какую реакцию проводят для обнаружения белка

Какую реакцию проводят для обнаружения белка

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.

Источник

Лабораторная работа №1. Качественные реакции на аминокислоты и белки

Лабораторная работа №1

КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА АМИНОКИСЛОТЫ И БЕЛКИ

Аминокислоты различаются друг от друга природой радикала. Это разнообразие дает возможность обнаружения большинства аминокислот с помощью цветных реакций. Многие из них весьма чувствительны и высокоспецифичны, что позволяет открывать ничтожные количества той тили иной индивидуальной аминокислоты в составе сложных смесей, биологических жидкостях, гидролизатах белков и т. п. некоторые цветные реакции находят применение для количественного определения аминокислот.

Методы качественного обнаружения белков основаны на двух типах реакций: а) по пептидным связям белковой молекулы; б) по её аминокислотным радикалам.

Примером реакции первого типа служит биуретовая реакция. Примерами реакций второго типа являются многочисленные цветные реакции на радикалы аминокислот. По характеру цветных реакций второго типа можно судить до некоторой степени о составе белков.

Оборудование, реактивы. Встряхиватель; баня водяная; термометр лабораторный; фильтры бумажные; марля; колбы конические на 250 мл; набор пробирок стеклянных химических; пипетки, цилиндры; стаканы стеклянные лабораторные с носиком на 100 и 250 мл; воронки стеклянные; лакмусовая бумага; свежее яйцо; свежее говяжье мясо; молоко; пшеничная мука; хлорид натрия (10%-ный); сульфат аммония (насыщ.); гидроксид натрия (10%-ный и 30%-ный); сульфат меди (1%-ный); нингидрин (0,5 и 1%-ный) в этаноле (95%-ном); α-нафтол (0,1 и 0,2%-ный спиртовой раствор); ледяная уксусная кислота; серная, соляная и азотная кислоты (конц.); желатина (раствор 1%); формальдегид (2,5%-ный); нитрит натрия (0,05%-ный и 0,5%-ный); сульфаниловая кислота (1%-ная); карбонат натрия (10%-ный); соляная кислота (5%-ная).

Работа 1. Приготовление растворов белка для проведения качественных реакций

Неразбавленный белок куриного яйца. Отделяют белок трех куриных яиц от желтков. Считая, что масса белка в одном яйце в среднем равна 33 г, получают около 100 мл неразбавленного раствора белков куриного яйца. Этот раствор содержит 88% воды, 1 % углеводов и 0,5% минеральных веществ; остальное приходится на белок. Таким образом, полученный неразбавленный белок куриного яйца представляет собой примерно 10%-ный раствор белка.

Разбавленный раствор яичного альбумина. Белок одного куриного яйца после отделения от желтка хорошо взбивают и затем смешивают в колбе при встряхивании с десятикратным объемом дистиллированной воды. Раствор фильтруют через двойной слой смоченной водой марли, помещенной в воронку. Отфильтровывают раствор яичного альбумина; в осадке (на марле) остается яичный глобулин. Учитывая, что концентрация альбумина в белке куриного яйца составляет около 6%, полученный разбавленный раствор яичного альбумина является примерно 0,5%-ным.

Белки мяса. Помещают в стакан 40-50 г пропущенного через мясорубку мяса (постного), добавляют 80-100 мл 10%-ного раствора хлорида натрия и оставляют смесь стоять 15-20 мин при частом помешивании. Отфильтровывают через бумажный складчатый фильтр или через двойной слой марли окрашенную в красный цвет жидкость. В растворе содержится главным образом мышечный альбумин и глобулин.

Белки молока. К 50 мл свежего молока добавляют равный объем насыщенного раствора сульфата аммония. При этом выпадают в осадок глобулины и казеин. Отфильтровывают через складчатый бумажный фильтр раствор альбуминов.

Растительный альбумин. 25 г пшеничной муки смешивают со 100 мл дистиллированной воды и смесь встряхивают в течение 1 ч с помощью встряхивателя. Взвесь муки центрифугируют и надосадочную жидкость фильтруют через складчатый фильтр. Отфильтрованный прозрачный раствор содержит преимущественно альбумин пшеничных зерен.

