background image

Biochemia 

            ŻYWIENIE CZŁOWIEKA 

     Ćwiczenie 2 

 
Uniwersytet Rolniczy w Krakowie  

 

      Katedra Biotechnologii Żywności 

 

Ćwiczenie 2 

 

Temat: WŁAŚCIWOŚCI FIZYKO-CHEMICZNE BIAŁEK. FRAKCJONOWANIE 

BIAŁEK. 

 

Część teoretyczna 

 

 

Białka są to  związki  wysokocząsteczkowe, powstałe w wyniku  połączenia szeregu amino-

kwasów wiązaniem peptydowym w długi łańcuch polipeptydowy. Ilość, rodzaj i kolejność amino-
kwasów  w  tym  łańcuchu  określane  bywają  mianem  pierwotnej  struktury  białka  (struktura  I-
rzędowa). Termin wtórna struktura białka dotyczy sposobu i stopnia zwinięcia łańcucha polipepty-
dowego (struktura II-rzędowa) oraz kształtu przestrzennego cząsteczki białka, który utrwalony jest 
przez szereg różnego typu wiązań (struktura III-rzędowa). Charakterystyczna dla niektórych białek 
struktura  IV-  rzędowa  określa  stopień  asocjacji  lub  polimeryzacji  cząsteczek  białka  w  większe 
agregaty. Utrwalona jest ona przez wiązania dwusiarczkowe i inne. 
 

Białka mają charakter koloidu hydrofilnego. Dzięki posiadanemu ładunkowi elektrycznemu 

w  roztworze  wodnym  ich  cząsteczki  otoczone  są  "płaszczem  wodnym".  Pod  wpływem  różnych 
czynników (wysalanie, pozbawienie ładunku, zmiany struktury wtórnej) obecne w roztworze białka 
mogą  ulec  wytrąceniu  czyli  koagulacji.  Jest  to  częsty  sposób  usuwania  czy  wyosabniania  białka. 
Funkcjonalne właściwości białek, ważne w technologii żywności wynikają właśnie z oddziaływań z 
wodą,  a  także  z  oddziaływań  z  jonami,  innymi  białkami,  sacharydami  oraz  lipidami  i  odgrywają 
szczególna rolę na granicach faz. Najważniejsze funkcjonalne cechy białek przejawiają się w zwil-
żaniu  się,  pęcznieniu,  rehydratacji,  utrzymywaniu  wody,  rozpuszczalności,  lepkości,  żelowaniu, 
pienieniu się, tworzeniu włókien, błon i emulsji. 
 

Proces denaturacji rozumiany jest jako zniszczenie wtórnej struktury białka. Następuje ono 

pod wpływem podwyższonej temperatury, ekstremalnych wartości pH, soli metali ciężkich itp. De-
naturacji towarzyszą zmiany we właściwościach fizyko-chemicznych białka. Zmiany te są zwykle 
nieodwracalne. Denaturacja cieplna na ogół zwiększa strawność białka. Ponadto ogrzewanie w od-
powiednich warunkach unieczynnia białkowe składniki przeciwżywieniowe wielu surowców, m. in. 
inhibitory proteaz. Jednak nadmierne ogrzewanie produktów bogatych w białko może powodować 
zmniejszenie biologicznej dostępności wielu aminokwasów, przede wszystkim wskutek utrudnienia 
trawienia. Szczególnie wrażliwe na ogrzewanie są cysteina, lizyna, metionina, tryptofan, arginina i 
leucyna. 

Klasyfikację  białek  oprzeć  można  na  różnych  kryteriach,  jak:  obecność  i  rodzaj  składnika 

niebiałkowego, kształt cząsteczki, rozpuszczalność w wodzie i roztworach soli itp. 
 

Szerzej potraktowane wiadomości na powyższe tematy można znaleźć w każdym akademic-

kim podręczniku biochemii i chemii żywności. 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

Biochemia 

            ŻYWIENIE CZŁOWIEKA 

     Ćwiczenie 2 

 
Uniwersytet Rolniczy w Krakowie  

 

      Katedra Biotechnologii Żywności 

 

 

Część praktyczna 

 

A) WŁAŚCIWOŚCI FIZYKO-CHEMICZNE BIAŁEK 

 
1. WYKRYWANIE WIĄZANIA PEPTYDOWEGO - REAKCJA BIURETOWA 

W środowisku zasadowym wiązanie peptydowe łatwo przechodzi w formę enolową. Jon Cu

++

 

łączy się w tych warunkach wiązaniami głównymi z grupami karboksylowymi, zaś wiązaniami ko-
ordynacyjnymi  z  azotem.  Powstaje  kompleks  o  barwie  fioletowej.  Nazwa  tej  reakcji  pochodzi  od 
biuretu (produkt kondensacji dwóch cząsteczek mocznika), który posiada wiązanie -CO-NH- i two-
rzy również z miedzią fioletowy kompleks.     

                                                                            

fioletowy kompleks 

 
Wykonanie:
 

Do  dwóch  suchych  probówek  wsypać  po  ok.  0,2  g  mocznika.  Jedną  probówkę  ogrzać  nad 

palnikiem aż do momentu stopienia mocznika i wydzielenia amoniaku (powstaje biuret). Po ostu-
dzeniu do obu probówek dodać po 2 ml wody. Do trzeciej probówki odmierzyć 2 ml roztworu kaze-
iny. 

