Белки – основа жизнедеятельности любого организма на Земле

Белки – основа жизнедеятельности любого организма на Земле. Это сложные
высокомолекулярные природные соединения. Мономерами белков являются аминокислоты.
Умение определять аминокислоты важно и в теоретическом, и в практическом аспекте.
Определение аминокислот сопровождается написанием уравнений качественных реакций, что
способствует углублению знаний по органической химии. Это умение имеет большое значение при
заболеваниях, связанных с ослаблением иммунной системы людей (аллергические заболевания,
нарушение функционирования ферментативных систем и т. д.), при которых основную роль играют
белки. В данной ситуации необходимо оперативно и грамотно определять аминокислоты (белки).
Надо помнить, что все качественные реакции – это реакции не собственно на белки, а на
определенные аминокислоты, входящие в их состав.

Реакция Адамкевича (Адамкевича–Гопкинса (1874))
Описание опыта. К 2 мл 1%-го раствора триптофана приливают ~1 мл концентрированной
уксусной кислоты, встряхивают и по стенке пробирки осторожно добавляют ~2 мл
концентрированной серной кислоты. На границе двух жидкостей наблюдают образование краснофиолетового окрашивания. При встряхивании жидкость окрашивается в фиолетовый цвет.

Реакция Ван Слайка
Это реакция определения первичной аминогруппы в алифатических аминах.
-Аминокислоты, содержащие первичную аминогруппу, реагируют с азотистой кислотой. При этом
образуется неустойчивое диазосоединение, разлагающееся с выделением свободного азота и
образованием -гидроксикарбоновых кислот:
Реакция используется для количественного определения аминокислот по объему выделившегося
газообразного азота.
Описание опыта. В пробирку наливают 1 мл 1%-го раствора глицина и равный объем 5%-го
раствора нитрита натрия. Добавляют 0,5 мл концентрированной уксусной кислоты и осторожно
взбалтывают смесь. Наблюдается выделение пузырьков газа:

Реакция Вуазена
Описание опыта. Если к 1 мл 5%-го раствора белка в 30%-м растворе едкого калия прибавить одну
каплю 1,25%-го раствора формальдегида, 10 мл концентрированной соляной кислоты и через 10
минут прибавить 5–7 капель 0,05%-го раствора нитрита натрия, то появляется фиолетовое
окрашивание, обусловленное присутствием в белке триптофана.

РЕАКЦИЯ МИЛЛОНА
Это реакция на аминокислоту тирозин. Реактив Миллона (раствор HgNO 3 и Hg(NO2)2 в
разбавленной HNO3, содержащей примесь HNO2) взаимодействует с тирозином с образованием
ртутной соли нитропроизводного тирозина, окрашенной в розовато-красный цвет:
Описание опыта. К 2 мл концентрированного раствора тирозина прибавляют ~1 мл реактива
Миллона, встряхивают и осторожно нагревают пробирки на пламени спиртовки. Образуется
красное окрашивание.

Реакция Гопкинса–Коле
Это реакция на аминокислоту триптофан.
Описание опыта. 1 мл 0,005%-го раствора триптофана смешивают с равным объемом
глиоксиловой кислоты НС(О)СООН* и к смеси прибавляют 10 капель 0,04 М раствора сульфата
меди(II). Затем небольшими порциями (по несколько капель) добавляют 2–3 мл
1
концентрированной серной кислоты, охлаждая пробирку после приливания очередной порции
кислоты током холодной воды (или в ванночке со льдом). Полученную смесь оставляют на 10 мин
при комнатной температуре, после чего ставят на 5 мин в кипящую водяную баню. Наблюдается
образование сине-фиолетового окрашивания.
В этой реакции из глиоксиловой кислоты под действием концентрированной серной кислоты
сначала получается формальдегид: который затем конденсируется с триптофаном:
Продукт конденсации окисляется до бис-2-триптофанилкарбинола, который в присутствии
минеральных кислот образует соли, окрашенные в сине-фиолетовый цвет:

