Лабораторная 2

1.

10.09.2026
Лабораторная работа № 2
Физико-химические свойства аминокислот и белков. Качественные реакции на аминокислоты
и белки
.
Цель работы – изучить физико-химические свойства аминокислот и белков; ознакомится с
качественными реакциями на выявление отдельных аминокислот и пептидных связей в
белках.
Химические свойства аминокислот
1. Свойства аминокислот с одновременным участием карбоксильной и аминогрупп:
1.1 Взаимодействие с образованием внутренних солей (биполярных ионов или цвиттерионов). Этим взаимодействием объясняется факт существования аминокислот в ионной
форме. Цвиттер-ион образуется за счет взаимодействия протона карбоксильной группы и
атома азота аминогруппы.
-Аминокислоты в нейтральных растворах и в кристаллическом виде существуют
преимущественно в виде цвиттер-ионов. По этой причине они имеют высокие температуры
плавления. В кислой среде аминокислоты несут положительный заряд на атоме азота, а в
щелочной – отрицательный заряд на атоме кислорода:
1

2.

1.2 Межмолекулярное взаимодействие с образованием пептидов и дикетопиперазинов.
1.3 Комплексообразование с катионами металлов.
При взаимодействии водных растворов аминокислот со свежеосажденными гидроксидами
меди (II), никеля (II) и других металлов образуются комплексные соединения хелатного типа
(качественная реакция на аминокислоты). Медный комплекс имеет ярко-синий цвет.
2. Свойства карбоксильной группы аминокислот:
2.1 Образование солей по группе СООН
2

3.

2.2 Аминокислоты вступают в реакцию этерификации с образованием сложных эфиров:
2.3 Аминокислоты декарбоксилируются (отщепляется СО2) при нагревании в щелочной
среде. В ходе реакции получается первичный амин.
2.4 Аминокислоты образуют ангидриды и галогенангидриды
3

4.

3 Свойства аминокислот, обусловленные аминной группой
3.1 Образование солей при взаимодействии с кислотами
3.2 Аминокислоты, защищенные по карбоксильной группе, можно N-ацилировать
ангидридами и галогенангидридами карбоновых кислот
3.3
Аминокислоты
алкилгалогенидов
подвергаются
N-алкилированию
с
помощью
4

5.

3.4 Аминокислоты подвергаются дезаминированию при взаимодействии с
азотной кислотой с удалением аминогруппы с образованием оксикислоты.
3.5 Аминокислоты вступают в реакцию с альдегидами по амино- и альдегидной
группе. Процесс сопровождается образованием иминов (оснований Шиффа).
5

6.

Опыт 1. Определение изоэлектрической точки яичного альбумина.
Цель – определить изоэлектрическую точку яичного альбумина.
Принцип метода. Изоэлектрическая точка – это критическое значение pH, при котором белок теряет свою
обычную стабильность в растворе и становится склонным к агрегации и осаждению. Электрический заряд
белка обусловлен группами NH2 и COOH. Это не только концевые группы белка, но и группы, которые
входят в состав дикарбоновых и диаминовых аминокислот в середине цепочки белка. Заряд белковой
молекулы в нейтральной среде будет определяться соотношением количества свободных карбоксильных и
аминных групп и степенью их диссоциации. Чем больше карбоксильных групп в белке (аспарагиновая и
глутаминовая кислоты) – тем выше отрицательный заряд всей молекулы и белок будет проявлять свойства
слабой кислоты, чем больше аминных групп (лизин, аргинин, гистидин) – белок будет иметь
положительный заряд и проявлять основные свойства. Значение рН раствора белка, при котором белок
находится в изоэлектрическом состоянии, т.е. в состоянии, при котором число разноименных зарядов в
белковой частице одинаковое и ее общий заряд равен нулю, называется изоэлектрическая точка. В этой
точке белки неустойчивы и легко выпадают в осадок. Когда заряд молекулы равен нулю, между белковыми
частицами исчезают силы электростатического отталкивания, которые в других условиях (при наличии
заряда) препятствуют их слипанию (агрегации). В результате молекулы белка легче объединяются в
крупные агрегаты и выпадают в осадок. Кроме того, в изоэлектрической точке белки обладают
минимальной растворимостью. Это связано с тем, что их гидратная (водная) оболочка становится менее
устойчивой. Молекулы белка в таком состоянии часто сворачиваются в более плотные глобулы и
осаждаются..
Реактивы и оборудование. Раствор яичного альбумина; 0,01М и 0,0001М раствор НСl; 0,2М раствор
СН3СООН; 0,2М раствор СН3СООNa; дистиллированная вода; 0,01М и 0,0001М растворы NaОН; смесь
растворов уксусной кислоты и ацетата натрия (смешать 4,8 мл 0,2М СНЗСООН и 5,2 мл 0,2 М СНЗСООNa);
водяная баня (60-70 С); термометр; пробирки.
Ход работы. Налейте в шесть пробирок по 2 мл растворов (согласно таблице 1) с разным значением рН и
добавьте в каждую пробирку по 2 мл раствора альбумина. Содержимое пробирок тщательно перемешайте
и поместите пробирки на водяную баню (60-70 С). Изоэлектрическую точку альбумина определите
визуально по максимальному помутнению раствора пробирки с определенным значением рН. Заполните
таблицу 1. Определите рН в каждой пробирке расчетным методом (привести примеры расчетов). Степень
6 по
мутности условно оцените количеством знаков «+» (например, «+++++»). Сделайте выводы
результатам работы.

