Właściwości białek

Zapoznaj się z opisem eksperymentów przeprowadzonych w wirtualnym laboratorium chemicznym. Pierwszy eksperyment polega na doświadczalnym określeniu składu pierwiastkowego białka jaja kurzego, a następny na zbadaniu wybranych właściwości fizykochemicznych białka, gdzie należy zwrócić szczególną uwagę na procesy koagulacji białka. Następny eksperyment polega na identyfikacji białka w białku jaja kurzego oraz w mleku. W ostatnim eksperymencie zostanie doświadczalnie sprawdzone, czy w analizowanych próbkach znajduje się białko. Zapoznaj się z przedstawionymi problemami badawczymi i odpowiadającymi im hipotezami, obserwacjami oraz wnioskami wyciągniętymi z eksperymentów.

Temat:

Analiza składu pierwiastkowego białek.

Problem badawczy

Jakie pierwiastki wchodzą w skład białek?

Hipoteza:

W skład białek wchodzą takie pierwiastki, jak: węgiel, wodór, tlen, azot oraz siarka.

Sprzęt laboratoryjny:

• probówka – podłużne U‑kształtne naczynia szklane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych;

• drewniana łapa do probówek – rodzaj narzędzia wykorzystywanego w laboratorium do trzymania, na przykład kolb;

• statyw na probówki – prostokątny sprzęt laboratoryjny z rzędami otworów, w których umieszczane są probówki;

• pipeta – wąska rurka służąca do pobierania i przenoszenia niewielkiej ilości cieczy przy pomocy ssawki;

• palnik – urządzenie techniczne umożliwiające podtrzymywanie płomienia spalanego gazu w kontrolowany sposób;

• zapałki – drewniane patyczki nasączone substancją ułatwiającą spalanie i zakończone substancją ulegającą zapłonowi, która obecna jest w tak zwanej główce zapałki.

Odczynniki:

• białko jaja kurzego;

• uniwersalny papierek wskaźnikowy;

• papierek ołowiowy;

• woda destylowana.

Instrukcja:

1. Za pomocą pipety pobrano niewielką ilość białka jaja kurzego i wprowadzono ją do probówki.

2. Probówkę umieszczono w łapie i ogrzewano w płomieniu palnika stale nią wstrząsając.

3. Po chwili do wylotu probówki zbliżono zwilżone wodą destylowaną papierki: uniwersalny papierek wskaźnikowy i papierek ołowiowy.

Obserwacje:

W trakcie ogrzewania, białko jaja kurzego ścina się, stopniowo ciemnieje i ostatecznie pokrywa się czarnym nalotem. Na ściankach probówki pojawiają się krople bezbarwnej cieczy. Podczas ogrzewaniu białka wyczuwalny jest nieprzyjemny zapach, przypominający palące się włosy. Zbliżony do wylotu probówki zwilżony uniwersalny papierek wskaźnikowy zmienia zabarwienie z żółtego na zielone, a zwilżony wodą destylowaną papierek ołowiowy czernieje.

Wnioski:

Czarny nalot, który powstaje w wyniku ogrzewania, na białku jaja kurzego to węgiel. Powstająca na ściankach probówki ciecz to skroplona para wodna (cząsteczki pary wodnej utworzone są z atomów tlenu i wodoru). Zwilżony uniwersalny papierek wskaźnikowy zmienia zabarwienie w kontakcie z wydzielającym się amoniakiem (cząsteczki amoniaku zbudowane są z atomów azotu i wodoru). Czernienie papierka ołowiowego świadczy o obecności w białku siarki. Postawiona hipoteza jest zatem prawdziwa – białko zbudowane jest z węgla, tlenu, wodoru, azotu oraz siarki.

Temat:

Badanie właściwości fizykochemicznych białek.

Problem badawczy:

Które czynniki powodują odwracalną, a które nieodwracalną koagulację białka?

Hipoteza:

Koagulację odwracalną (wysalanie) białka powodują sole metali lekkich, a koagulację nieodwracalną (denaturację) – sole metali ciężkich, stężone kwasy i zasady, alkohol (etanol), detergenty oraz podwyższona temperatura. Sprzęt laboratoryjny:

• zlewka – naczynie szklane o kształcie cylindrycznym, stosowane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych,

• probówki – podłużne U‑kształtne naczynia szklane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych;

• pipety – wąska rurka służąca do pobierania i przenoszenia niewielkiej ilości cieczy przy pomocy ssawki;

• statyw na probówki – prostokątny sprzęt laboratoryjny z rzędami otworów, w których umieszczane są probówki.

