Химические свойства белков

Белки, как производные аминокислот, обладают химическими свойствами, присущими аминокислотам: реакции на амино-, карбоксильные группы, по специфическим для аминокислот группировкам. К последним относятся:

ü спиртовая группа (–ОН) – оксилизин, треонин, серин;

ü тиольная группа (–SCH ) – метионин;

ü фенольная группировка (–C H OH) – тирозин;

ü индольный цикл – триптофан;

ü пиррольный цикл – пролин;

ü имидазольный цикл – гистидин.

Таким образом, белки можно отнести к многофункциональным реакционноспособным соединениям.

 

А) “Цветные реакции белка”.

С помощью “цветных реакций” обнаруживают белок в биологических средах и устанавливают их аминокислотный состав. Различаются два типа цветных реакций:

1) Универсальные – биуретовая (на все белки), нингидриновая (на все природные аминокислоты и белки);

2) Специфические – только на определенные аминокислоты как в молекуле белка, так и в растворах аминокислот.

 

1 Реакция на амидную группировку (биуретовая реакция):

В щелочной среде раствор белка с ионами меди приобретает фиолетовый цвет. Реакция обусловлена образованием биуретового комплекса в результате соединения ионов меди с пептидными группировками белка, переходящими в щелочной среде в енольную форму. Биуретовый медный комплекс можно представить следующим образом:

 

2 Реакция на аминогруппы аминокислот и белков (нингидриновая реакция):

Эта реакция характерна для аминогрупп, находящихся в - положении. Аминокислоты, полипептиды и белки при кипячении с водным раствором нингидрина дают синее или сине-фиолетовое окрашивание. Комплекс называется “сине-фиолетовый комплекс Руэмана”, имеет строение:

 

3 Реакция на циклические аминокислоты (ксантопротеиновая реакция):

Реакция открывает наличие в белках циклических аминокислот – триптофана, фенилаланина, тирозина, содержащих в своем составе бензольное кольцо. Цветная реакция обусловлена нитрованием бензольного кольца этих аминокислот с образованием нитросоединения желтого цвета, например:

 

 

4 Реакция на тирозин (реакция Миллона):

Реакция Миллона открывает в белке тирозин. Аминокислоту тирозин можно рассматривать как производное фенола. Фенолы и их производные образуют ртутные соли красного цвета. Химизм реакции Миллона можно отразить уравнением:

 

 

5 Реакция на триптофан (реакция Адамкевича):

Реакция Адамкевича указывает на присутствие в белке аминокислоты триптофана. Реакция заключается в том, что триптофан, реагируя с глиоксилевой кислотой, присутствующей в виде примеси в концентрированной уксусной кислоте, дает окрашенные продукты конденсации.

Концентрированная серная кислота принимает участие в реакции в качестве водоотнимающего средства. Реакция идет по схеме:

 

6 Реакция на аминокислоты, содержащие слабосвязанную серу (реакция Фоля):

Реакция Фоля указывает на присутствие в белке аминокислот цистеина и цистина, содержащих слабосвязанную серу. Химизм реакции состоит в том, что при кипячении белка со щелочью цистеин и цистин отщепляют серу в виде , который с плюмбитом дает черный или бурый осадок сульфида свинца, по схеме:

 

 

7 Реакция на аргинин:

Аргинин в присутствии - нафтола окисляется гипобромитом, теряя при этом одну аминогруппу. Окисленный аргинин, соединяясь с
- нафтолом, образует вещество красного цвета, которое предположительно имеет строение:

 

 

Белки, содержащие в составе аргинин, дают красное окрашивание с гипобромитом или гипохлоридом и - нафтолом в щелочной среде.

 

Б) Гидролиз белка

Гидролиз белков широко применяется в промышленности
для получения природных -аминокислот. Осуществляется с помощью горячих минеральных кислот (соляная, серная) или ферментов,
по уравнению:

 

 

Гидролиз – один из тех процессов, который идет практически непрерывно, начиная со стадии хранения пищевых продуктов, приготовления и в готовой продукции. Разница лишь в скорости этой реакции и катализаторах.

На стадии хранения пищевого сырья эту реакцию катализируют как ферменты (протеазы), так и органические кислоты сырья.
При температурной обработке ферменты деструктируются (>80),
а на смену им вступают в действие кислые катализаторы (кислоты).

Процесс ускоряется в десятки раз за счет высокой температуры, гидролизуя белок до исходных аминокислот и олигопептидов, облегчая тем самым, будущий процесс пищеварения.

Частичный гидролиз белка мы наблюдаем при тестоведении
и получении ряда мясных и молочных продуктов.

Для промышленного гидролиза белка используют соляную кислоту (20%) или серную кислоты (35%). Процесс – длительный, около 20 часов. Щелочи для гидролиза, как правило, не используются, так как кислоты претерпевают значительные изменения.

1.4 Практическая часть: Исследование свойств белка. Аминокислотный состав.

1.4.1 Лабораторная работа №1 "Агрегация белка";

Сущность метода. Белки являются гидрофильными коллоидами. Реакции осаждения белков из раствора основаны на разрушении сольватной оболочки и нейтрализации электрического заряда коллоидных частиц белка. В зависимости от осадителя реакции осаждения разделяют на обратимые и необратимые.

Обратимые реакции осаждения – белки не подвергаются глубоким изменениям, и получаемые осадки могут быть растворены
в первоначальном растворителе. К обратимым реакциям осаждения относятся реакции высаливания белков, осаждения их спиртом или ацетоном при непродолжительном действии.

Необратимые реакции осаждения – приводят к глубоким изменениям структуры белка, образованиям комплексов с реагентами и частичной деструкции. Осадки не могут быть растворены
в первоначальном растворителе. К необратимым реакциям относятся взаимодействия белков с солями тяжелых металлов,
с концентрированными минеральными кислотами.

В качестве исследуемого белка используются водные растворы: яичного белка (1:4), желатина(1:4). казеина(1:6), а в качестве реагентов – принятые в пищевой промышленности вещества.

Опыт 1. Осаждение белков солями

Реактивы:

Насыщенные растворы следующих солей:

1. Хлорид натрия;

2. Сульфат аммония;

3. Гидрокарбонат натрия;

4 Хлорид аммония.

Оборудование:

Пробирки