Додаток № ...
Опис деяких лабораторно-практичних робіт, що використовуються приапробації спецкурсу "Білок - основа життя".
I. Виділення білків з тканин і біологічних рідин.
Мета: виявити вміст білків в тканинах і біологічних рідинах.
1. Виділення казеїну з молока.
Варіант I.
В хімічний стакан місткістю 50 мл відміряють циліндром 3 млмолока і додають 7 мл дистильованої води. Суміш перемішують ідодають 10-15 крапель 1%-ного розчину соляної кислоти. Кислоту доливаютьакуратно, по краплях, тому що в надлишку кислоти осад розчиняється.
Суспензію перемішують, через 3-5 хвилин утворюється пухкий осад.
Для видалення соляної кислоти в склянку додають 10 мл дистильованоїводи, перемішують і залишають ще на 5 хвилин. Рідина обережно зливають зосаду. До осідання ще раз додають 10 мл дистильованої води, обережноперемішують вміст склянки і через 5 хвилин суміш фільтрують черезпаперовий фільтр.
Доказом того, що до складу казеїну входить фосфор: осад зфільтром переносять у широку пробірку зі зворотним холодильником і додають
6 мл 10%-ного розчину гідроксиду натрію. Пробірку нагрівають на піщанійлазні протягом 1 години. Рідини дають охолонути й нейтралізують їїконцентрованою азотною кислотою до слабокислою реакції на лакмус. Принейтралізації випадає осад високомолекулярних продуктів неповногогідролізу білка.
Після відстоювання рідину фільтрують і з фільтратом проробляютьбіуретовую реакцію і молібденові пробу на фосфорну кислоту. До 5 крапельгідролізату додають 10%-ий розчин NaOH і 2 краплі 1%-ого розчину CuSO4.
Спостерігається фіолетове забарвлення. До 10 крапель молібденового реактивудодають 5 крапель гідролізату і кип'ятять кілька хвилин. У присутності
H3PO4 рідина забарвлюється в лимонно-жовтий колір. При охолодженні випадаєжовтий кристалічний осад комплексної сполуки (NH4) 3PO4 (12MoO3.
Варіант II.
До 50-ти мл свіжого молока додають рівний об'єм насиченого розчинусульфату амонію. При цьому випадають в осад альбуміни та казеїн.
Фільтрують через складчастий паперовий фільтр розчин альбумінів.
2. Отримання розчину яєчного альбуміну.
Обережно роблять отвір в шкаралупі яйця з двох кінців івиливають білок у склянку місткістю 500 мл. У той же стакан додають 250мл дистильованої води і вміст стакана ретельно перемішуютьскляною паличкою з гумовим наконечником.
Потім розчин переносять в мірний циліндр, і об'єм розчину доводять до
300 мл додаванням дистильованої води. Розчин залишають на 30 хвилин прикімнатній температурі для утворення хлопьевідний осаду глобулінів,потім розливають в пробірки по 20 мл.
20 мл отриманої суспензії двічі фільтрують через складчастий фільтр.
Фільтрат, що містить яєчний альбумін, використовують для подальшої роботи.
3. Виділення білків м'яса.
поміщають в стакан 40-50 г пропущеного через м'ясорубку знежиреногом'яса, додають 80-100 мл 10%-го розчину NaCl і залишають суміш стояти 15 -
20 хвилин при частому помішуванні. Фільтрують через паперовий складчастийфільтр або через подвійний шар марлі забарвлений в червоний колір рідина. Урозчині містяться головним чином, м'язовий альбумін і глобулін.
4. Виділення рослинних альбумінів.
25 г пшеничного борошна змішують з 100 мл дистильованої води, ісуміш струшують протягом однієї години за допомогою струшувачів. Взвесь борошнацентріфугіруют і надосадову рідину фільтрують через складчастий фільтр.
Відфільтрований прозорий розчин містить переважно альбумінпшеничних зерен.
II. Реакції осадження білків.
Мета: виявити вплив різних органічних і неорганічних речовинна осадження білків. Вивчити фізичні властивості білків.
1. Осадження білків концентрованими мінеральними кислотами.