Odczynniki:

• białko jaja kurzego;

• wodny roztwór siarczanu($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$);

• stężony wodny roztwór wodorotlenku sodu;

• stężony wodny roztwór chlorowodoru (kwas chlorowodorowy);

• detergent;

• etanol ($96\%$);

• (nasycony) wodny roztwór chlorku sodu;

• woda destylowana;

• gorąca woda.

Instrukcja:

W pierwszej części eksperymentu mając do dyspozycji gotowe roztwory chlorku oraz białka jaja kurzego, a także latarkę, przed przystąpieniem do głównego części doświadczenia sprawdź, w jaki sposób wiązka światła przechodzi przez wskazane roztwory. Wskaż różnice i nazwij zjawisko, które zaobserwowałeś.

1. W ośmiu probówkach umieszczono po około $2{\text{cm}}^3$ białka jaja kurzego (białko pobrano za pomocą pipety).

2. Do każdej z probówek wprowadzono około $2{\text{cm}}^3$:

• probówka $1$ – wodnego roztworu siarczanu($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$);

• probówka $2$ – stężonego wodnego roztworu wodorotlenku sodu;

• probówka $3$ – stężonego wodnego roztworu chlorowodoru;

• probówka $4$ – detergentu;

• probówka $5$ – etanolu;

• probówka $6$ – (nasyconego) wodnego roztworu chlorku sodu;

• probówka $7$ – gorącej wody;

• probówka $8$ – wody destylowanej (o temperaturze pokojowej).

4. Wytrząśnięto zawartość każdej z probówek.

5. Do każdej z probówek dodano po około $4{\text{cm}}^3$ wody destylowanej.

6. Ponownie wytrząśnięto zawartość każdej z probówek.

Obserwacje:

Przepuszczona przez roztwór białka wiązka światła pochodząca z latarki utworzyła w objętości roztworu charakterystyczny kształt stożka, poszerzającego się w miarę oddalania od źródła światła. W przypadku roztworu chlorku sodu podany efekt nie został zaobserwowany.

Po wprowadzeniu wskazanych odczynników (punkt $2$) do probówek z białkiem jaja kurzego, w probówkach od $1$ do $7$ zaobserwowano wytrącanie się białego osadu (ścinanie się białka). W probówce $8$ nie zaobserwowano osadu. Po wprowadzeniu wody destylowanej do każdej z uzyskanych mieszanin zauważono, że biały osad zaniknął jedynie w probówce numer $4$. W probówce numer $8$ w dalszym ciągu nie zaobserwowano zmian świadczących o przebiegu reakcji chemicznej.

Wnioski:

W wyniku przepuszczenia przez roztwór białka, który to jest roztworem koloidalnym, na skutek rozpraszania promieniowania na cząstkach koloidu powstaje charakterystyczny stożek. Zjawisko to to efekt Tyndalla.

Obserwowane w probówkach od $1$ do $7$ wytrącanie się osadu to proces koagulacji białka. W przypadku nasyconego wodnego roztworu chlorku sodu, koagulacja ta okazała się być odwracalna. W przypadku pozostałych odczynników (użytych we wskazanych produktach) nie zaobserwowano zaniku osadu – zatem obserwowana uprzednio koagulacja była nieodwracalna. Woda destylowana (w temperaturze pokojowej) nie spowodowała koagulacji białka. Postawiona hipoteza jest zatem prawdziwa – sole metali lekkich powodują koagulację odwracalną a koagulacja nieodwracalna może mieć miejsce pod wpływem takich czynników, jak: sole metali ciężkich, stężone kwasy i zasady, alkohol (etanol), detergenty oraz podwyższona temperatura.

Temat:

Identyfikacja białek.

Problem badawczy:

W jaki sposób można zidentyfikować białko?

Hipoteza:

Białko można zidentyfikować przeprowadzając reakcję (próbę) biuretową oraz reakcję (próbę) ksantoproteinową.

