Лабораторно-практическое занятие № 8

Тема: Аминокислоты и белки.

Цель: Сформировать знания строения и свойств важнейших a-аминокислот и химических основ структурной организации белковых молекул для дальнейшего изучения биологических функций белков.

Исходный уровень:

5) Кислотность и основность органических соединений.

6) Водородная связь.

7) Реакции нуклеофильного замещения в карбоксильной группе. Получение амидов кислот и их гидролиз.

8) Химические свойства аминогруппы. Основность и нуклеофильность аминогруппы.

9) Окисление тиолов и восстановление дисульфидов.

Содержание занятия:

1. Контроль выполнения домашнего задания.

2. Практическая часть «Аминокислоты и белки».

2.1. Стереоизомерия аминокислот.

2.2. Кислотно-основные свойства a-аминокислот.

2.3. Свойства a-аминокислот по COOH-группе (образование эфиров, амидов, декарбоксилирование).

2.4. Свойства по NH₂-группе (образование оснований Шиффа, дезаминирование окислительное и неокислительное).

2.5. Специфические свойства a-аминокислот, связанные с химической моди­фикацией радикала (гидроксилирование, обратимое окисление тиогрупп, карбоксилирование).

3. Лабораторная работа по теме «Аминокислоты и белки».

4. Контроль выполнения лабораторной работы.

5. Контроль усвоения темы.

a-Аминокислоты занимают ключевое положение в азотистом обмене. Они являются простейшими кирпичиками в структуре белков – важнейших соединений организма. Многие из a-аминокислот используются в медицинской практике в качестве лекарственных средств, влияющих на тканевый обмен.

С химической точки зрения a-аминокислоты как гетерофункциональные соединения вступают в реакции, характерные для карбоксильной группы и аминогруппы, а также обладают свойствами, обусловленными взаимным влиянием этих функций. Некоторые химические свойства a-аминокислот связаны с наличием функциональных групп в радикале.

Вопросы для самостоятельной работы
«Аминокислоты и белки»

1. Дайте общую формулу a-аминокислот, покажите их медико-биологическое значение, перечислите незаменимые a-аминокислоты.

2. Дайте классификацию a-аминокислот:

а) по химической природе радикала;

б) по полярности бокового радикала;

в) по числу групп -COOH и -NH₂ в молекуле.

Приведите примеры.

3. Покажите стереоизомерию a-аминокислот на примере a-аминопропионовой кислоты (аланина). Выделите центр хиральности, укажите стандарт, по которому определяют принадлежность к D- и L-ряду. Аминокислоты какого ряда принимают участие в биосинтезе белка?

4. Дайте определение понятия «диполярный ион» или «внутренняя соль». Напишите строение внутренней соли гистидина и поясните возможность ее образования.

5. Что такое изоэлектрическое состояние и изоэлектрическая точка a-амино­кислоты и белка? Покажите, в какой форме, анионной или катионной, находится в организме при физиологических значениях рН:

а) глутаминовая кислота (рI = 3,22);

б) аланин (рI = 6,0);

в) лизин (рI = 9,7).

6. Напишите реакции взаимодействия аланина с гидроксидом натрия и соляной кислотой. Поясните, какое свойство проявляют a-аминокислоты в этих реакциях.

7. Напишите уравнение реакции аспарагиновой кислоты с ацетатом свинца. К какому типу соединений относится продукт реакции? С катионами какого металла реакция является качественной на a-аминокислотный фрагмент?

8. Напишите реакцию взаимодействия валина с метиловым спиртом в безводной среде. Назовите продукт и покажите практическое применение реакции.

9. Напишите реакции декарбоксилирования in vivo: а) гистидина; б) триптофана; в) глутаминовой кислоты. Назовите продукты и укажите их биологическую активность. Объясните возможность реакций декарбоксилирования у a-аминокислот.

10. Напишите схему образования трипептида из серина, метионина и лизина. Опишите электронное и пространственное строение пептидной связи.

11. Покажите реакции окислительного и неокислительного дезаминирования in vivo аспарагиновой кислоты. Назовите продукты и укажите биологическую роль дезаминирования.