Работа 2. Качественные реакции на аминокислоты

При добавлении к раствору белка незначительных количеств глиоксиловой кислоты в присутствии крепкой серной кислоты получается красно-фиолетовое окрашивание. Эта реакция связана с присутствием в молекуле белка аминокислоты триптофана и основана па способности триптофана в кислой среде вступать в реакцию е альдегидами, образуя при этом окрашенные продукты конденсации.

Глиоксиловая кислота всегда присутствует в небольших количествах в ледяной уксусной кислоте, поэтому последнюю используют в реакции как источник глиоксиловой кислоты.

Триптофан в этой реакции конденсируется с формальдегидом, выделяющимся из глиоксиловой кислоты под действием концентрированной серной кислоты. Продукт конденсации окисляется до бис-2-триптофанилкарбинола. Последний в присутствии минеральных кислот образует окрашенные в сине-фиолетовый цвет соли.

Ход работы. В пронумерованные пробирки наливают по 5 капель приготовленных растворов. В каждую пробирку добавляют по 5 капель концентрированной уксусной кислоты. Раствор сначала слегка нагревают, затем охлаждают и по стенке пробирки, сильно наклонив её, чтобы жидкости не смешивались (подслаивание), приливают 10 капель концентрированной серной кислоты. При стоянии на границе двух слоев жидкости наблюдается красно-фиолетовое окрашивание в виде кольца. Появление окраски можно ускорить, поместив пробирку в кипящую водяную баню.

Реакция Вуазене протекает только с теми белками, которые содержат в своем составе триптофан. Химизм ее аналогичен химизму реакции Адамкевича (Гопкинса – Коле); и в том, и в другом случае в конденсацию с триптофаном вступает формальдегид.

Ход работы. К 2 мл разбавленного раствора белка в пробирке добавляют одну каплю 2,5%-ного раствора формальдегида. Смешивают и прибавляют 6 мл чистой концентрированной соляной кислоты (плотность не менее 1,175), после чего снова перемешивают. Через 10 мин прибавляют при взбалтывании 10 капель 0,5%-ного раствора нитрита натрия. Развивается интенсивное сине-фиолетовое окрашивание.

При взаимодействии кислого раствора сульфаниловой кислоты с нитритом натрия осуществляетоя реакция диазотирования и образуется диазобензолсульфоновая кислота. При реакции последней с гистидином образуется соединение вишнево-красного цвета.

Ход работы. К 1 мл 1%-ного раствора сульфанйловой кислоты в 5%-ном растворе соляной кислоты приливают 2 мл 0,5%-ного раствора нитрита натрия, сильно встряхивают и немедленно добавляют сначала 2 мл разбавленного раствора белка, а затем, после перемешивания содержимого, пробирки, 6 мл 10%-ного раствора карбоната натрия. После смешивания растворов развивается вишнево-красное окрашивание.

При добавлении к раствору белка крепкой едкой щелочи, уксуснокислого свинца и последующем кипячении раствор начинает темнеть. Реакция обусловлена присутствием в белке серусодержащих аминокислот: цистина, цистеина и метионина. Эти аминокислоты при нагревании в присутствии крепкой щелочи разрушаются, образуя сернистый натрий:

Уксуснокислый свинец реагирует со щелочью с образованием плюмбита натрия:

(CH3COO)2Pb + 2NaOH → Pb(ONa)2 + 2CH3COOH

Сернистый натрий при взаимодействии с плюмбитом образует черный осадок сернистого свинца.

Na2S + Pb(ONa)2 + 2H2O → PbS↓ + 4NaOH

Ход работы. В пронумерованные пробирки наливают по 5 капель приготовленных растворов. В каждую пробирку добавляют по 5 капель 30% раствора едкого натра и по 1 капле 5% раствора уксуснокислого свинца. При интенсивном кипячении жидкость, содержащая серусодержащие аминокислоты, темнеет, образуя черный осадок сернистого свинца.

Работа 3. Обнаружение в молекулах белков пептидных связей

В щелочной среде в присутствии солей меди растворы белка приобретают фиолетовый цвет с красным или синим оттенком, зависящим от количества пептидных связей в молекуле белка. Такую реакцию дают все белки, а также продукты их неполного гидролиза — пептоны и полипептиды, содержащие не менее двух пептидных связей. Биуретовая реакция обусловлена наличием в белке пептидных связей, которые в щелочной среде образуют с сернокислой медью окрашенные комплексы.

