Методическое указание № 2 (для преподавателей)

Тема: Физико-химические свойства биополимеров.

Цель: Изучить некоторые свойства белков – влияние минеральных кислот,

алкалоидов, солей тяжелых металлов.

Ход занятия:

1. Организационный момент ……………………………………….. 5 мин.

1. Разбор теории по вопросам …………………………………......30 мин.

1. Белки. Первичная структура белков. Пептидная связь и механизм ее образования.

2. Формирование заряда на поверхности белков.

3. Устойчивость растворов биополимеров.

4. Коагуляция биополимеров. Теории коагуляции.

5. Факторы, влияющие на процесс коагуляции коллоидов.

6. Реакции осаждения белков из растворов.

1. Выполнение студентами лабораторной работы ………………….30 мин.

IV. Обсуждение результатов лабораторной работы ………………….10 мин.

5. Выполнение самостоятельной работы студентами……………….10 мин.

6. Задание на дом ……………………………………………………….5 мин.

Всего……… 90 минут

Наиболее характерными физико-химическими свойствами биополимеров – белков являются: высокая вязкость растворов, незначительная диффузия, способность к набуханию, оптическая активность, подвижность в электрическом поле, низкое осмотическое давление и высокое онкотическое давление.

С коллоидным состоянием белков связан ряд характерных свойств, в частности явления светорассеяния. Молекулы белка не способны проходить через полупроницаемые искусственные мембраны (целлофан, пергамент, коллодий), а также биомембраны растительных и животных тканей.

Молекулярная масса белков колеблется от 6000 до 1 000 000 Да и выше.

Под воздействие различных физических и химических факторов биополимеры подвергаются коагуляции и выпадают в осадок, теряя нативные свойства. Большинство белков денатурируют при нагревании их растворов выше 50 ^оС. Внешние проявления денатурации сводятся к потере растворимости, повышению вязкости, полной потере белками биологической активности. Изоэлектрическая точка (и.э.т.) – значение рН, при котором суммарный заряд белков, обладающих амфотерными свойствами, равен нулю, и не перемещается в электрическом поле ни к катоду, ни к аноду. Изоэлектрическая точка большинства белков животных тканей лежит в пределах от 5 до 7, что свидетельствует о частичном преобладании кислых аминокислот. В и.э.т. белки и другие биополимеры неустойчивы и наиболее полно осаждаются из растворов.

Денатурацию белков вызывают минеральные и органические кислоты, алкалоиды, соли тяжелых металлов, органические растворители и др. факторы.

Лабораторная работа № 2

для студентов 1 курса стоматологического факультета

по дисциплине «Прикладная химия в стоматологии»

Тема: Физико-химические свойства биополимеров.

Цель: Изучить некоторые свойства белков – влияние минеральных

кислот, алкалоидов, солей тяжелых металлов.

Ход работы:

Опыт 1. Осаждение белков минеральными кислотами.

Концентрированные кислоты – HCl, H₂SO₄ и HNO₃ (кроме H₃PO₄) вызывают необратимое осаждение белков из растворов. Это объясняется дегидратацией коллоидных частиц белка, так и образованием солей из белка и кислот.

Выполнение опыта:

1. В три пробирки наливают осторожно по 10 капель кислот – соляной, серной и азотной.

2. Приливают во все три пробирки по 10 капель раствора белка. На границе двух жидкостей наблюдается появление осадка белка в виде небольшого белого кружка (кольца).

3. Осторожно встряхнуть каждую пробирку. Происходит растворение осадков в избытке соляной и серной кислот. В избытке HNO₃ осадок белка не растворяется.

Реакция трипептида с HCl протекает по уравнению:

NH₂ – CH – CONH – CH – CONH – CH – COOH + HCl 

| | |

R^I R^II R^III

+

 [ NH₃ ⁺– CH – CONH – CH – CONH – CH – COOH] Cl^

| | |

R^I R^II R^III

внутренняя солянокислая соль трипептида

Опыт 2. Осаждение белков солями тяжелых металлов.

Выполнение опыта:

1. В три пробирки наливают по 5-7 капель раствора белка.

2. Прибавляют по каплям в первую пробирку раствор уксуснокислого свинца, во вторую – раствор сернокислой меди, в третью – раствор азотнокислого серебра. Наблюдается образование осадков во всех трех пробирках.

Реакции белковой молекулы с Pb²⁺, Cu²⁺ можно представить следующим образом:

SH t^o

белок + (CH₃COO)₂Pb 

SH 2CH₃COOH

S

 белок Pb

S

черный осадок (меркаптид свинца)

СООН СОО

Альбумин + Cu²⁺  Альбумин Сu

СООН СОО

Опыт 3. Действие алкалоидов на растворы белков.

Выполнение опыта:

1. В две пробирки наливают по 8-10 капель раствора белка и подкисляют их 2-3 каплями 1%-го раствора уксусной кислоты.

2. В одну пробирку прибавляют 2-3 капли раствора танина, в другую 5-6 капель раствора пикриновой кислоты. Наблюдают выпадение белка в осадок. Объяснить механизм действия алкалоидов на раствор белка.

Свойством белков связывать тяжелые металлы пользуются в медицинской практике, употребляя белки (молоко, яйца) как противоядие при отравлении солями ртути (сулема), свинца (от недоброкачественной посуды) или меди (от окисленной медной посуды), пока эти соли еще не успели всосаться.

Контрольные вопросы к занятию:

1. Белки. Первичная структура белков. Пептидная связь и механизм ее образования.

2. Формирование заряда на поверхности белков.

3. Устойчивость растворов биополимеров.

4. Коагуляция биополимеров. Теории коагуляции.

5. Факторы, влияющие на процесс коагуляции коллоидов.

6. Реакции осаждения белков из растворов.

Задания для самостоятельной работы

1. Написать реакции взаимодействия следующих трипептидов с Ag⁺, Cu²⁺, Hg²⁺, Pb²⁺. В трипептидах определить заряд.

а) ала – гис – глу;

б) цис – лей – вал;

в) гли – вал – тир;

г) асп – сер – про;

д) три – цис - фен

Методическое указание № 3

(для преподавателей)

Тема: Методы очистки ВМС.

Цель: Изучить сущность и условия проведения диализа – как одного из

методов очистки природных биополимеров.

Ход занятия:

1. Организационный момент ……………………………………….5 мин.

2. Разбор теории по вопросам …………………………………....10 мин.

1. Основные методы очистки высокомолекулярных соединений, сущность назначение:

• диализ;

• электродиализ;

• компенсационный диализ.

2. Методы изучения состава ВМС:

• электрофорез;

• электроосмос;

• хроматография.

3. Сефадексы и их использование для очистки белков.

III. Выполнение студентами лабораторной работы ………………….60 мин.

IV. Обсуждение результатов лабораторной работы …………………..10 мин.