12. Напишите реакции взаимодействия лейцина с: а) формальдегидом; б) азотистой кислотой. С какой целью эти реакции используются в биохимическом анализе?

13. Напишите схемы химической модификации a-аминокислот, находящихся в составе белков:

а) окислительное гидроксилирование;

б) обратимое окисление тиогрупп;

в) карбоксилирование.

Покажите биологическую роль этих процессов.

14. Покажите принципиальный путь биосинтеза катехоламинов.

15. Напишите специфические реакции, протекающие при нагревании a-амино­уксусной и g-аминомасляной кислот. Назовите продукты. Дайте понятие лактим-лактамной таутомерии.

16. Покажите классификацию белков:

а) по биологическим функциям;

б) по составу;

в) по пространственной структуре.

17. Какой цветной реакцией можно доказать наличие:

а) пептидной связи;

б) бензольного кольца в аминокислоте или пептиде;

в) серы в аминокислоте или пептиде?

Лабораторная работа по теме
«Аминокислоты и белки»

Опыт 1. Реакция глицина с формальдегидом

В пробирку поместите 5 капель 1% раствора глицина и добавьте 1 каплю индикатора метилового красного. Раствор окрашивается в желтый цвет (нейтральная среда). К полученной смеси добавьте равный объем формалина. Отметьте появление красной окраски (кислая среда). Данная реакция под названием «формольное титрование» используется для количественного определения карбоксильных групп в a-аминокислотах.

Вопросы:

1. Напишите уравнение реакции взаимодействия глицина с формальдегидом.

2. Каковы причины изменения окраски индикатора?

3. Какое практическое применение имеет реакция a-аминокислот с формальдегидом?

Опыт 2. Реакция глицина с азотистой кислотой

В пробирку поместить 5 капель 1% раствора глицина и равный объем 5% раствора нитрита натрия. Добавьте 2 капли концентрированной уксусной кислоты и осторожно взболтайте смесь. Наблюдается выделение газа. Реакция используется для количественного определения аминогрупп в аминокислотах.

Вопросы:

1. Напишите схему взаимодействия глицина с азотистой кислотой. Назовите образовавшееся соединение.

2. Какое практическое применение имеет реакция аминокислот с азотистой кислотой?

Опыт 3. Образование комплексной соли меди глицина

В пробирку поместите 1 мл 1% раствора глицина. Добавьте на кончике лопаточки сухой карбонат меди (II) и смесь нагрейте. Раствор окрашивается в синий цвет.

Вопросы:

1. Напишите схему взаимодействия глицина с карбонатом меди (II).

2. Какой цвет характерен для растворов комплексных солей меди (II)?

Опыт 4. Биуретовая реакция на пептидную связь

В пробирку поместите 5-6 капель раствора яичного белка (на общем столе), добавьте равный объем 10% раствора гидроксида натрия и по стенкам добавьте 1-2 капли раствора сульфата меди (II). Наблюдается появление красно-фиолетовой окраски.

Вопросы:

1. Каковы внешние признаки положительной биуретовой реакции?

2. Все ли белки дают биуретовую реакцию?

Опыт 5. Ксантопротеиновая реакция белков

В пробирку поместите 10 капель яичного белка и 2 капли концентрированной азотной кислоты. Содержимое пробирки осторожно нагрейте, все время встряхивая. Раствор и осадок окрашиваются в желтый цвет. Охладив пробирку, осторожно добавьте 1-3 капли 1-% раствора гидроксида натрия до появления ярко-оранжевой окраски.

Вопросы:

1. Какие a-аминокислоты в составе белка можно открыть с помощью ксантопротеиновой реакции?

Опыт 6. Реакция на присутствие серусодержащих

a-аминокислот

В пробирку поместить 10 капель раствора яичного белка и вдвое больший объем 10% раствора гидроксида натрия. Содержимое пробирки перемешайте, нагрейте до кипения (1-2 мин). К полученному щелочному раствору добавьте 5 капель 10% ацетата свинца (II) и вновь прокипятите. Отметьте появление серо-черного осадка.

Вопросы:

1. Напишите в общем виде схему реакции белка с ацетатом свинца.

2. Какие a-аминокислоты в составе белка можно открыть данной качественной реакцией?

Дата добавления: 2014-11-06