізують її концентрованої азотної кислотою до слабокислой реакцію лакмус. При нейтралізації випадає осад високомолекулярних продуктів неповного гідролізу белка.

Після відстоювання рідина фільтрують і з фільтратом долають биуретовую реакцію і молибденовую пробу на фосфорну кислоту. До 5 краплях гідролізату додають 10%-ый розчин NaOH і 2 краплі 1%-ого розчину CuSO4. Спостерігається фіолетове забарвлення. До 10 краплях молібденового реактиву додають 5 крапель гідролізату і кип’ятять кілька хвилин. У присутності H3PO4 рідина забарвлюється в лимонно-жёлтый колір. При охолодженні випадає жовтий кристалічний осад комплексного сполуки (NH4)3PO4(12MoO3.

Варіант II.

До 50-ти мл свіжого молока додають рівний обсяг насиченого розчину сульфату амонію. У цьому випадають в осад альбумины і казеїн. Отфильтровывают через складчастий паперовий фільтр розчин альбуминов.

2. Одержання розчину яєчного альбумина.

Обережно долають отвір в шкаралупі яйця із двох кінців і виливають білок в склянку місткістю 500 мл. Того ж склянку додають 250 мл дистильованої води та вміст склянки старанно перемішують скляній паличкою з гумовим наконечником.

Потім розчин переносять в мірний циліндр, тож обсяг розчину доводять до 300 мл додаванням дистильованої води. Розчин залишають на 30 хвилин при кімнатної температурі для освіти хлопьевидного осаду глобулінів, потім розливають у пробірки по 20 мл.

20 мл отриманої суспензії двічі фільтрують через складчастий фільтр. Фільтрат, у якому яєчний альбумін, використовують із подальшої работы.

3. Виділення білків мяса.

Поміщають в склянку 40−50 р пропущеного через м’ясорубку знежиреного м’яса, додають 80−100 мл 10-відсоткового розчину NaCl і вони залишають суміш стояти 15- 20 хвилин при частому помішуванні. Отфильтровывают через паперовий складчастий фільтр чи через подвійний шар марлі забарвлену в червоний колір рідина. У розчині містяться переважно, м’язовий альбумін і глобулин.

4. Виділення рослинних альбуминов.

25 грам пшеничного борошна змішують зі 100 мл дистильованої води, і суміш стряхивают протягом години з допомогою встряхивателя. Завись борошна центрифугируют і надосадочную рідина фільтрують через складчастий фільтр. Отфильтрованный прозорий розчин містить переважно альбумін пшеничних зёрен.

II. Реакції осадження белков.

Мета: виявити вплив різних органічних і неорганічних речовин на осадження білків. Вивчити фізичні властивості белков.

1. Осадження білків концентрованими мінеральними кислотами.

О третій сухі пробірки наливають по 1−2 мл концентрованої HNO3, H2SO4, HCl. Потім, перехиливши кожну пробірку, обережно по стінці додають з піпетки по 0,5 мл досліджуваного розчину білка, те щоб не змішувався з кислотою. Разом дотику двох рідин з’являється білий аморфний осад білка. При струшуванні осад, який випав при дії HNO3, збільшується, а опади що випали при дії HCl і H2SO4, розчиняються в їх избытке.

Концентровані мінеральні кислоти викликають необоротні осадження білків. Це як з дегідратацією білкових молекул, і з денатурацією белка.

2. Осадження білків органічними кислотами.

У дві пробірки додають по 2−3 мл розчину білка і додають до однієї їх кілька крапель 5%-го розчину трихлоруксусной кислоти (ТХУ), а іншу — кілька крапель 20%-го розчину сульфосалициловой кислоти. У обох випадках спостерігається випадання осаду білка. Сульфосалициловая і ТХУ кислоти є чутливими і специфічними реактивами на белок.