Реакция Мак-карти и салливана
Это реакция на аминокислоту метионин.
Описание опыта. К 5 мл 0,02 н. раствора метионина прибавляют при перемешивании сначала 1 мл
14,3 н. раствора гидроксида натрия, а затем 0,3 мл свежеприготовленного 10%-го раствора
нитропруссида натрия. Смесь 10 мин нагревают на водяной бане при 35–40 °С, затем в течение 2
мин охлаждают в ледяной воде. К смеси добавляют при помешивании 5 мл смеси соляной и
фосфорной кислот. Полученный раствор взбалтывают 1 мин и охлаждают водой комнатной
температуры в течение 10 мин. Образуется яркая красно-фиолетовая окраска.
Составными компонентами мочи является образующиеся е печени коньюгаты с сер- ной и
глюкуронояой кислотами, глицяном и другими полярными веществами (см. с. 309). В
моче могут присутствовать продукты метаболическо трасформации многях гормонов
(катехоламинов, стероидов, серотонина). По содержанию конечных продуктов можно
судить о биосинтезе этих гормонов в организме. Белковый гормон хориогонооотропин
(ХГ, М 36 iЩя), образующийся в оериод беременности, попадает в кровь и
обнаруживается в иммунологичоскими методами. Присутствие гормона сложит показа
телам беременности.Желтую окраску моче придают урооромн— производные желчных
пигментов, образу- ющихся при деградации гемоглобина (см. с. 197). Моча темнеют при
хранении за счет окисления урохромое.

