1. Wstęp teoretyczny

Białka – wielocząsteczkowe związki organiczne składające się z długich łańcuchów zbudowanych z więcej niż 100 reszt aminokwasowych połączonych wiązaniami peptydowymi. Są to podstawowe składniki organizmów żywych (stanowią ich budulec), są regulatorami równowagi wodnej oraz uczestniczą w procesach metabolicznych jako enzymy, hormony, hemoglobiny. Ze względu na dużą liczbę możliwych połączeń aminokwasów w większe cząsteczki, liczba i różnorodność białek jest ogromna. Białka możemy scharakteryzować podając ich następujące struktury:

• Pierwszorzędowa struktura białek podaje kolejność występowania reszt aminokwasowych w łańcuchu białkowym.

• Drugorzędowa struktura białek określa układ przestrzenny łańcuchów białkowych, który jest wynikiem tworzenia się wewnątrz-cząsteczkowych wiązań wodorowych między składnikami aminokwasowymi łańcucha.

Białka występują zwykle w postaci łańcucha układającego się w spiralę lub tworzą strukturę podobną do zgiętej w harmonijkę struktury papieru.

• Struktury trzeciorzędowe - skręcone łańcuchy w przestrzeni są różnie ułożone względem siebie. Między nimi tworzą się połączenia w postaci mostków zbudowanych z atomów siarki, na tą strukturę wpływają także oddziaływania jonowe i oddziaływania hydrofobowe, czyli wzajemne odpychanie się cząsteczek wody.

• Struktura czwartorzędowa występuje wtedy, gdy w skład białka wchodzi więcej niż jeden łańcuch polipeptydowy. Przykładem jest hemoglobina.

Białka są stosunkowo wrażliwe na działanie różnych czynników fizycznych i chemicznych. Mają charakter amfoteryczny. Ulegają reakcji hydrolizy kwasowej lub enzymatycznej, dając jako produkty aminokwasy składowe. Wiele białek rozpuszcza się w wodzie tworząc roztwór koloidalny – zol.

Typowe reakcje białek:

• Wysalanie białka – strącanie białek z roztworów poprzez dodanie stężonego roztworu soli. Proces jest wynikiem zaburzenia otoczki solwatacyjnej i agregacji cząsteczek białek w wyniku łatwiejszego kontaktu pomiędzy polarnymi grupami sąsiadujących cząsteczek. Proces ten jest przejściem zolu w żel (koagulacja), nie narusza struktury białka, także czwarto- i trzeciorzędowej (nie powoduje denaturacji) i jest odwracalny.

• Denaturacja Białka – to nieodwracalne niszczenie struktury białka, zachodzące bez rozrywania wiązań w strukturze pierwszorzędowej, a związane np. ze zniszczeniem wiązań wodorowych w wyższych strukturach białka. Zdenaturowane białko traci swoje biologiczne właściwości. Czynniki, które mogą spowodować denaturację, to kwasy, zasady, metale ciężkie, rozpuszczalniki organiczne, a także podwyższona temperatura.

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zbadanie właściwości chemicznych białek.

1. Przyrządy i odczynniki:

- probówki, zlewki, kolby stożkowe, cylinder miarowy, pipety

- łaźnia wodna

- wodny roztwór białka z jaja kurzego

- odczynniki:

• 10% CuSO₄,

• 5% Pb(CH₃COO)₂,

• 0,1 molowy HgCl₂,

• 0,1 molowy AgNO₃,

• C₂H₅OH,

• HNO_{3 (stęż.)},

• NaOH,

• aceton,

• 20% kwas sulfosalicylowy

1. Wykonane ćwiczenia:

a) Denaturacja białek - działanie na białko odczynnikami: 10% CuSO₄,
5% Pb(CH₃COO)₂, 0,1-molowym HgCl₂, 0,1-molowym AgNO₃, C₂H₅OH, HNO_{3 (stęż.)}, acetonem, w podwyższonej temperaturze.

Obserwacje: We wszystkich przypadkach białko ścina się.

Wniosek: Białko ulega denaturacji kontakcie z solami metali ciężkich, alkoholem, stężonymi kwasami i zasadami, acetonem oraz pod wpływem podwyższonej temperatury.

b) Reakcja Kocha - działanie na białko roztworem wodnego kwasu sulfosalicylowego.

Obserwacje: Wytwarza się biały osad.

Wniosek: Reakcja jest bardzo czuła, kwas sulfosalicylowy strąca białko w dużym rozcieńczeniu (nawet 1:50 000). Metoda ta znalazła zastosowanie przy wykrywaniu białka w moczu.

c) Reakcja ksantoproteinowa - działanie na białko stężonym kwasem azotowym (V).

Obserwacje: Tworzy się żółte zabarwienie, białko ścina się.

Wniosek: Jest to reakcja nitrowania pierścieni aromatycznych wchodzących w skład łańcucha białkowego za pomocą HNO3.

d) Reakcja cystynowa - reakcja białka z NaOH i Pb(CH₃COO)₂ pod wpływem temperatury.

Obserwacje: Wytrąca się biały osad, który w miarę upływu czasu czernieje.

Wniosek: NaOH rozkłada cząstki białka. Wydzielona podczas rozkładu siarka (w postaci siarczku sodowego) reaguje z jonami Pb⁺² i tworzy ciemny osad PbS. Reakcja służy do wykrywania obecności siarki w cząsteczce białka.

1. Wnioski i uwagi

Denaturacja powoduje zniszczenie kształtu cząsteczki białka (głównie struktury II i III-rzędowej, czasami IV-rzędowej). Białko o zniszczonej strukturze nie może prawidłowo spełniać swojej funkcji.