ТХУ кислота бере в облогу лише білки, й не бере в облогу продукти розпаду білка і амінокислоти, тому нею користуються часто до повного видалення білків з біологічних рідин (наприклад, сироватки крови).

3. Осадження білків солями важких металлов.

У дві пробірки додають по 1−1,5 мл досліджуваного пастора білка, по краплях при струшуванні, додають однієї із них розчин CuSO4, а іншу — Pb (CH3COO)2. Випадає сиплеся осад внаслідок освіти малорастворимого солеобразного сполуки (з сіллю міді - блакитного кольору). При надлишку реактиву осад знову растворяется.

Солі важких металів (Hg, Ag, Cu, Pb та інших.) викликають необоротне осадження білків, створюючи із нею нерозчинні у питній воді сполуки. Тому що білки застосовують у ролі протиотрути при отруєння, наприклад, ртутними солями (сулема).

III. Гідроліз белка.

Мета: дати учням уявлення про кислотному, лужному і ферментативном гідролізі білка. Досвідченим шляхом встановити продукти розпаду білкової молекулы.

1. Кислотний гідроліз простого белка.

При гідролізі білки розпадаються спочатку на високомолекулярні продукти — пептоны, потім на поліпептиди і, нарешті, на аминокислоты.

Для гідролізу відмірюють в круглодонную колбу 20 мл розчину яєчного білка і п’яти мл концентрованої HCl. Колбу закривають корком довгою скляній трубкою. Кип’ятять вміст колби під тягою протягом 45 чи 90 минут.

Відкриття проміжних продуктів розпаду білка в гидролизате при допомоги биуретовой реакції. Проміжні продукти розпаду білка — пептоны — під час проведення биуретовой реакції дають рожеве чи червоне забарвлення, а білки — сине-фиолетовое.

2. Ферментативний гідроліз белка.

Підготовчий етап: білок куринового яйця розвести 1:1 водою і розчин білка влити у киплячу воду (V=100 мл) при помешивании.

У дві пробірки налити по 2 мл приготовленого розчину білка. У перший додати 1 мл дистильованої води, на другу — 1 мл 1%-го розчину пепсину. Обидві пробірки експортувати водяну лазню при t=37−40 0C на 15 хвилин. Зробити биуретовую реакцію зі змістом обох пробирок.

У воді забарвлення більш інтенсивна (фіолетова з синім відтінком), так як із гідролізі залишилося більше пептидних зв’язків, ніж у випадку з пепсином (забарвлення менш інтенсивна — фіолетова з рожевим відтінком) — менше пептидних связей.

У присутності пепсину гідроліз йде інтенсивніше, ніж у присутності воды.

IV. Денатурація белков.

Мета: встановити фактори, викликають денатурацію белка.

4.1. О третій пробірки наливають дві мл розчину білка курячого яйця, попередньо разведённого 1:20 і профільтрованого через подвійний шар марли.

У перший пробірку наливають насичений розчин сульфату амонію; у другу — концентровану HNO3; у третій — етиловий спирт. Білок свёртывается переважають у всіх пробирках.

4.2. О третій пробірки додають по 2 мл розчину білка. По-друге додають одну краплю 1%-го розчину оцтової кислоти; у третій — одну краплю 10-відсоткового розчину NaOH. Усі три пробірки нагрівають над полум’ям спиртовки.

У першій пробірці (pH=7) утворюється осад білка, внаслідок його денатурації при нагріванні, на другий пробірці осад утворюється швидше, і повніше внаслідок нейтралізації білка в слабокислой середовищі; у третій пробірці (pH>7) осаду не утворюється навіть за кипячении.

V. Якісні реакцію белки.

(Кольорові реакцію білки; визначення аминокислотного складу белков).

Мета: Шляхом якісних реакцій визначити наявність пептидних зв’язків і NH2 — груп у молекулах білків; виявити амінокислотний склад белков.

1. Виявлення в молекулах білків пептидних зв’язків (биуретовая реакция).

