Министерство образования и науки Российской Федерации

_____________________________________

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный технологический институт

(Технический университет)

__________________________________________________________

Кафедра технологии микробиологического синтеза

А.В. Анкудинова, В.Г. Шмелева,

Е.И. Помешалкин

Лабораторный практикум

по химии белка

Методические указания

Санкт-Петербург

2010

УДК 577.112

Анкудинова А.В. Лабораторный практикум по химии белка [текст]: методические указания / А.В. Анкудинова, В.Г. Шмелева, Е.И. Помешалкин. – СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2010. – 42 с.

В методических указаниях представлены основные лабораторные работы необходимые для практического изучения биохимических процессов в клетке.

Методические указания предназначены для студентов 3 курса факультета тонкого органического и микробиологического синтеза и соответствуют рабочей программе по дисциплине «Биологическая химия».

Табл. 6. Ил. 1. Библиогр. 4 назв.

Рецензент:

Д.О. Виноходов, д-р биол. наук, профессор кафедры молекулярной биотехнологии СПбГТИ(ТУ)

Утверждены на заседании учебно-методической комиссии факультета тонкого органического и микробиологического синтеза 21.09 .2010

Рекомендованы к изданию РИСо СПбГТИ (ТУ)

Введение

Биологическая химия является одной из наиболее важ­ных теоретических дисциплин в системе биологического об­разования инженеров-технологов микробиологических про­изводств.

Настоящие методические указания включают цикл лабо­раторных работ по разделу «Химия белка». Описанию каж­дой работы предшествует краткий теоретический материал с описанием механизмов протекания реакций. В конце даны контрольные вопросы, которые могут использоваться сту­дентами для подготовки к контрольным работам, а также для самостоятельной работы.

1. Химическая природа белка

Среди органических соединений, встречающихся в клет­ке, первое место занимают белки – на их долю приходится не менее 50% сухого веса клетки. По химической природе белки представляют собой высокомолекулярные соединения, построенные из сотен или тысяч аминокислотных остатков. В белковых молекулах аминокислоты располагаются таким образом, что карбоксильная группа одной аминокислоты свя­зана с α-аминогруппой другой пептидной связью.

У аминокислот, имеющих две аминогруппы (лизин, арги­нин) или две карбоксильные группы (аспарагиновая, глютаминовая), в реакцию образования пептидов вступают толь­ко те карбоксильные и аминогруппы, которые стоят у α-углеродного атома.

Молекула белка состоит из одной или нескольких поли­пептидных цепей, соединенных между собой главным обра­зом водородными связями. Кроме водородных связей в моле­куле белка между полипептидными цепочками возникают и другие связи (например, эфирные, дисульфидные и др.), об­разованные за счет фенольных (тирозин), спиртовых (серин), сульфгидрильных (цистеин) и других групп, имеющихся в полипептидных цепочках.

Каждый тип белка обладает особым, свойственным только ему химическим составом, определенным молекулярным весом и специфической последовательностью аминокислотных остатков. Это и определяет разнообразие существующих в природе белков (табл. 1).

Присутствие белка в биологических объектах или рас­творах можно обнаружить с помощью цветных реакций, ко­торые обусловлены наличием аминокислот в белке, их спе­цифическими группами или пептидными связями.

Ряд химических веществ дает окраску продуктов реакции при взаимодействии с белками. Эти реакции применяются для качественного и количественного определения белка и присутствующих в нем аминокислот.

Таблица 1 – Аминокислоты, встречающиеся в белках

Аминокислота	Формула		Сокра- щенное обозначение
I Алифатические аминокислоты 1 Моноаминомонокарбоновые кислоты
1	2	3
Глицин (α-аминоуксусная кислота)		гли
Аланин (α-аминопропионовая кислота)		ала
Валин (α-аминоизовалериановая кислота)		вал
Лейцин (α-аминоизокапроновая кислота)		лей
Изолейцин (α-амино-β-метил-валериановая кислота)		илей
Серин (α-амино-β-окси-пропионовая кислота)		сер
Треонин (α-амино-β-оксимасляная кислота)		тре
2 Диаминомонокарбоновые кислоты
Лизин (α,ε-диаминокапрновая кислота)			лиз
Аргинин (α-амино-β-гуанидин-валериановая кислота)			арг
Продолжение табл.1
1	2		3
3 Моноаминодикарбоновые кислоты
Аспарагиновая (аминоянтарная кислота)			асп
Аспарагин (амид аспарагиновой кислоты)			асн
Глутаминовая (α-аминоглутаровая кислота)			глу
Глутамин (амид глутаминовой кислоты)			глн
4 Серосодержащие аминокислоты
Цистеин (α-амино-β-тио-пропионовая кислота)			цис
Метионин (α-амино-γ-метил-тиомасляная кислота)			мет
II Ароматические аминокислоты
Фенилаланин (α-амино-β-фенил-пропионовая кислота)			фен
Тирозин (α-амино-β-гидрокси-фенилпропионовая кислота)			тир
Продолжение табл.1
III Гетероциклические аминокислоты
Пролин (пирролидин-α-карбоновая кислота)			про
Триптофан (α-амино-β-индолил-пропионовая кислота)			три
Гистидин (α-амино-β-имидазолил-пропионовая кислота)			гис

Существуют универсальные цветные реакции, которые дают все белки (биуретовая и нингидриновая). Кроме того, имеются специфические реакции, которые обусловлены на­личием только определенных аминокислот в молекуле белка (ксантопротеиновая, Миллона, Фоля и др.); многие из них весьма чувствительны и высокоспецифичны, что позволяет открывать ничтожные количества той или иной индивидуаль­ной аминокислоты в составе сложных смесей, биологических жидкостях, гидролизатах белков и т.п. На основании неко­торых цветных реакций разработаны методы количествен­ного определения белков и аминокислот.