Sprzęt laboratoryjny:

• zlewka – naczynie szklane o kształcie cylindrycznym, stosowane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych;

• trzy probówki – podłużne U‑kształtne naczynia szklane do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych;

• pipety – wąska rurka służąca do pobierania i przenoszenia niewielkiej ilości cieczy przy pomocy ssawki;

• statyw na probówki – - prostokątny sprzęt laboratoryjny z rzędami otworów, w których umieszczane są probówki.

Odczynniki:

• białko jaja kurzego;

• wodny roztwór siarczanu($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$);

• wodny roztwór wodorotlenku sodu;

• stężony kwas azotowy($\text{V}$);

• woda destylowana;

• gorąca woda.

Instrukcja:

1. W dwóch probówkach umieszczono (za pomocą pipety) po około $3{\text{cm}}^3$ białka jaja kurzego.

• Do trzeciej probówki wlano około $2{\text{cm}}^3$ wodnego roztworu siarczanu($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$) i dodano około $3{\text{cm}}^3$ zasady sodowej.

2. Uzyskaną w punkcie $2.$ mieszaninę przelano do jednej z probówek z białkiem jaja kurzego. Wytrząśnięto zawartość probówki.

3. Do drugiej z probówek z białkiem jaja kurzego wprowadzno (za pomocą pipety) około $2{\text{cm}}^3$ stężonego kwasu azotowego(V). Wytrząśni zawartość probówki. Ogrzej zawartość probówki w łaźni wodnej, a następnie dodaj roztwór NaOH

Obserwacje:

Po wprowadzeniu wodnego roztworu wodorotlenku sodu do wodnego roztworu siarczanu($\text{VI}$) miedzi($\text{II}$), zaobserwowano wytrącanie się niebieskiego galaretowatego osadu. Po przelaniu uzyskanej mieszaniny do probówki zawierającej białko jaja kurzego, wspomniany osad roztworzył się, a w probówce pozostał fioletowy roztwór. Po wprowadzeniu stężonego kwasu azotowego($\text{V}$) do białka jaja kurzego i ogrzaniu, zaobserwowano zmianę zabarwienia roztworu na żółty. Po dodaniu wodorotlenku sodu, nastąpiła zmiana barwy na pomarańczowo

Wnioski:

Analiza poczynionych obserwacji pozwala na stwierdzenie, że na podstawie przeprowadzonych prób można zidentyfikować białko. Próba ze świeżo strąconym wodorotlenkiem miedzi($\text{II}$) to próba biuretowa. Pozytywny wynik tej próby świadczy o obecności w badanej substancji ugrupowań (wiązań) peptydowych. Próba ze stężonym kwasem azotowym($\text{V}$) to próba (reakcja) ksantoproteinowa. Pozytywny jej wynik świadczy o obecności w badanej substancji ugrupowań peptydowych.

Temat:

Wykrywanie białek w badanych próbkach.

Problem badawczy:

Czy w analizowanych produktach znajduje się białko?

Hipoteza:

W każdym z analizowanych produktów znajduje się białko.

Sprzęt laboratoryjny:

• pięć szkiełek zegarkowych – szklane naczynie laboratoryjne o zaokrąglonym kształcie podstawy. Służy do odważania niewielkich ilości substancji chemicznych;

• pipety – wąska rurka służąca do pobierania i przenoszenia niewielkiej ilości cieczy przy pomocy ssawki.

Odczynniki:

• stężony kwas azotowy($\text{V}$);

• niewielki kawałek twarogu;

• plaster wędliny;

• ptasie pióro;

• kawałek materiału z jedwabiu;

• kawałek materiału dżinsowego.

Instrukcja:

1. Każdą z badanych próbek umieszczono na osobnym szkiełku zegarkowym.

2. Na każdą z próbek naniesiono (za pomocą pipety) po kilka kropli stężonego kwasu azotowego($\text{V}$).

Obserwacje:

Na każdej z badanych próbek, po naniesieniu na nie kwasu azotowego($\text{V}$), zaobserwowano pojawienie się żółtego zabarwienia.

Wnioski:

Odnotowane obserwacje pozwalają na stwierdzenie, że w każdym z analizowanych produktów znajduje się białko. (Przeprowadzona próba to reakcja (próba) ksantoproteinowa).