7.

Таблица 1 – Определение изоэлектрической точки яичного альбумина
№ пробирки
1
2
3
4
5
6
Раствор
рН раствора
Степень мутности
0,01 М НСl
0,0001 М НСl
смесь р-ров СНЗСООН и СН3СООNa
Дистиллированная вода
0,01 М NaОН
0,0001 М NaОН
Формулы для расчета рН растворов.
Для раствора сильной одноосновной кислоты:
[Н+]=[Скислоты] отсюда рН=-lg10Скислоты
Для раствора сильного однокислотного основания
[ОН-]=[Соснования] отсюда рН=14-lg10Скислоты
Буферный раствор
рН=рКА+ lg10(Ссоли/Скислоты)
КА (СНЗСООН)= 1,8×10-5
Выводы.
7

8.

Опыт 2. Реакции осаждения белков
Цель – изучить физико-химические свойства белков как коллоидных систем, снижение устойчивости
растворов белков при воздействии денатурирующих факторов (кипячения, солей тяжелых металлов).
2.1 Тепловая денатурация белков
Принцип метода – свертывание белков начинается при температуре 50-55 С, воздействие еще более
высоких температур приводит к необратимым последствиям разрушения дисульфидных и водородных
связей вторичной и третичной структуры белка, что приводит к раскручиванию и деформации молекулы
и на ее поверхность выходят гидрофобные участки и белок теряет растворимость, агрегирует и
выпадает в осадок. На скорость и интенсивность процесса тепловой денатурации оказывает влияние
рН раствора и добавление электролитов. Наиболее полно белки осаждаются в рI. Смещение в кислую
или щелочную сторону рН раствора может затормаживать процесс осаждения белков. При добавлении
кислоты - молекулы белка заряжаются положительно, а в щелочных растворах они приобретают
отрицательный заряд и даже при кипячении осаждение белка не происходит. Добавление нейтральны
солей щелочных металлов – (сульфат аммония или натрия, хлорид аммония или натрия, калия) может
усилить коагуляцию белка даже в кислой среде.
Реактивы и оборудование: 1% раствор яичного белка, 1% раствор СН3СОООН, 10% раствор
СН3СОООН, 10% NaОН, насыщенный раствор NaCl, пробирки, водяная баня, градуированные пипетки
или дозаторы.
Ход работы: В пять пробирок наливают по 1 мл раствора белка.
В первую пробирку наливают 0,5 мл воды,
во вторую – 1 каплю 1% раствора уксусной кислоты,
в третью – 5 капель 10% раствора уксусной кислоты,
в четвертую – 5 капель 10% раствора щелочи,
в пятую – 5 капель 10% уксусной кислоты и 5 капель насыщенного раствора хлорида натрия.
Все пробирки помещают на кипящую водяную баню и нагревают 5-6 минут (до закипания).
Оценить результаты полученных реакций и записать их в таблицу 2. Дайте объяснение наблюдаемым
явлениям.
8

9.