У три сухі пробірки наливають по 1-2 мл концентрованої HNO3, H2SO4,
HCl. Потім, нахиливши кожну пробірку, обережно по стінці додають зпіпетки по 0,5 мл досліджуваного розчину білка, так щоб він не змішувався зкислотою. Разом зіткнення двох рідин з'являється білий аморфнийосад білка. При струшуванні осад, що випав при дії HNO3,збільшується, а опади що випали при дії HCl і H2SO4, розчиняються вїх надлишку.
Концентровані мінеральні кислоти викликають незворотні осадженнябілків. Це пов'язано як з дегідратацією білкових молекул, так і зденатурацією білка.
2. Осадження білків органічними кислотами.
У дві пробірки додають по 2-3 мл розчину білка і додають в однуз них кілька крапель 5%-го розчину трихлороцтової кислоти (Тху), а віншу - кілька крапель 20%-го розчину сульфосаліціловой кислоти. Уобох випадках спостерігається випадання осаду білка. Сульфосаліціловая і Тхукислоти є чутливими і специфічними реактивами на білок.
Тху кислота тримає в облозі тільки білки і не тримає в облозі продукти розпаду білкаі амінокислоти, тому нею користуються часто для повного видалення білків збіологічних рідин (наприклад, сироватки крові).
3. Осадження білків солями важких металів.
У дві пробірки додають по 1-1,5 мл досліджуваного пастора білка, закраплях при струшуванні, додають в одну з них розчин CuSO4, а іншу -
Pb (CH3COO) 2. Випадає хлопьевідний осад внаслідок утвореннямалорозчинна солеобразного з'єднання (з сіллю міді - блакитного кольору).
При надлишку реактиву осад знову розчиняється.
Солі важких металів (Hg, Ag, Cu, Pb та ін) викликають необоротнеосадження білків, утворюючи з ними нерозчинні у воді сполуки. Томущо білки застосовують як протиотруту при отруєнні, наприклад,ртутними солями (сулема).
III. Гідроліз білка.
Мета: дати учням уявлення про кислотному, лужному іферментативному гідролізі білка. Досвідченим шляхом встановити продукти розпадубілкової молекули.
1. Кислотний гідроліз простого білка.
При гідролізі білки розпадаються спочатку на високомолекулярні продукти
- Пептони, потім на поліпептиди і, нарешті, на амінокислоти.
Для гідролізу відміряють в круглодонні колбу 20 мл розчину яєчногобілка і 5 мл концентрованої HCl. Колбу закривають пробкою з довгоюскляною трубкою. Кип'ятять вміст колби під тягою протягом 45 або 90хвилин.
Відкриття проміжних продуктів розпаду білка в гідролізаті придопомоги біуретовой реакції. Проміжні продукти розпаду білка - пептони --при проведенні біуретовой реакції дають рожеве або червоне забарвлення, абілки - синьо-фіолетове.
2. Ферментативного гідролізу білка.
Підготовчий етап: білок курінового яйця розвести 1:1 водою ірозчин білка влити в киплячу воду (V = 100 мл) при помішуванні.
В дві пробірки налити по 2 мл приготованого розчину білка. У першудодати 1 мл дистильованої води, в другу - 1 мл 1%-го розчинупепсину. Обидві пробірки поставити у водяну баню при t = 37-40 0C на 15 хвилин.
Виконати біуретовую реакцію з вмістом обох пробірок.
У воді забарвлення більш інтенсивна (фіолетова з синім відтінком), такяк при гідролізі залишилося більше пептидних зв'язків, ніж у випадку з пепсином
(фарбування менш інтенсивна - фіолетова з рожевим відтінком) - меншепептидних зв'язків.
У присутності пепсину гідроліз йде інтенсивніше, ніж у присутностіводи.
IV. Денатурація білків.
Мета: визначити фактори, що викликають денатурацію білка.
4.1. У три пробірки наливають по два мл розчину білка курячого яйця,попередньо розведеного 1:20 і профільтрувати через подвійний шармарлі.
У першу пробірку наливають насичений розчин сульфату амонію, подругий - концентровану HNO3; в третьому - етиловий спирт. Білокзгортається у всіх пробірках.