Реакция Паули (Диазореакция Паули)
Эта реакция на аминокислоту гистидин основана на взаимодействии гистидина с
диазобензолсульфоновой кислотой с образованием соединения вишнево-красного цвета.
Реакцию диазотирования осуществляют при взаимодействии кислого раствора сульфаниловой
кислоты с нитритом натрия. При этом образуется диазобензолсульфоновая кислота:
Эта кислота, взаимодействуя с гистидином, дает соединение вишнево-красного цвета:
2
Описание опыта. В пробирку наливают 1 мл 1%-го раствора сульфаниловой кислоты в 5%-м
растворе соляной кислоты. Затем прибавляют 2 мл 0,5%-го раствора нитрита натрия, сильно
встряхивают и немедленно приливают 2 мл 0,01%-го раствора гистидина. После перемешивания
содержимого пробирки сразу приливают 6 мл 10%-го раствора соды. Появляется интенсивная
вишнево-красная окраска.
Присутствие белков в биологических или других жидкостях может
быть установлено рядом качественных реакций. Из реакций осаждения
наиболее характерны свёртывание при кипячении, осаждение спиртом или ацетоном, кислотами,
особенно азотной кислотой. Весьма характерно осаждение белков трихлоруксусной или
сульфосалициловой кислотами. Последние два реактива особенно употребительны как для
Из
цветных реакций на белки наиболее характерна биуретовая реакция:
фиолетовое окрашивание с солями меди в щелочном растворе
(пептидные связи белков дают комплексное соединение с медью).
Другая характерная реакция на белки - ксантопротеиновая: желтое
окрашивание в осадке белка от добавления концентрированной
азотной кислоты. Реакция Миллона (с солями ртути в азотной кислоте,
содержащей азотистую) протекает с фенольным остатком тирозина, и
поэтому красное окрашивание дают только белки, содержащие
тирозин. Остаток триптофана в белке даёт реакцию Адамкевича:
фиолетовое окрашивание с концентрированной уксусной кислотой в
концентрированной серной кислоте; реакция обязана глиоксиловой
обнаружения белков, так и для количественного осаждения их из биологических жидкостей.
3
кислоте, находящейся в уксусной в качестве примеси, и получается
также с дркгими альдегидами. Нингидриновая реакция обладает
большой чувствительностью, но нингидрин- крайне дорогой и
дефицитный реактив. Белки дают ряд других реакций, зависящих от
находящихся в них радикалов аминокислот.
Классификация белков в значительной мере условна и построена на различных, часто
случайных, признаках. Белки разделяют на животные, растительные и бактериальные, на
фибриллярные и глобулярные, мышечные, нервной ткани и т.п. Учитывая исключительное
многообразие белков, ни одну классификацию нельзя считать удовлетворительной, поскольку
многие индивидуальные белки не подходят ни к одной группе. Обычно принято делить белки на
простые (протеины), состоящие только из остатков аминокислот, и сложные (протеиды), содержащие
также простетические (небелковые) группы.
Отдельные участки полипептидных цепей могут быть соединены между собой дисульфидными или
другими связями, как это имеет место в молекуле рибонуклеазы между 4 парами остатков цистеина,
благодаря чему вся цепочка может быть свёрнута в клубок или иметь определённую
Экстинкция
(от лат. exstinctio — гашение), ослабление пучка света при его
распространении в веществе за счёт совместного действия
поглощения света и рассеяния света. В общем случае ослабление
пучка с начальной интенсивностью I0 может быть рассчитано по
Бугера—Ламберта—Бера закону. l = l0l-bl, где l — толщина
поглощающего вещества, а b = a + r показатель Э. (ослабления
показатель), равный сумме поглощения показателя a и рассеяния
показателя r. Показатель Э. имеет размерность обратной длины (м--1,
см--1). Безразмерный коэффициент Э. равен сумме поглощения
коэффициента и рассеяния коэффициента среды. Как правило,
показатели и коэффициенты Э. различны для разных длин волн света.
Введение
Белки играют очень важную роль в жизнедеятельности организмов.
Иногда присутствие белка говорит о патологических явлениях,
происходящих в организме. Так, например, при пиелонефрите белок
оказывается в моче. Концентрация белка в моче используется при
диагностике многих заболеваний. Концентрация инсулина в крови должна
быть определенной, ее повышение и понижение отрицательно сказывается на
состоянии больных диабетом. Качественно или количественно концентрацию
того или иного белка в жидкостях организма можно определить с помощью
качественных реакций, которых известно много.
Наше внимание привлекла реакция Паули, которая не требует
дефицитных химических реактивов, механизм которой абсолютно ясен, но
которая имеет в классическом исполнение ряд недостатков:
1) Низкая чувствительность из-за малой экстинкции получающегося
азокрасителя.
2) Недостаточно высокая скорость реакции соли диазония в связи с тем,
что сульфа группа является не самым сильным ЭА заместителем из
известных.
4
3) Реактив для реакции Паули – п-сульфафенилдиазоний взрывчат, что
опасно при хранении, транспортировке и взвешивании.
В связи с этим была поставлена цель: модифицировать
качественную реакцию Паули. Существенно улучшить ее и
устранить недостатки.
Для этого мы решили вместо п-сульфафенилдиазония в качестве реактива
использовать совершенно безопасный тетрафторобарат-псульфафенилдиазония. Наличие нитро группы должно было приводить к
ускорению реакции с фрагментами тирозина и гистидина в белке и
приводить к резкому увеличению экстинкции получаемого красителя.
Экспериментальная часть:
1) Был перекристаллизован п-нитроанилин путем перекристаллизации из
водного спирта. Его точка плавления составила 147,5ºС , что совпадает
с литературными данными и свидетельствует таким образом, о чистоте
продукта.
2) Хлорид п-нитрофенилдиазония получился по реакции:
Реакция проводилась в охлаждаемой ледяной крошкой колбе, в которой
находилась суспензия хлорида п-нитрофениламмония. К полученной
суспензии малыми порциями из бюретки добавлялось стехиометрическое
количество нитрита натрия. Соляная кислота была в избытке вместо 2 моль2,5 моль.
3) Получение борфтороводородной кислоты Н[ВF4]
5
Реакция проводилась в полиэтиленовом стаканчике добавлением HF до
полного растворения Н3ВО3. Эту реакцию по технике безопасности проводил
при хорошо работающей тяге учитель.
4) Впоследствии к концентрированному раствору Н[ВF4] добавилось
расчетное количество соды
5) Фторборат натрия промывался небольшим количеством холодной воды
и использовался в дальнейшем для выделения соли диазония по
реакции:
Кристаллы промывались минимальным количеством воды при 0ºС и
дважды диоксаном.
6) Получение растворов белка.
Белок куриного яйца отделялся от желтка, и из белка отбиралось 5мл
жидкости, которую разбавляли в мерной колбе до 500мл. Получался 1%
раствор куриного белка. 1% раствор разбавлялся водой в 100-50-25-12,56,25раз.
7) К растворам добавлялось избыточное количество соды, чтобы при
добавлении тетрафторборатафенилдиазония всегда была слабощелочная
среда. К полученным растворам белка добавлялось по 5мл 10% раствора
тетрафторборатафенилдиазония. В течение 30 секунд появилась окраска,
которая через 1-1,5 минуты перестала становиться более интенсивной.
Хорошо видно, что как мы и предполагали, окраска становится более
интенсивной по сравнению с интенсивностью растворов при классической
реакции Паули (там при самой большой концентрации достигается только
бледно-оранжевая окраска).
6
Модифицированную реакцию Паули можно
представить следующим образом: реакция
азосочетания
Выводы:
Таким образом, открыта новая качественная реакция на белки, которая
является существенно улучшенной модификацией классической реакции
Паули. Преимуществом этой реакции является
-большая интенсивность получаемых красителей, т.е. более высокая
чувствительность реакции.
-заметно большая скорость реакции, приблизительно в 15-20 раз
-абсолютно безопасный химический реактив
(тетрафторборатфенилдиазония)
Реакцию можно сделать еще более чувствительной, если взять
2,4-динитроанилин или заместитель Ягупольского.
7