До 1−2 мл розведеного білка додають подвійний обсяг 30%-ного розчину NaOH добре перемішують і доливають 2−3 краплі 1%-ного розчину CuSO4. Знову старанно перемішують. Розвивається красно-фиолетовое забарвлення. (Хімізм реакції див. на стр…).

2. Нингидриновая реакция.

До 2−3 мл розведеного розчину білка доливають 3−4 краплі 1%-ного розчину нингидрина в 95%-ном розчині ацетону. Розчин перемішують і ставлять у водяну лазню при t=70 градусів сталася на кілька хвилин. Розвивається синофіолетове чи розово-фиолетовое окрашивание.

Нингидриновая реакція доводить наявність NH2 — груп у білках (хімізм реакцію стр…).

3. Ксантопротеиновая реакція (реакція на ароматні амінокислоти: фенилаланин, тирозин, триктофан).

У одну пробірку додають 5 крапель розчину яєчного білка, на другу — розчину желатину, у третій — розчину миозина. В мені весь пробірки доливають по 3−5 крапель концентрованої HNO3 і нагрівають. У першій і країни третьої пробірках утворився білий осад, який за нагріванні забарвлюється в ж жовтий колір та поступово розчиняється в (відбувається гідроліз білка), повідомляючи жовту забарвлення розчину. Желатину, яка містить ароматичних амінокислот, це не дає ксантопротеиновой проби. Освіта жовтих плям на шкірі потрапляючи концентрованої HNO3 зумовлено цієї реакцією (хімізм реакцію стр…).

4. Реакція на тирозин (реакція Миллона).

Реакція обумовлена наявністю в білках амінокислоти тирозина. При нагріванні чи тривалому стоянні розчину білка з реактивом Миллона (розчин нітратів ртуті (I) і (II) в HNO3 з додатком HNO2) утворюється осад, забарвлений спочатку у рожевий, потім у криваво-червоний цвет.

У 4 пробірки наливають по 5 крапель: під час першого — розчину яєчного білка, на другу — розчину желатину; у третій — розчину миозина; в четверту — розчину тирозина. В мені весь 4 пробірки додають по 2−3 краплі реактиву Миллона і обережно нагрівають. Спостерігають що відбуваються зміни (хімізм реакцію стр…).

5. Реакція на цистеин (реакція Фоме).

У перший пробірку доливають 5 крапель 1%-ного розчину яєчного білка, на другу — 1%-ного розчину желатины, по-третє - розчину миозина. У кожну пробірку додають по 5 крапель 30%-ного розчину NaOH і з 1 краплі 5%-ного розчину ацетату свинцю. При інтенсивному кип’ятінні рідина в пробірках з яєчним білком і миозином темніє, оскільки утворюється чорний осад сульфіду свинцю. У пробірці з розчином желатину чорного осаду не утворюється, бо це речовина зовсім позбавлений серосодержащих амінокислот (хімізм реакцію стр…).

6. Реакція на аргінін (реакція Сакагути).

У перший пробірку доливають 5 крапель розчину яєчного білка, на другу — розчину желатину, по-третє розчину миозина. В мені весь пробірки додають кілька кристалів резорцина, 1 мл 3%-ного розчину H2O2 і обережно по стінці доливають 1 мл концентрованої сірчаної кислоти. Певний час за українсько-словацьким кордоном розділу (білок — кислота) розвивається помаранчеве забарвлення (хімізм реакції див. на стр…).

7. Реакція на триптофан (реакція Шульце-Распайля).

У пробірку з розчином білка доливають 2 краплі розчину сахарози і одну мл концентрованої сірчаної кислоти, стежачи, щоб рідини не змішувалися. На межі поділу рідин з’являється вишнево-красное окрашивание.

Суть: під впливом сірчаної кислоти відбувається гідроліз сахарози до моносахаридов, які обезвоживаются, перетворюючись на оксиметилфурфурол.

