Organicheskaia_khimiia

Для идентификации и количественного определения белков и отдельных аминокислот используют цветные реакции, когда происходит взаимодействие специфических реактивов с функциональными группами радикалов аминокислот, входящих в состав белка или пептида.

Существуют два типа цветных реакций:

1) универсальные: биуретовая (на все белки) и нингидриновая (на все аминокислоты и белки);

2) специфические: только на определенные аминокисло-

ты как в молекуле белка, так и в растворах отдельных амино-

кислотÏолесÃÓ.

Цветные реакции дают возможность обнаружить присутствие белка в биологических жидкостях и получить представление об его аминокислотном составе.

Опыт 1. Образование внутрикомплексных солей α-

аминокислот

В пробирку пом щают 10 кап ль 1 % раствора глицина, добавляют кристаллик м дного купоро а и кристаллик ацетата натрия. Пробирку аккуратно встряхивают.

Вопросы и задания

1.По каким признакам можно судить об образовании продукта реакции?

2. С ставьте схему проведённой реакции.

Опыт 2. Отсутствие кислой реакции у глицина

В пробирку поместите 5 капель 1 % раствора глицина, добавьте 1 каплю 0,2 % раствора индикатора метилового красного.

Сохраните полученный раствор для следующего опыта.

Вопросы и задания

1.По каким признакам можно судить об отсутствии кис-

лой реакции у глицина?

2. Объясните причину отсутствия кислой реакции у глицина?

91

Опыт 3. Реакция глицина с фо рмальдегидом

В пробирку поместите 5 капель формалина, добавьте 1 капл ю 0,2 % раствора индик атора метилового красного. Что набл юдаем?

С помощью пипетки добавьте по каплям 10 % раствор щёлочи до нейтральной среды раствора (раствор пожелтеет).

пред ыдущем опыте. Немедленно проявится красное окраши-

вание, указывающее на появление кислоты.

ции:ВопросыÏолесÃÓи зада ния

Напишите схему взаимодействия глицина ф рмальдегидом .

Опыт 4. Реакция глицина с нингидрин м

Реакция обусловлена наличием в аминокислотах аминогруппы в α-положении. Белки, полипептиды и α- аминокислоты образуют при кипяч нии нингидрином соединение синего или синефиол тового цвета. Сх ма реак-

В одну пробирку наливают 1 мл раствора глицина, в другую – столько же раствора белка. В обе пробирки добавляют раствор нингидрина (в первую – 5, во вторую – 10 капель),

92

нагревают. В пробирке с раствором глицина быстро появляется сине-фиолетовое или фиолетовое окрашивание. Пробирку с белком нагревать надо до появления красноватофиолетового окрашивания.

Вопросы и задания

1. Нингидриновой реакции характерна на все аминокислоты и на все белки?

Опыт 5. Биуретовая реакция на пептидную группу (реакция Пиотровского)

ÏолесÃÓРеакция основана на способности пептидной группы в белках и полипептидах (–СО–NH–), а также связи типа (– СН=NH–) образовывать в щелочной среде с ионами Сu2+ комплексное соединение фиолетового цвета с красным или синим оттенком в зависимости от числа пептидных связей в белке. Биуретовая реакция положительна белками и пептидами, имеющими не менее двух пептидных связей. С ди- и трипептидами реакция не у тойчива.

В пробирку наливают 1 мл 4 % ра твора белка, равный объем раствора NaOH и 1-2 капли раствора CuSO4. Появляется красно- и и сине-фио товое окрашивание.

Вопросы и задания

П чему д я пр текания данной реакции необходим избыток щёл чи?

Опыт 6. Ксант протеиновая реакция на ароматическое кольцо аминокислот

Реакция основана на способности аминокислот и аминокислотных остатков полипептидов, содержащих ароматическое кольцо, образовывать при взаимодействии концентрированной азотной кислотой динитропроизводные желтого цвета. В щелочной среде они переходят в хиноидные структуры, имеющие оранжевое окрашивание. Ксантопротеиновая реакция характерна для фенилаланина, тирозина, триптофана.