4.2. У три пробірки додають по 2 мл розчину білка. У другудодають одну краплю 1%-го розчину оцтової кислоти; в третьому - одна крапля
10%-го розчину NaOH. Всі три пробірки нагрівають над полум'ям спиртівки.
У першій пробірці (pH = 7) утворюється осад білка, внаслідок йогоденатурації при нагріванні, у другій пробірці осад утворюється швидше іповніше внаслідок нейтралізації білка в слабокислою середовищі; в третійпробірці (pH> 7) осаду не утворюється навіть при кип'ятінні.
V. Якісні реакції на білки.
(Кольорові реакції на білки; визначення амінокислотного складубілків).
Мета: Шляхом якісних реакцій визначити наявність пептидних зв'язків та
NH2 - груп в молекулах білків; виявити амінокислотний складу білків.
1. Виявлення в молекулах білків пептидних зв'язків (біуретовая реакція).
До 1-2 мл розведеного білка додають подвійний обсяг 30%-ного розчину
NaOH добре перемішують і доливають 2-3 краплі 1%-ного розчину CuSO4.
Знову ретельно перемішують. Розвивається червоно-фіолетове забарвлення.
(Хімізм реакції див. на стор ...).
2. Нінгідріновая реакція.
До 2-3 мл розведеного розчину білка доливають 3-4 краплі 1%-ногорозчину нінгідріна в 95%-ном розчині ацетону. Розчин перемішують іставлять у водяну баню при t = 70 0С на кілька хвилин. Розвивається синьо -фіолетове або рожево-фіолетове забарвлення.
Нінгідріновая реакція доводить наявність NH2 - груп в білках (хімізмреакції на стор ...).
3. Ксантопротеіновая реакція (реакція на ароматичні амінокислоти: фенілаланін, тирозин, тріктофан).
В одну пробірку додають 5 крапель розчину яєчного білка, у другій --розчину желатину, в третій - розчину міозину. У всі пробірки доливаютьпо 3-5 крапель концентрованої HNO3 і нагрівають. У першій і третійпробірках утворився білий осад, який при нагріванні забарвлюється вжовтий колір і поступово розчиняється в (відбувається гідроліз білка),повідомляючи жовте забарвлення розчину. Желатину, яка не містить ароматичнихамінокислот, не дає ксантопротеіновой проби. Освіта жовтих плям нашкірі при попаданні концентрованої HNO3 обумовлено цією реакцією (хімізмреакції на стор ...).
4. Реакція на тирозин (реакція Міллона).
Реакція обумовлена наявністю в білках амінокислоти тирозину. Принагріванні або тривалому стоянні розчину білка з реактивом Міллона
(розчин нітратів ртуті (I) і (II) в HNO3 з домішкою HNO2) утворюєтьсяосад, пофарбований спочатку в рожевий, а потім у криваво-червоний колір.
У 4 пробірки наливають по 5 крапель: у першому - розчину яєчного білка,у другу - розчину желатину; в третій - розчину міозину; у четверту --розчину тирозину. У всі 4 пробірки додають по 2-3 краплі реактиву
Міллона і обережно нагрівають. Спостерігають зміни, що відбуваються (хімізмреакції на стор ...).
5. Реакція на цистеїн (реакція Хомі).
У першу пробірку доливають 5 крапель 1%-ного розчину яєчного білка,у другу - 1%-ного розчину желатин, що в третьому - розчину міозину. Укожну пробірку додають по 5 крапель 30%-ного розчину NaOH і по 1 краплі
5%-ного розчину ацетату свинцю. При інтенсивному кип'ятінні рідина впробірках з яєчним білком і міозином темніє, тому що утворюється чорнийосад сульфіду свинцю. У пробірці з розчином желатину чорного осаду неутворюється, тому що ця речовина не містить сірковмісних амінокислот
(хімізм реакції на стор ...).
6. Реакція на аргінін (реакція Сакагуті).
