Опыт 3. Амфотерные свойства раствора белка

Опыт 1. Растворимость в воде.

Растворимость белков является важнейшим показателем, характеризующим их физико-химические свойства. Растворимость белков определяется наличием полярных боковых радикалов, электрическим зарядом и степенью гидратации. Чем больше полярных радикалов в белке, тем больше связывается воды (в расчете на 1 г белка). Гидратная оболочка может составлять 20% массы белка.

Под действием различных физико-химических факторов, нарушающих вторичную, третичную и четвертичную структуру, белки теряют свою гидратную оболочку, уменьшается их растворимость, белки выпадают в осадок (денатурация). При этом теряются нативные физико-химические и биологические свойства белков. Денатурацию белков вызывают кислоты (при рН<2), щелочи (при рН>10-11), спирт, ацетон, алкалоиды, соли тяжелых металлов, мочевина. Физическими факторами, вызывающими денатурацию белка, являются температура, давление, механическое воздействие, ультразвуковое, ионизирующее излучение.

Термическая обработка продуктов, содержащих белки, способствует лучшему гидролизу под действием пищеварительных ферментов.

Реактивы и оборудование: яйцо куриное, 2 химических стакана на 250 мл, плитка электрическая, термометр, водяная баня.

Ход работы: Яйцо разделить на белок и желток, которые отдельно поместить в 150 мл воды и размешать. Отметить прозрачность полученных растворов. Оба стакана медленно нагревать до кипения и наблюдать изменение прозрачности растворов. Сделать вывод о химическом составе белка и желтка. При какой температуре происходит денатурация белка яйца?

Опыт 2. Биуретовая реакция

Биуретовая реакция - качественная реакция на биурет (NH₂-CO-NH-CO-NH₂), белки и продукты их гидролиза, содержащие не менее двух пептидных связей. В щелочной среде эти соединения образуют с сульфатом меди комплексы, окрашенные в фиолетовый цвет:

Реактивы и оборудование: яичный белок, желатин, раствор глицина, 10 % водный раствор гидроксида натрия, 1% раствор сульфата меди, индикаторы метилоранж и фенолфталеин, колба, воронка, химические стаканы, 3 пробирки, пипетки.

Ход работы: Приготовить водные растворы яичного белка и желатина: Белок куриного яйца после отделения от желтка хорошо взбить, затем смешать в колбе (встряхивая) с 10-12-кратным объёмом дистиллированной воды, отфильтровать через двойной слой марли в воронке, отделить осадок яичного глобулина. Внимательно рассмотреть фильтрат-раствор альбумина. Желатин всыпать в горячую воду и размешать.

В 3 пробирки поместить по 5-6 капель растворов яичного белка, желатина и глицина, добавить равный объём раствора гидроксида натрия и 1-2 капли раствора сульфата меди. Наблюдайте изменение окраски растворов. В каком случае цвет раствора не меняется? Почему?

Опыт 3. Амфотерные свойства раствора белка

Белок в растворе проявляет амфотерные свойства, т.е. может связывать как появляющиеся водородные, так и гидроксильные ионы:

Реактивы и оборудование: 1% и 50 % растворы белка, разбавленный раствор соляной кислоты с индикатором конго, разбавленный раствор гидроксида натрия с фенолфталеином, 3 пробирки, пипетки.

Ход работы: В 2 пробирки с 10 каплями растворов белка 1% и 50% постепенно по каплям прибавить раствор соляной кислоты с индикатором конго. Отметить изменение окраски раствора по мере постепенного добавления избытка кислоты с конго.

В третью пробирку с 10 каплями раствора белка прибавить постепенно по каплям раствор гидроксида натрия с фенолфталеином. Отметьте окраску раствора при добавлении избытка щелочи.

Почему не сразу изменяется окраска индикатора?

Опыт 4. Определение изоэлектрической точки желатина.

В изоэлектрическом состоянии свойства растворов белков резко меняются: при этом они имеют, например, наименьшую вязкость, плохую растворимость, что связано с изменением формы макромолекул (рис. 1) При значениях рН, близком к изоэлектрической точке, разноименно заряженные группы –NH₃⁺ и COO^- притягиваются друг к другу и нить закручивается в спираль. При смещении рН среды от изоэлектрической точки одноименно заряженные группы отталкиваются и цепь выпрямляется. Молекулы белков в развернутом состоянии придают растворам более высокую вязкость, чем молекулы белков, свернутые в спираль или клубок.

Рис. 1. Схематическое изображение формы отдельных участков молекулы белка при различных рН (ИТ – изоэлектрическая точка).

Если изобразить зависимость величины набухания от рН раствора, то получится кривая с двумя максимума и одним минимумом. Кривые подобной же формы получаются для изменения других свойств белков (вязкость, осмотическое давление, электропроводность) в зависимости от рН. Положение минимума на кривой соответствует изоэлектрической точке.

Таблица 1. Изоэлектрические точки (ИТ) некоторых белков.

Кислые белки	ИТ	Основные белки	ИТ
казеин	4,6	гемоглобулин	6,8
желатин	4,7	глобулин	5,4
альбумин яйца	4,8	глиадин пшеницы	9,8