93

К 1 мл раствора фенола аккуратно (по стенке пробирки) приливают 2-3 капли концентрированной HNO3 и осторожно нагревают. Появляется желтое окрашивание. В другую пробирку наливают 1 мл яичного белка, прибавляют 2-3 мл концентрированной HNO3 и аккуратно нагревают. Выпадает осадок, который при нагревании желтеет. После охлаждения в пробирки аккуратно (по стенке) приливают 10 % раствор NaOH до появления оранжевого или желто-оранжевого окрашивания.

Реакцию проводят под тягой!

По какой причине данная реакция аналогично протекает как с фенолом, так и с раствором белка?

ВопросыÏолесÃÓи задания

Опыт 7. Реакция Шульце - Распайля на триптофан

Фруктоза в присутствии концентрированной H2SO4 теряет три молекулы воды и превращает я в ок иметилфурфурол, который образует триптофаном окраш нные продукты конденсации. Реакцию можно проводить как фруктозой, так и с сахарозой при гидролитич ском расщ плении которой образуются равные ко ичества фруктозы и глюкозы.

К 1-2 мл раствора бе ка добавляют 6 капель раствора сахарозы и по стенкам пр бирки осторожно наслаивают 1 мл концентрир ванн й H2SO4. На границе раздела жидкостей появляется к льцо темно-красного цвета.

Вопр сы и задания

1. Напишите реакцию гидролиза сахарозы.

2. Напишите реакцию образования оксиметилфурфурола из фруктозы.

3. На чём основана реакция Шульце-Распайля?

Опыт 8. Реакция Адамкевича на триптофан

При нагревании триптофан взаимодействует с глиоксиловой кислотой с образованием соединения, окрашенного в красно-фиолетовый цвет. Для проведения реакции используют ледяную CH3COOH, в которой как примесь содержится

94

глиоксиловая кислота. В качестве водоотнимающего средства используется концентрированная H2SO4.

В пробирку с двумя каплями свежего неразбавленного яичного белка добавляют 10 капель ледяной CH3COOH и осторожно нагревают до растворения выпавшего осадка, после чего содержимое пробирки охлаждают. Очень аккуратно по стенке, наклонив пробирку, подслаивают (следя чтобы жидкости не смешивались) концентрированную H2SO4. На границе двух слоев возникает характерное окрашенное коль-

цо.

В чём заключены отличия между реакциями Адамкевича и Шульце-Распайля?

Опыт 9. Реакция Фоля на серосодержащие аминокислоты

ÏолесÃÓВопросы и задания

В молекулах цистеина и ци тина ера связана относи-

тельно слабо и при щ лочном гидролизе легко отщепляется в виде сероводорода, который р агирует о щелочью, образуя сульфид натрия (калия). Сульфид натрия взаимодействует с ацетатом свинца с образовани м осадка черного или бурочерного цвета су ьфида свинца.

В дну пр бирку на ивают 2 мл раствора яичного белка,

в другую – ст ько же раствора желатина. В обе пробирки добавляют 1–1,5 мл раствора NaOH, осторожно нагревают их до кипения и кипятят 1-2 мин. После чего в каждую пробирку прибавляют по 2-3 капли раствора ацетата свинца. В пробирке яичным белком появляется буровато-черное или черное окрашивание, интенсивность которого зависит от концентрации раствора белка и содержания в нем цистеина. Раствор желатина окрашивания не дает.

Вопросы и задания

1. Почему раствор желатина не дает окрашивания с раствором ацетата свинца?

Контрольные вопросы

95

1. Дайте определение аминокислотам и белкам.

2. Напиши формулы аминокислот, имеющие в своём составе бензольное кольцо. С помощью какой реакции их можно открыть?

3. Как ведут себя аминокислоты и белки в водном растворе и в присутствии избытка кислоты или щёлочи?