8. Реакція на гиспеидин і тирозин (реакція Паули).

У пробірку з розчином білка доливають 1 мл 1%-ного розчину сульфаниловой кислоти, 2 мл NaNO2, переливають і додають 2−4 мл 10%-ного розчину Na2CO3.

Змішавши розчин забарвлюється в вишнёво-красный колір (хімізм реакції див. на стр…).

Додаток № …

Конспект уроку — лекции.

Тема: «Щодо хімічного складу організмів. Загальне ознайомлення з белками».

Мета: вивчити хімічний склад організмів. Визначити значення білків у виконанні процесів життєдіяльності, виявити особливості функціонування білкових тіл як носіїв жизни.

Задачи:

1. Освітні: познайомити учнів з хімічний склад організмів: макроэлементы, мікроелементи, ультраэлементы.

Визначити місце білків в життєвих процесах, виявити їх значення й особливо функціонування як носіїв життя. Вивчити елементний склад белков.

2. Розвиваючі: довести до свідомості учнів необхідність вивчення білкових тіл. Розвинути поняття «білок». Формування інтелекту, мислення учнів, правдивого розуміння життєвих процессов.

3. Виховні: виховання наукового світогляду; естетичне, екологічне, моральне воспитание.

Тип уроку: вивчення нового материала.

Методы:

— словесні (лекция);

— наочні (демонстрація таблиць «Елементарний склад белков»,.

«Первинна структура молекули інсуліну бика», «Амінокислоти, постійно які у складі білків», демонстрація моделі білка гемоглобина).

Структура урока:

I. Вступна часть.

— підготовка учнів до уроку;

— підготовка до сприйняття нового материала.

II. Вивчення нового материала.

— вивчення нового материала;

— запис висновків в тетрадь.

III. Заключна часть.

— виявлення розуміння вивченого материала;

— домашнє завдання. План урока:

1. Щодо хімічного складу организмов.

2. Значимість проблеми вивчення белков.

3. Особливості білкових тіл як носіїв жизни.

4. Загальне ознайомлення з білками. Хід урока:

I. Водна часть.

— підготовка учнів до уроку;

— повідомлення теми і цілі урока.

II. Вивчення нового материала.

1. Щодо хімічного складу організмів. Питання учащимся:

1. Як ви вважаєте, які хімічні елементи входять до складу живих организмов?

2. Які їх зустрічаються в найбільшому количестве?

У організмах, складових біомасу Землі, виявлено понад 60 хімічних елементів. У тому числі є група елементів, постійно можна зустріти у складі будь-якого організму, незалежно від систематичної належності та рівня організації останнього. До до їх числа ставляться: З, N, H, O, P. S, P, K, Ca, Mg, Zn, Fe, Mn, Cu, і Co. Інші елементи, знайдені у біомасу, належать до категорії іноді можна зустріти; їх присутність характерним тільки декому груп організмів. Найбільш поширеними є Mo, B, V, Na, J, Cl і пояснюються деякі другие.

По кількісному змісту в живу речовину елементи ділять втричі категорії: макроэлементы, концентрація яких перевищує 0,001% (O, З, H, Ca, K, N, P, P. S, Mg, Na, Cl і Fe), мікроелементи, частка з яких становить від 0,001% до 0,1% (Mg, Zn, Cu, B, Mo, Co, і ще), і ультраэлементы, зміст яких становить менше 0,1% (Hg, Au, U, Ra, і др.).

Численні макроі мікроелементи, що утворюють живу матерію, є у нею вигляді різноманітних хімічних соединений.