№ пробирки
Таблица 2 – Тепловая денатурация белка
Раствор белка +
Наблюдаемая реакция
1
вода
2
1% р-р уксусной кислоты
3
10% р-р уксусной кислоты
4
10% р-р щелочи
5
10% р-р уксусной кислоты+NaClнасыщ
Результаты наблюдений.
В первой пробирке наблюдается……….. потому что…….
Во второй пробирке наблюдается……….. потому что……. и т.д.
Выводы.
9

10.

2.2 Высаливание белков
Принцип метода. Высаливание – это осаждение белков растворами основных солей.
Реакция высаливания обусловлена дегидратацией макромолекул белка с одновременной
нейтрализацией электрического заряда. Для высаливания разных белков требуется
различная концентрация одних и тех же солей. Глобулины с большей молекулярной массой
высаливаются легче, чем альбумины. Высаливание белков является обратимой реакцией
Реактивы и оборудование: стакан, пробирки, цельный яичный белок, насыщенный раствор
сульфата аммония, сухой сульфат аммония, 10% раствор NaОН, 1 % сульфат меди
Ход работы: 1. В стакан наливают 30 капель неразведенного яичного белка и добавляют 5
мл дистиллированной воды.
2. Добавляют равное количество насыщенного раствора сульфата аммония и
перемешивают.
3. Что вы наблюдаете? Что переходит в раствор, а что остается в осадке?
4. Через 5 минут осадок № 1 отфильтровывают через бумажный фильтр, а фильтрат № 1
оставляют в пробирке.
5. Осадок с фильтра снимают стеклянной палочкой и переносят в другую пробирку, куда
добавляют 5 капель воды. Что происходит с осадком?
6. К фильтрату № 1 добавляют порошок сульфата аммония до полного насыщения
раствора, т.е. до тех пор, пока не прекратится растворение соли. Что при этом происходит?
7. Осадок отфильтровывают через бумажный фильтр. На фильтре остается осадок № 2
(чем он представлен?), а что остается в фильтрате № 2? Осадок № 2 смывают в чистую
пробирку с помощью 5 капель дистиллированной воды.
8. В три пробирки налить – в первую 0,5 мл раствора осадка №1, во вторую – 0,5 мл
раствора осадка № 2, в третью – 0,5 мл фильтрата № 2. В каждую пробирку добавляют по
0,2 мл 10% раствора гидроксида натрия, по 0,1 мл 1% раствора сульфата меди
10 и
перемешивают. Что вы наблюдаете?

11. 2.3 Действие на белки солей тяжелых металлов. Принцип метода. Осаждение белков солями тяжелых металлов происходит при небольших

концентрациях солей. Соли тяжелых металлов (свинца, меди, серебра, ртути)
адсорбируются на поверхности белка, образуя с ним солеобразные комплексные
соединения, растворимые в избытке этих солей (за исключением нитрата серебра, хлорида
ртути), но нерастворимые в воде. Соли тяжелых металлов вызывают необратимую
денатурацию белка за счет разрушения в основном дисульфидных связей. Растворение
осадка солей тяжелых металлов с белком при избытке данной соли называется
адсорбционной пептизацией. Это происходит в результате повышения положительного
заряда на мицеллах белка. Одноименно заряженные мицеллы отталкиваются, что
способствует переходу их из осадка в раствор. Способность белков связывать ионы тяжёлых
металлов используется как противоядие при отравлениях солями ртути, свинца, меди. Сразу
после отравления белки (например, молоко или яичный белок) вводят в желудок, чтобы они
связали попавшую туда соль и предотвратили её всасывание в кровь.
Реактивы и оборудование: раствор яичного белка, 2,5% раствор нитрата серебра, 5%
раствор хлорида железа (III), 5% раствор сульфата меди, пробирки.
Ход работы: В три пробирки наливают по 2 мл раствора белка и по каплям добавляют
растворы солей: в первую сульфат меди, во вторую хлорида железа, в третью нитрата
серебра до выпадения осадков. Затем прибавляют избыток указанных растворов. Что вы
наблюдаете? Опишите природу наблюдаемых явлений.
11

12.