У першу пробірку доливають 5 крапель розчину яєчного білка, у другу
- Розчину желатину, в третьому розчину міозину. У всі пробірки додаютькілька кристалів резорцину, 1 мл 3%-ного розчину H2O2 і обережно постінці доливають 1 мл концентрованої сірчаної кислоти. Через деякийчас на межі розділу (білок - кислота) розвивається помаранчевефарбування (хімізм реакції див. на стор ...).
7. Реакція на триптофан (реакція Шульце-Распай).
У пробірку з розчином білка доливають 2 краплі розчину сахарози і 1мл концентрованої сірчаної кислоти, стежачи, щоб рідини не змішувалися.
На межі розділу рідин з'являється вишнево-червоне забарвлення.
Суть: під впливом сірчаної кислоти відбувається гідроліз сахарози домоносахаридів, які зневоднюються, перетворюючись на оксіметілфурфурол.
8. Реакція на гіспеідін і тирозин (реакція Паулі).
У пробірку з розчином білка доливають 1 мл 1%-ного розчинусульфаніловой кислоти, 2 мл NaNO2, переливають і додають 2-4 мл 10%-ногорозчину Na2CO3.
Після змішування розчин забарвлюється в вишнево-червоний колір (хімізмреакції див. на стор ...).
Додаток № ...
Конспект уроку - лекції.
Тема: "Хімічний склад організмів. Загальне знайомство з білками ".
Мета: вивчити хімічний склад організмів. Визначити значення білківу здійсненні процесів життєдіяльності, виявити особливостіфункціонування білкових тіл як носіїв життя.
Завдання:
1. Освітні: познайомити учнів з хімічним складом організмів: макроелементи, мікроелементи, ультраелементи.
Визначити місце білків у життєвих процесах, виявити їх значення та особливості функціонування як носіїв життя. Вивчити елементний склад білків.
2. Розвиваючі: довести до свідомості учнів необхідність вивчення білкових тіл. Розвинути поняття "білок". Формування інтелекту, мислення учнів, правильного розуміння життєвих процесів.
3. Виховні: виховання наукового світогляду; естетичне, екологічне, моральне виховання.
Тип уроку: вивчення нового матеріалу.
Методи:
- словесні (лекція);
- наочні (демонстрація таблиць "Елементарний склад білків",
"Первинна структура молекули інсуліну бика", "Амінокислоти, постійно зустрічаються у складі білків", демонстрація моделі білка гемоглобіну).
Структура уроку:
I. Вступна частина.
- підготовка учнів до уроку;
- підготовка до сприйняття нового матеріалу.
II. Вивчення нового матеріалу.
- вивчення нового матеріалу;
- запис висновків у зошит.
III. Заключна частина.
- виявлення розуміння вивченого матеріалу;
- домашнє завдання.
План уроку:
1. Хімічний склад організмів.
2. Значимість проблеми вивчення білків.
3. Особливості білкових тіл як носіїв життя.
4. Загальне знайомство з білками.
Хід уроку:
I. Водна частина.
- підготовка учнів до уроку;
- повідомлення теми і мети уроку.
II. Вивчення нового матеріалу.
1. Хімічний склад організмів.
Як ви вважаєте, які хімічні елементи входять до складу живих організмів?
2. Які з них зустрічаються в найбільшій кількості?
У організмах, що складають біомасу Землі, виявлено понад 60хімічних елементів. Серед них є група елементів, постійнозустрічаються у складі будь-якого організму, незалежно від систематичноїприналежності і рівня організації останнього. До їх числа відносяться: C, N,
H, O, S, P, K, Ca, Mg, Zn, Fe, Mn, Cu, і Co. Інші елементи,виявлені в біомасі, належать до категорії іноді зустрічаються; їхприсутність характерно лише для деяких груп організмів. Найбільшпоширеними з них є Mo, B, V, Na, J, Cl і деякі інші.
За кількісним вмістом у живій речовині елементи ділять на трикатегорії: макроелементи, концентрація яких перевищує 0,001% (O, C, H,
Ca, K, N, P, S, Mg, Na, Cl і Fe), мікроелементи, частка яких становить від
0,001% до 0,00001% (Mg, Zn, Cu, B, Mo, Co, і багато інших), іультраелементи, зміст яких не перевищує 0,000001% (Hg, Au, U, Ra, іін.)