4. Классифицируйте аминокислоты: а) по химической структуре группы R, б) на основе полярности R-групп, в) на основе ионных свойств R-групп, г) на основе питательной ценности для человека.

5. ÏолесÃÓПеречислите характерные химические свойства аминокислот связанные наличием функциональных групп.

6. На чём основана идентификация аминокислот и белков? На какие типы делят цветные реакции?

7. Объясните процесс образования пептидных связей между молекулами аминокислот. Приведите примеры образования дипептида и трипептида.

Лабораторная работа № 10

Уг еводы. По исахариды

Цель: д казать стр ение а ьдоз и кетоз, проведя качественные реакции на углеводы. Изучить кислотный гидролиз ди- и полисахарид в.

Реактивы и материалы: 5 % растворы глюкозы, фруктозы, лактозы и сахарозы; концентрированные и 2 н растворы соляной и серной кислот; 10 % раствор гидроксида натрия; концентрированный раствор аммиака; 0,2 н раствор нитрата серебра; 10 % растворы хлорида кальция и сульфата меди (II); 1 % раствор крахмала; раствор йода в йодистом калии; вата или фильтровальная бумага.

Оборудование: фарфоровая ступка с пестиком, набор пробирок, химические стаканы (100 мл); асбестовая сетка, спиртовка, плитка.

96

Опыт 1. Доказательство наличия гидроксильных групп в моно-и дисахаридах

К 1 мл раствора хлорида кальция добавляют 0,5 мл раствора гидроксида натрия и приливают раствор глюкозы до растворения первоначально образовавшегося осадка. Содержимое пробирки взбалтывают.

В другой пробирке смешивают 1 мл раствора глюкозы, 1 мл раствора гидроксида натрия и 2 капли раствора сульфата меди (II). Содержимое пробирки взбалтывают.

Полученные растворы сахаратов меди оставляют для следующего опыта.

Аналогичные опыты проводят с раствором фруктозы, сахарозыÏолесÃÓи лактозы.

Вопросы и задания

1. Составьте уравнение образования сахарата кальция.

2. Что наблюдаете при взаимодей твии гидроксида меди (II) сахаридами? Напишите оответ твующие уравнения реакций.

3. Можно ли данные р акции отне ти к качественным на сахара?

Опыт 2. Окис ение моно- и дисахаридов

А. К п ученным в опыте 1 щелочным растворам сахаратов меди д бав яют по 0,5 мл воды, встряхивают содержимое пробир к и ст р жно нагревают верхнюю часть растворов, не дов дя до кипения.

Б. Помещают в чистую обезжиренную пробирку 1 каплю раствора нитрата серебра, добавляют в нее 2 капли раствора гидроксида натрия и по каплям (3 капли) раствора аммиака до растворения образующегося осадка оксида серебра (I). В полученный раствор вносят 1 каплю раствора глюкозы и осторожно нагревают содержимое пробирки без кипячения до начала побурения раствора.

Аналогичные опыты с гидроксидом диаммин серебра (I) проводят и с другими углеводами: фруктозой, сахарозой и лактозой.

97

Вопросы и задания

1.Что происходит при нагревании сахаратов меди? Напишите уравнения реакций. У каких растворов изменений не наблюдается? Почему?

2.У каких углеводов отсутствует положительная реакция «серебряного зеркала» и почему?

3.Какие из углеводов можно назвать восстанавливающими, а какие невосстанавливающими? Какую функциональную группу определяют данной реакцией?

ОпытÏолесÃÓ3. Реакция Селиванова на фруктозу

В пробирку помещают крупинку сухого резорцина, 2 капли концентрированной соляной кислоты и 1 мл раствора фруктозы. Жидкость осторожно нагревают до кипения. Постепенно появляется красное окрашивание.

При длительном кипячении проводят данную реакцию с глюкозой и сахарозой.