Приблизно 75% біомаси становить вода. Вода грає величезну роль створення умов для життєдіяльності. Вона те середовище, у якій протікають фізико-хімічні процес, щоб забезпечити постійне поновлення живого речовини. Другим по кількісному змісту в біологічних об'єктах, але, безсумнівно, перших вражень і головним за значенням класом сполук є білки. У середньому можна взяти, в сухому речовині організмів міститься 40−50% білка, причому рослинного світу властиво відхилення від цього середнього розміру у бік зниження, а тварині - підвищення. Мікроорганізми зазвичай багатшими білком (деякі ж віруси є майже чистими білками). Отже, загалом можна прийняти, що 10% біомаси Землі представлено білком, тобто його кількість вимірюється величиною порядку 1012 — 1013 тонн. Інші 50% сухого речовини організмів складено сполуками інших класів. Це — вуглеводи, ликиды і мінеральні речовини, зміст що у організмах сильно варьирует.

2. Значимість проблеми вивчення белков.

У природі налічується 1012 різних білків. Вони забезпечують життя більш 2 млн. видам организмов.

Жодна речовина із усіх речовин біологічного походження немає такого великого значення й не має настільки багатогранними функціями у житті організму як белки.

Ф. Енгельс писав: «Всюди, куди ми зустрічаємо життя, ми бачимо, що пов’язана з будь-яким білковим тілом, і всюди, куди ми зустрічаємо якеабо білкове тіло, яке перебуває у процесі розкладання, ми без винятку читаємо і явища жизни».

Чому білки є матеріальним субстратом жизни?

Тому, що вони мають також низку особливостей, які невластиві жодним іншим органічним соединениям.

3. Особливості білкових тіл як носіїв жизни.

1) нескінченне розмаїтість структури та водночас висока видова специфічність её;

2) крайнє розмаїття фізичних і хімічних превращений;

3) спроможність до внутримолекулярным взаимодействиям;

4) здатність відповідати на зовнішнє вплив закономірним зміною конфігурації молекулы.

5) Прихильність до взаємодії коїться з іншими хімічними сполуками із заснуванням надмолекулярных комплексів і структур;

6) Наявність биокаталитических властивостей й інших качеств.

Тільки детально вивчивши будова білків і їхні властивості, можна було зрозуміти як зазначені особливості білків, продовжує їх функции.

4. Загальне ознайомлення з белками.

Бєлки — це високомолекулярні азотомісткі органічні сполуки, поліфункціональні амфотерные електроліти, молекули яких складаються з залишків аминокислот.

Елементний склад белков:

З — 50 — 55%; H — 7 — 8%;

O — 21 — 25%; P. S — 1 — 2%;

N — 16%; P — менш 1%.

Особливо характерний показник — відсотковий вміст азоту. У вона найчастіше вона становить 16%, тому за змістом білкового азоту часто обчислюють зміст білка в кормах і продуктах харчування. Для цього величину, яка має процентний вміст білкового азоту в препараті, множать на чинник перерахунку, рівний 6,25, який виводять шляхом розподілу: 100:16 = 6,25.

Бєлки крім основних хімічних елементів включають та інші хімічні елементи. Наприклад, гемоглобін містить залізо, ферменти — оксидазы містять мідь, ДНК-аза — кальцій; РНК-аза — магній і др.

Молекула білка складається з одній або кількох полипептидных ланцюгів, які з значної частини залишків амінокислот (протеиногенных кислот). У природі налічується понад 200 різних амінокислот. У тому числі тільки 20 можна — білкові (18 амінокислот + 2 аміду: аспарагин і глутамин).

Загальна формула белка:

O O.

|| ||.

NH2 — CH — З — N — CH — З — N — CH — COOH.

| | | | |.

R H R H R n.

Опорний конспект.

60 хімічних элементов.

|ОРГАНИЗМ | |(мікро — рослинний, тваринний) |.

Макро — Мікро — Ультра -.

Еге Л Є М Є М Т Ы.

O, З, H, Ca, K, N, Mn, Zn, Cu, B, Hg, Au, U, Ra та інших. P, P. S, Mg, Na Mo, Co, і др.

|Сухое речовина організмів |.