Группа, образующая пептидную связь (—СО—NН—), в щелочной среде присутствует в своей таутомерией енольной форме.

При избытке щелочи происходит диссоциация ОН-группы, появляется отрицательный заряд, с помощью которого кислород взаимодействует с медью, возникает солеобразная связь; кроме того, медь образует дополнительные координационные связи с атомами азота, участвующими в пептидной связи, путем использования их неподеленных электронных пар. Возникающий таким образом комплекс очень стабилен (см. далее). Интенсивность окраски комплекса зависит от концентрации белка и количества медной соли в растворе. Биуретовую реакцию дают также некоторые небелковые вещества, например, биурет (NН2—СО—NН—СО—NН2), оксамид (NН2—СО—СО—NН2), ряд аминокислот (гистидин, серии, треонин, а также аспарагин).

Ход работы. В пронумерованные пробирки наливают по 5 капель приготовленных растворов. В каждую пробирку добавляют по 10 капель 10% раствора едкого натра и по 1 капле 1% раствора сульфата меди.

При малом содержании белка чувствительность реакции можно повысить, наслаивая на раствор белка в щелочи 1 мл 1%-ного раствора сульфата меди. При стоянии на границе двух слоев появляется фиолетовое кольцо.

Белки, полипептиды, а также свободные α-аминокислоты дают синее или фиолетовое окрашивание с нингидрином (трикетогидринденгидратом). Реакция характерна для аминогрупп в α-положении и обусловлена наличием α-аминокислот в молекуле белка.

Сначала в результате взамиодействия аминокислоты с нингидрином возникает Шиффово основание. Затем оно претерпевает перегруппировку, декарбоксилируется и расщепляется на альдегид и аминодикетогидринден.

Аминодикетогидринден конденсируется еще с одной молекулой нингидрина, и образовавшееся соединение, енолизируясь, переходит в окрашенную форму, получившую название «Сине-фиолетовый Руэмана», по имени исследователя, впервые в 1910 г изучившего эту реакцию.

В присутствии органических растворителей (ацетона, этанола, пиридина и др.), на которых обычно готовят раствор нингидрина, протекает реакция.

Продукт этой реакции содержит в своем составе радикал (R) исходной аминокислоты, который обусловливает различную окраску (голубую, красную и т. п.) соединений, возникших при реакции аминокислот с нингидрином.

Нингидриновая реакция широко используется как для открытия отдельных аминокислот, так и для определения их количества.

Ход работы. В пронумерованные пробирки наливают по 5 капель приготовленных растворов. В каждую пробирку добавляют по 3 капли 0,5% раствора нингидрина и нагревают до кипения.

При добавлении к раствору белка концентрированной азотной кислоты белок сначала выпадает в осадок, а затем при нагревании растворяется и жидкость окрашивается в желтый цвет. Эта реакция называется ксантопротеииовой; она указывает на присутствие в белке ароматических аминокислот (фенилаланина, тирозина, триптофана) и основана на образовании нитропроизводных этих аминокислот.

Реакция характерна для бензольного ядра циклических аминокислот, которые при обработке концентрированной азотной кислотой подвергаются нитрованию:

Желтое окрашивание можно наблюдать при попадании крепкой азотной кислоты на кожу, ногти, шерсть и т. д.

Нитропроизводные аминокислот в щелочной среде образуют соли хиноидной (хромофорной) структуры, окрашенные в оранжевый цвет.

Аналогично протекает реакция нитрования триптофана и фенилаланина (последний нитруется труднее).

Ход работы. В пронумерованные пробирки наливают по 5 капель приготовленных растворов. В каждую пробирку добавляют по 5 капель концентрированной азотной кислоты до появления белого осадка или мути от свернувшегося белка, и (осторожно!) нагревают. При нагревании раствор и осадок окрашиваются в ярко-желтый цвет, при этом осадок почти полностью растворяется. Пробирки охлаждают, после этого в них осторожно добавляют по 10 капель концентрированного раствора аммиака или 30% раствора едкого натра.

Результаты работы оформляют в виде таблицы 1.

Таблица 1 – Цветные реакции на аминокислоты и белки

Источник