Вопросы и задания

1. Что образуется при взаимод й твии реактива Селиванова с фруктозой?

2. Можно и данную р акцию использовать как качественную на кетозы?

3. Почему при д ите ьном кипячении возможна слабая положительная реакция г юкозой и сахарозой?

Опыт 4. Изучение гидролиза сахарозы

В пробирке смешивают 0,5 мл раствора сахарозы, 2 капли раствора соляной кислоты и 0,5 мл воды. Смесь осторожно нагревают в пламени спиртовки в течение 30 секунд, не допуская выброса раствора из пробирки. Смесь делят на две пробирки.

Первую часть раствора нейтрализуют по каплям раствором гидроксида натрия и добавляют 0,5 мл раствора сульфата меди (II). Верхнюю часть раствора осторожно нагревают до кипения.

98

Ко второй части гидролизата добавляют крупинку резорцина и 2–3капли концентрированной соляной кислоты. Нагревают до кипения.

Для сравнения проводят холостой опыт. Водный раствор сахарозы кипятят без добавления соляной кислоты и проводят реакцию с гидроксидом меди (II) и Селиванова.

Вопросы и задания

1. Что доказывает реакция с гидроксидом меди (II)?

2. Положительна ли реакция Селиванова?

3. Объясните результаты проведения опыта без добавленияÏолесÃÓсоляной кислоты.

Опыт 5. Кислотный гидролиз крахмала

А. В пробирку наливают 1мл крахмального клейстера и добавляют 1каплю йода.

Б. В пробирку наливают 1,5 мл крахмального клейстера и добавляют 1.5 мл раствора ерной ки лоты. Смесь нагревают до кипения и через равные пром жутки времени (2 минуты) пипеткой отбирают пробы ра твора (по 0,5 мл) в 5-6 пробирок. В охлажденные пробы добавляют по 1 капле раствора йода в йодистом ка ии. Нагр вание раствора прекращают, когда проба раствора с йодом становится слабо-желтой (не изменяет цвета).

П сле х аждения гидролизатом проводят качественную реакцию на глюк зу так же, как в опыте 4.

В пр сы и задания

1. Что образуется при добавлении йода к крахмалу? Составьте схему взаимодействия. Можно ли считать данную реакцию качественной?

2. По какой схеме гидролизуется крахмал? Изменяют продукты гидролиза крахмала окраску раствора йода?

3. Приведите формулу мальтозы и уравнение ее гидролиза. Обладает ли мальтоза восстанавливающими свойствами?

Опыт 6. Гидролиз целлюлозы

99

Вфарфоровую ступку помещают небольшой кусочек ваты (или фильтровальной бумаги), приливают 0,5 мл концентрированной серной кислоты и растирают вату (бумагу) пестиком до получения густой кашицы. Если необходимо, добавляют еще несколько капель кислоты.

Вступку наливают 10-15 мл воды, растворяют в ней кашицу и выливают раствор в стаканчик. Полученный раствор кипятят около 5 минут.

Гидролизат проверяют на присутствие глюкозы – реакция с гидроксидом меди (II).

Вопросы и задания

1. Приведите строение целлюлозы и составьте схему гидролиза целлюлозы.

2. Обладает ли целлюлоза восстанавливающими свойствами?

Контрольные вопросы

1.Почему возникло название кла а «углеводы»? На какие группы делятся угл воды?

2.Какие функциональные группы входят в состав молекулы глюкозы, фруктозы? Как это доказать?

3.Какими свойствами от ичаются моно-, ди- и полисаха-

риды?

4.Какие пр дукты бнаруживаются при гидролизе саха-

розы? крахмала? целлюл зы? Ответ подтвердите схемами ре-

акций.ÏолесÃÓ

Лабораторная работа №11

Исследование свойств жиров

Цель: изучить свойства жиров, провести качественные реакции на жиры. Научиться определять числа характеризующие состав и строение жиров (йодное число, кислотное число, число омыления).

100