Reakcja biuretowareakcja biuretowaReakcja biuretowa jest reakcją charakterystyczną, za pomocą której można wykryć wiązania peptydowe. Jednak przebiega tylko wtedy, gdy w cząsteczce występują obok siebie lub rozdzielone jednym atomem węgla co najmniej dwa takie wiązania. Stosunkowo łatwo zaobserwować efekt tej reakcji (zmianę barwy), dlatego jest wykorzystywana do wykrywania obecności wiązania peptydowego lub związków, w których takie wiązanie występuje. Jak dokładnie przebiega ta reakcja?

Odczynnikami w reakcji biuretowej są wodne roztwory dostarczające jonów ${\text{Cu}}^{2+}$ (np. siarczan($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$) ${\text{CuSO}}_4$) oraz jonów ${\text{OH}}^{-}$ (np. wodorotlenk sodu $\text{NaOH}$). W środowisku zasadowym wiązania peptydowe tworzą z jonami ${\text{Cu}}^{2+}$ kompleksy. Tworzący się kompleks ma intensywną fioletową barwę. Im większe stężenie peptydu, tym większa jest intensywność barwy roztworu.

W najprostszym przypadku warunek ten jest spełniony dla związku nie będącego peptydem, a więc dla biuretu (dimocznika), od którego pochodzi nazwa tej reakcji.

RimBP1mYm6MbN

Na ilustracji w statywie znajduje się probówka z fioletowym roztworem.

W probówce widoczny jest charakterystyczny dla próby biuretowej fioletowy/purpurowy kolor, który powstał w wyniku dodania do analizowanej mieszaniny roztworu wodorotlenku potasu lub sodu oraz siarczanu($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$). Kolor ten świadczy o obecności wiązania peptydowego $—\text{CO}—\text{NH}—$.

Aminokwasy i dipeptydy nie dają pozytywnej reakcji z odczynnikiem biuretowym. Natomiast w reakcji z polipeptydami następuje zmiana barwy od różowej do czerwono‑fioletowej.

R1U56BCFZnZNT

Na ilustracji znajduje się wzór kompleksu. W centrum znajduje się dikation miedzi. Wokół niego znajdują się cztery cząsteczki dimocznika. Między miedzią a cząsteczkami dimocznika występują cztery wiązania koordynacyjne miedź‑azot. Kompleks miedzi i cząsteczek dimocznika ma ładunek minus dwa ze względu na ładunki ujemne na atomach azotu. Struktura znajduje się w nawiasie kwadratowym. Przed nawiasem znajdują się dwa kationy sodu.

RBo97IN2bJoAi

Ilustracja przedstawia kompleks powstały w wyniku reakcji biuretowej z peptydem. W centrum znajduje się jon miedzi ${\text{Cu}}^{2+}$. Jon metalu tworzy cztery wiązania z atomami azotu wiązań peptydowych, dwa to wiązania donorowo‑akceptorowe, pozostałe to wiązania pojedyncze.

Dla zainteresowanych

R1I27aTPZamQd

Na ilustracji znajduje się zamknięta probówka, w której znajduje się kompleks miedzi $\mathrm{C}\mathrm{u}{\left({\mathrm{N}\mathrm{H}}_3\right)}_4(\mathrm{O}\mathrm{H}{)}_2$.

Reakcji biuretowej nie można stosować do oznaczania białekbiałkabiałek w obecności soli amonowych, ponieważ jon amonowy również tworzy barwne kompleksy z jonami miedzi($\text{II}$).

Przebieg próby może też maskować siarczan($\text{VI}$) magnezu ze względu na wytrącający się nierozpuszczalny wodorotlenek magnezu (w ten sposób jony ${\text{OH}}^{-}$ są usuwane z roztworu), co wpływa na środowisko reakcji.

Ciekawostka

Dlaczego reakcja biuretowa bywa nazywana „reakcją Piotrowskiego” lub „odczynem Piotrowskiego”?