40 — 50% інші 50% білки вуглеводи, ліпіди, мінеральні вещества в природі 1012 лише у клітині до 3000 |білок |.

З, O, N, H, P. S, P 18 о. к + 2 амида.

+ 20 інші хімічні елементи (Pe, Cu, Mg, Ca, і др.).

III Заключна часть.

— запис опорного конспекту в тетрадь;

— домашнє завдання: запис у зошитах, підготовка до семінарському занятию.

Література на підготовку до семінарському занятию:

1. Андрєєва Є.В. Хімія життя. — Л.: Дитяча література, 1967.

2. Асатіані В.С. Хімія нашого організму. — М.: Наука, 1969.

3. Макаров К. А. Хімія і душевному здоров'ї: Книжка для різнобічного читання молоді учнів 8 — 10 класів середньої школи. — М.: Просвітництво, 1985.

4. Шамин О. Н. Історія біологічної хімії. — М.: Наука, 1994.

5. Шульпин Г. Б. Хімія всім. — М.: Знання, 1987.

Додаток №…

Конспект лабораторно — практичної роботи «Виділення білків з тканин біологічних жидкостей».

Мета: формування практичних умінь, вдосконалення знань отриманих щодо теми «Методи виділення белков».

Задачи:

1. Освітні: поглибити, розширити і систематизувати знання учнів спираючись на засадничі поняття теми. Дати роботу з варіантів. Чітко сформулювати питання. Ознайомити учнів з технікою виконання роботи. Дати рекомендації по її выполнению.

2. Розвиваючі: познайомити учнів з декотрими методичними прийомами, використовуваними при виділенні білків з тканин та біологічних рідин. Сформулювати практичні вміння роботи з хімічним устаткуванням, хімічними реактивами і біологічними об'єктами. Розвиток інтелекту, мислення учнів, розвиток вміння зробити висновок з урахуванням отриманих результатов.

3. Виховні: виховання наукового світогляду з урахуванням виконаної роботи зроблених висновків, естетичне, екологічне і моральне воспитание.

Тип уроку: вдосконалення знаний.

Методы:

— словесні (розповідь, беседа);

— наочні (демонстрація таблиц);

— наочно — дієві (виконання лабораторно — практичної работы).

Устаткування: циліндри, хімічні склянки на 50 і 500 мл, пробірки, скляні палички з гумовими наконечниками, складчасті фільтри, марлі, зворотний холодильник.

Реактиви: 1% розчин HCl; концентрована азотна кислота; 10% розчин NaOH; 1% розчин сульфіду міді; насичений розчин (NH4)2SO4; дистильована вода; 10% розчин NaCl.

Матеріал, у якому білок: молоко, куряче яйце, знежирене м’ясо, пшенична мука.

Структура урока:

I. Вступна часть.

II. Головна часть.

III. Заключна часть.

Підготовчий етап: робота проходить за групам (всього три групи). За урок до лабораторно-практического завдання вчитель ділить клас на групи, визначає тему лабораторно-практической роботи з кожної групи і роздає картки — інструкції ознайомлення учнів із перебігом работы.

Попередньо вчитель і лаборант готує необхідні реактиви і оборудование.

Хід урока:

I. Вступна часть.

— підготовка учнів до уроку;

— з'ясування техніки експерименту в кожній группы.

(послідовність виконання дій, очікуваного результату, техніка безопасности).

II. Головна часть.

— виконання лабораторно-практической работы:

I варіант (група) — «Виділення казеїну з молока».

II варіант (група) — «Одержання розчину яєчного альбумина»,.

«Виділення рослинних альбуминов».

III варіант (група) — «Виділення білків м’яса». (Опис лабораторно-практических робіт див. при застосуванні №…). Учитель стежить над перебігом виконання роботи кожної групи, підказує, помічає ошибки.

III. Заключна часть.

— коротка запис ходу работы;

— формулювання выводов;

— вчитель зазначає позитивні й негативні моменти виконання работы.