Численні макро-та мікроелементи, що утворюють живу матерію,присутні в ній у вигляді різноманітних хімічних сполук.
Приблизно 75% біомаси складає вода. Вода відіграє величезну роль устворення умов для життєдіяльності. Вона утворює те середовище, в якійпротікають фізико-хімічні процес, що забезпечують постійневідновлення живої речовини. Другим за кількісним вмістом убіологічних об'єктах, але, безсумнівно, першим і головним за значеннямкласом сполук є білки. У середньому можна прийняти, в сухомуречовині організмів міститься 40-50% білка, причому рослинному світувластиво відхилення від цієї середньої величини в бік зниження, атварині - підвищення. Мікроорганізми зазвичай багатша білком (деякі жвіруси є майже чистими білками). Таким чином, в середньому можнаприйняти, що 10% біомаси на Землі представлено білком, тобто йогокількість вимірюється величиною порядку 1012 - 1013 тонн. Решта 50%сухої речовини організмів складені з'єднаннями інших класів. Це --вуглеводи, лікіди і мінеральні речовини, вміст яких в організмахсильно варіює.
2. Значимість проблеми вивчення білків.
У природі налічується 1012 різних білків. Вони забезпечують життябільше 2 млн. видів організмів.
Ні одна речовина зі всіх речовин біологічного походження не маєнастільки великого значення і не має ст?? ль багатогранними функціями в життіорганізму як білки.
Ф. Енгельс писав: "Скрізь, де ми зустрічаємо життя, ми знаходимо, щовона пов'язана з яким-небудь білковим тілом і всюди, де ми зустрічаємо якесьабо білкове тіло, яка не перебуває у процесі розкладання, ми безвинятку зустрічаємо і явища життя ".
Чому саме білки є матеріальним субстратом життя?
Тому, що вони мають ряд особливостей, які невластивініяким інших органічних сполук.
3. Особливості білкових тіл як носіїв життя.
1) нескінченну різноманітність структури і разом з тим висока видова специфічність її;
2) крайнє різноманіття фізичних і хімічних перетворень;
3) здатність до внутрішньо молекулярних взаємодій;
4) здатність відповідати на зовнішній вплив закономірним зміною конфігурації молекули.
5) Схильність до взаємодії з іншими хімічними сполуками з утворенням надмолекулярних комплексів і структур;
6) Наявність біокаталітичні властивостей та ряд інших якостей.
Тільки детально вивчивши будову білків і їх властивості, можна зрозумітияк зазначені особливості білків, так і їхні функції.
4. Загальне знайомство з білками.
Білки - це високомолекулярні азотвмісні органічні сполуки,поліфункціональні амфотарні електроліти, молекули яких складаються ззалишків амінокислот.
елементний склад білків:
C - 50 - 55%; H - 7 - 8%;
O - 21 - 25%; S - 1 - 2%;
N - 16%; P - менше 1%.
Особливо характерний показник - процентний вміст азоту. Убільшості випадків воно становить 16%, тому за змістом білковогоазоту часто обчислюють вміст білка в кормах і продуктах харчування. Дляцього величину, що виражає процентний вміст білкового азоту впрепарат, множать на фактор перерахунку, який дорівнює 6,25, який виводять шляхомподілу: 100:16 = 6,25.
Білки крім основних хімічних елементів включають і інші хімічніелементи. Наприклад, гемоглобін містить залізо, ферменти - оксидазимістять мідь, ДНК-аза - кальцій; РНК-аза - магній та ін
Молекула білка складається з однієї або декількох поліпептидних ланцюгів,які складаються з великої кількості залишків амінокислот (протеіногеннихкислот). У природі налічується понад 200 різних амінокислот. З нихтільки 20 - білкові (18 амінокислот + 2 Аміда: аспарагін і глутамін).