Опыт 3. Качественные реакции на белки и аминокислоты.
Принцип метода. Отличить белки от других органических веществ помогает
наличие пептидной связи. Цветные (качественные) реакции могут помочь выявить
отдельные аминокислоты в белках.
3.1 Реакция на наличие пептидной связи (реакция Питровского,
биуретовая реакция)
Принцип метода. В щелочной среде в присутствии ионов меди белки дают
фиолетовое окрашивание за счет образования комплексного соединения меди с
пептидными группами. Яркость цветной реакции зависит от количества пептидных
связей. Реакция идет даже с продуктами гидролиза белка (пептидами), но цвет
будет красно-фиолетовый. Свое название реакция получила из-за производного
мочевины - биурета, который образуется при нагревании мочевины и отщеплении
от нее аммиака. Эта реакция характерна для некоторых соединений, не
содержащих пептидную группу (но содержащих группы –CS-NH- или=CH-NH-). Эту
реакцию могут давать аминокислоты гистидин и аспарагин.
Реактивы и оборудование: 1% раствор яичного белка, 10%
раствор гидроксида натрия, 1% раствор сульфата меди.
Ход работы: В пробирку наливают 0,5 мл раствора белка,
приливают 1 мл гидроксида натрия, перемешивают и добавляют
2-3 капли 1% раствор сульфата меди. Нельзя добавлять
избыток сульфата меди. (Почему?)
Химизм реакции:
12

13.

3.2 Реакция с нингидрином (реакция Руэманна)
Принцип метода. Реакция характерна только для альфа-аминокислот – их
аминогруппа взаимодействует с нингидрином. Процесс протекает в несколько
этапов – при нагревании в присутствии нингидрина происходит окислительное
дезаминирование альфа-аминогрупп аминокислот и дакарбоксилирование с
образованием аммиака, альдегида, СО2 и окрашенного соединения комплекса из
нингидрина сине-фиолетового цвета
Реактивы и оборудование: 1% раствор яичного белка, 0,5% раствор
нингидрина в 95% ацетоне (или спирте), штатив с пробирками, водяная баня.
Ход работы: В пробирку наливаю 2 мл раствора белка и приливают 10 капель
раствора нингидрина, перемешивают и нагревают. Наблюдают развитие
окрашивания.
Химизм реакции:
13

14.

3.3 Ксантопротеиновая реакция на ароматические аминокислоты
(реакция Мульдера)
Принцип метода. По гречески «ксантос» - желтый, это цвет, который дают при
добавлении конц. азотной кислоты белки за счет нитрования бензольного кольца
в ароматических аминокислотах (триптофан, тирозин, фенилаланин). При
добавлении щелочи желтое окрашивание переходит в оранжевое.
Реактивы и оборудование: раствор яичного белка, конц. азотная кислота, 10%
раствор гидроксида натрия, пробирки, спиртовка.
Ход работы: в пробирку налить 1 мл яичного
белка, прилить 0,5 мл конц. азотной кислоты и
нагревать на водяной бане. Описать видимые
изменения и химизм реакции тирозина с азотной
кислотой.
14

15.

3.4 Реакция Адамкевича-Гопкинса на триптофан
Принцип метода – триптофан в кислой среде взаимодействует с альдегидами
кислот и образует окрашенные продукты конденсации
Реактивы и оборудование:1% раствор белка, ледяная уксусная кислота (в ней
присутствует глиоксилевая кислота), конц. серная кислота
Ход работы: В пробирку вносят 5 капель раствора яичного белка и 5 капель
ледяной уксусной кислоты. Раствор слегка подогревают, затем охлаждают и вносят
по стенке пробирки (очень осторожно!!!!) чтобы жидкости не смешивались 10
капель конц. серной кислоты. При стоянии на границе двух слоев наблюдается
красно-фиолетовое окрашивание в виде кольца.
15