Ri608tuJKxkE4

Zdjęcie przedstawia siedzącego w fotelu mężczyznę w średnim wieku. Ma krótkie włosy, nosi wąsy. Ubrany jest w białą koszulę, kamizelkę i marynarkę.

Gustaw Piotrowski był żyjącym w $\text{XIX}$ wieku polskim fizjologiem, profesorem Uniwersytetu Jagiellońskiego. W $1865$ roku opracował pierwszy polski podręcznik z zakresu fizjologii człowieka „Fizjologia ludzka w zarysie”. Natomiast w $1865$ roku w niemieckim czasopiśmie naukowym opublikował opis reakcji biuretowej. Dlatego czasem reakcja biuretowa jest nazywana reakcją Piotrowskiego.

R11iCTaXqH6Lm

Film z laboratorium chemicznego, w którym przeprowadzane jest doświadczenie mające na celu wykrycie wiązań peptydowych w białku jaja kurzego za pomocą reakcji biuretowej.

Film z laboratorium chemicznego, w którym przeprowadzane jest doświadczenie mające na celu wykrycie wiązań peptydowych w białku jaja kurzego za pomocą reakcji biuretowej.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R11iCTaXqH6Lm

Film z laboratorium chemicznego, w którym przeprowadzane jest doświadczenie mające na celu wykrycie wiązań peptydowych w białku jaja kurzego za pomocą reakcji biuretowej.

Dla zainteresowanych

Inną próbą wykorzystywaną do wykrywania białek jest reakcja ksantoproteinowa. Próba ta umożliwia wykrywanie ugrupowań aromatycznych w aminokwasach obecnych w białkach. Nie można jednak za jej pomocą wykazać obecności wiązania peptydowegowiązanie peptydowewiązania peptydowego.

R1RxzQcozZArr

Na ilustracji znajduje się wzór półstrukturalny aminokwasu – tryptofanu. W cząsteczce obecny jest motyw indolu – dwa skondensowane pierścienie: sześcioczłonowy benzen oraz pięcioczłonowy w którym bezpośrednio w pierścieniu jest atom azotu. Po prawej stronie znajduje się strzałka, opisana: dodać ${\text{HNO}}_3$, odjąć ${\text{H}}_2\text{O}$, powstaje pochodna tryptofanu, w którym pierścień sześcioczłonowy został podstawiony grupą nitrową <math aria‑label="wiązanie pojedyncze N O indeks dolny dwa koniec indeksu">—NO2.

Słownik

wiązanie peptydowe

wiązanie peptydowe

charakterystyczne ugrupowanie, które powstaje w reakcji kondensacji aminokwasów

R1aalpXc3SeCP

Na ilustracji znajduje się schemat wiązania peptydowego. Atomem węgla tworzy wiązania pojedyncze z dowolnym podstawnikiem i atomem azotu, dodatkowo wiązanie podwójne do atomu tlenu. Atom azotu tworzy wiązanie pojedyncze z atomem wodoru i dowolnym podstawnikiem. Po prawej stronie znajduje się strzałka w obie strony. W drugiej strukturze mezomerycznej między atomem węgla a azotu znajduje się wiązanie podwójne, podczas gdy wiązanie tlen‑węgiel to wiązanie pojedyncze, a atom tlenu ma ładunek minus jeden. Atom azotu ma ładunek plus jeden, posiada przyłączony proton.

Bibliografia

Czerwińska A., Jelińska‑Kazimierczuk M., Kuśmierczyk K., Chemia 2, Warszawa 2003, s. 284‑327.

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych. Ćwiczenie 1: Wykrywanie białek i cukrów w produktach spożywczych, Chemia żywności. Katedra Analizy Środowiska, Gdańsk 2016.

Latowski D., Jarosz‑Krzemińska E., Kostka A., Materiały do ćwiczeń laboratoryjnych z biochemii: dla studentów Ochrony Środowiska na AGH, Kraków 2011.