Загальна формула білка:
OO
| | | |
NH2 - CH - C - N - CH - C - N - CH - COOH
| | | | |
RHRHR n
Опорний конспект
60 хімічних елементів
| ОРГАНІЗМ |
| (мікро - рослинний, тваринний) |
Макро - Мікро - Ультра -
Е Л Е М Е Н Т И
O, C, H, Ca, K, N, Mn, Zn, Cu, B, Hg, Au, U, Raта ін
P, S, Mg, Na Mo, Co, та ін
| Суха речовина організмів |
40 - 50% інші 50%білки вуглеводи, ліпіди, мінеральні речовини
в природі 1012 в одній клітці до 3000
| білок |
C, O, N, H, S, P 18 А.К + 2 Аміда
+ 20 інші хімічні елементи
(Pe, Cu, Mg, Ca, та ін.)
III Заключна частина
- запис опорного конспекту в зошит;
- домашнє завдання: записи в зошитах, підготовка до семінарських занять.
Література для підготовки до семінарських занять:
1. Андрєєва О.В. Хімія життя. - Л.: Дитяча література, 1967.
2. Асатіані В.С. Хімія нашого організму. - М.: Наука, 1969.
3. Макаров К.А. Хімія і здоров'я: Книга для позакласного читання учнів 8 - 10 класів середньої школи. - М.: Просвещение, 1985.
4. Шамін А.Н. Історія біологічної хімії. - М.: Наука, 1994.
5. Шульпин Г.Б. Хімія для всіх. - М.: Знание, 1987.
Додаток № ...
Конспект лабораторно - практичної роботи "Виділення білків з тканинбіологічних рідин ".
Мета: формування практичних умінь, удосконалення знаньотриманих при вивченні теми "Методи виділення білків".
Завдання:
1. Освітні: поглибити, розширити і систематизувати знання учнів спираючись на основні поняття теми. Дати роботу за варіантами. Чітко сформулювати питання. Познайомити учнів з технікою виконання роботи. Дати рекомендації по її виконанню.
2. Розвиваючі: познайомити учнів з деякими методичними прийомами, що використовуються при виділенні білків з тканин і біологічних рідин. Сформулювати практичні вміння роботи з хімічним устаткуванням, хімічними реактивами і біологічними об'єктами. Розвиток інтелекту, мислення учнів, розвиток уміння робити висновки на основі отриманих результатів.
3. Виховні: виховання наукового світогляду на основі виконаної роботи зроблених висновків, естетичне, екологічне і моральне виховання.
Тип уроку: вдосконалення знань.
Методи:
- словесні (розповідь, бесіда);
- наочні (демонстрація таблиць);
- наочно - дієві (виконання лабораторно - практичної роботи).
Обладнання: циліндри, хімічні стакани на 50 і 500 мл, пробірки,скляні палички з гумовими наконечниками, складчасті фільтри, марлі,зворотний холодильник.
Реактиви: 1% розчин HCl; концентрована азотна кислота; 10%розчин NaOH; 1% розчин сульфіду міді; насичений розчин (NH4) 2SO4;дистильована вода; 10% розчин NaCl.
Матеріал, що містить білок: молоко, куряче яйце, знежирене м'ясо,пшеничне борошно.
Структура уроку:
I. Вступна частина.
II. Головна частина.
III. Заключна частина.
Підготовчий етап: робота проводиться за групами (всього тригрупи). За урок до лабораторно-практичного завдання вчитель ділить класна групи, визначає тему лабораторно-практичної роботи для кожноїгрупи і роздає картки - інструкції для ознайомлення учнів з ходомроботи.
Попередньо вчитель і лаборант готує необхідні хімічні таобладнання.
Хід уроку:
I. Вступна частина.
- підготовка учнів до уроку;
- з'ясування техніки проведення експерименту в кожної групи
(послідовність виконання дій, очікуваний результат, техніка безпеки).
II. Головна частина.
- виконання лабораторно-практичної роботи:
I варіант (група) - "Виділення казеїну з молока".
II варіант (група) -- "Отримання розчину яєчного альбуміну",
"Виділення рослинних альбумінів".
III варіант (група) - "Виділення білків м'яса".
(Опис лабораторно-практичних робіт див. у додатку № ...).
Учитель стежить за ходом виконання роботи кожної групи, підказує,помічає помилки.
III. Заключна частина.
- короткий запис ходу роботи;
- формулювання висновків;
- вчитель відзначає позитивні і негативні моменти виконання роботи.