Do wszystkich trzech probówek dodać 2 ml 10% NaOH i 3-4 krople 1% roztworu CuSO

4

. W 

obecności wiązań peptydowych (peptydy, białka) pojawia się zabarwienie od różowego do fioleto-
wego. 
 
 
2.  WPŁYW  pH  NA  ROZPUSZCZALNOŚĆ  BIAŁKA  -  WYZNACZANIE  PUNKTU 
IZOELEKTRYCZNEGO KAZEINY. 

 

Białka są jonami  wielowartościowymi ze względu na obecność w nich licznych aminokwa-

sów zawierających dysocjujące grupy, nie biorące udziału w wiązaniach peptydowych. W zależno-
ści od rodzaju aminokwasów i pH środowiska, cząsteczka białka może być wielowartościowym ka-
tionem lub anionem, względnie przy jednakowej ilości ładunków dodatnich i ujemnych - elektrycz-
nie obojętna. Taka wartość pH przy której cząsteczka białka jest elektrycznie obojętna nazywa się 
punktem izoelektrycznym. Ładunek elektryczny, którym obdarzone są cząsteczki białka, zapobiega 
koagulacji. Jeżeli ładunek ten zostanie usunięty (co ma miejsce w punkcie izoelektrycznym) wów-
czas cząsteczki białka łączą się w większe skupiska (agregacja) i w konsekwencji mogą wypaść z 
roztworu  (koagulacja).  Wpływ  pH  na  rozpuszczalność  białka  wykorzystuje  się  w  przemyśle  spo-
żywczym, m.in. przy ekstrakcji białek z różnych surowców. 

 

Wykonanie:   

Przygotować 10 suchych probówek i sporządzić w nich roztwory o różnym pH, to znaczy roz-

lać 0,1 M kwas cytrynowy i 0,1 M cytrynian sodu zgodnie z poniższą tabelą i wymieszać. Do każ-
dej probówki dodać po 1 ml roztworu kazeiny (0,5% w 0,1 M cytrynianie sodu), wymieszać. Po 15 
minutach obserwować stopień zmętnienia płynu w probówkach i ilość wytrąconego białka. 

Wyniki zamieścić w tabeli (poniżej), wyciągnąć wnioski. 
 
 

N

O

H

NaOH

N

C

+

O

_

H

C

+

Cu 

++

C

N

H

+

O

C

N

+

H

O

Cu

2

2

background image

Biochemia 

            ŻYWIENIE CZŁOWIEKA 

     Ćwiczenie 2 

 
Uniwersytet Rolniczy w Krakowie  

 

      Katedra Biotechnologii Żywności 

 

 
 

nr.  

probówki 

ml  

cytrynianu sodu 

ml  

kwasu cytrynowego 

pH 

zmętnienie / osad 

0,6 

4,4 

3,6 

 

1,0 

4,0 

3,8 

 

1,3 

3,7 

4,0 

 

1,5 

3,5 

4,2 

 

1,7 

3,3 

4,4 

 

1,9 

3,1 

4,6 

 

2,2 

2,8 

4,8 

 

2,5 

2,5 

5,0 

 

2,7 

2,3 

5,2 

 

10 

3,0 

2,0 

5,4 

 

 
 
3.  WYTRĄCANIE  BIAŁKA  Z  ROZTWORU  I  BADANIE  JEGO  AKTYWNOŚCI 
BIOLOGICZNEJ. 
 

Wytrącanie białka z roztworu może być spowodowane różnymi czynnikami chemicznymi lub 

fizycznymi (podwyższona temperatura, zmiana pH, sole metali ciężkich, sole metali alkalicznych). 
W zależności od rodzaju czynnika rozróżnia się wytrącanie związane z denaturacją i z wysalaniem. 
Denaturację określa się jako przemianę związaną ze zniszczeniem wtórnej struktury białka, a więc 
białko zdenaturowane traci swoją aktywność biologiczną. Denaturację powodują takie czynniki jak: 
ogrzewanie, napromieniowanie, znaczne zmiany pH, duże stężenie soli metali ciężkich, długotrwałe 
działanie alkoholem.  

W przeciwieństwie do denaturacji, wysalanie jest procesem w pełni odwracalnym, gdyż doda-

tek  odpowiedniej  ilości  wody  powoduje  ponowne  rozpuszczenie  wytrąconego  białka.  Wysalanie 
przebiega  pod  działaniem  wyższych  stężeń  soli  metali  alkalicznych  lub  soli  amonowych.  Białka 
wytrącone tym sposobem zachowują w pełni swoje właściwości biologiczne. 
 
Wykonanie: 

Do 3 probówek wirówkowych odmierzyć po 1 ml roztworu białka enzymatycznego o aktyw-

ności amylolitycznej (Taka-diastaza), do pierwszej probówki dodać 4 ml 96% alkoholu, do drugiej 
około 0,7 g (NH

4

)

2

SO

4

, do trzeciej kilka kropli AgNO

3

, zamieszać. Po 15 minutach osady odwiro-

wać, zlać supernatant, a osady dobrze rozpuścić w 1,5 ml wody. Osobno do 2 zwykłych probówek 
odmierzyć po 1 ml Taka-diastazy, jedną z nich zagotować i po ostudzeniu do obu dodać po 1,5 ml 
wody. 

Przygotować 10 probówek z 2 ml I

2

 w KI każda oraz 5 probówek z 5 ml roztworu skrobi. Do 

pierwszej  probówki ze skrobią dodać 1  ml białka  enzymowego  wytrącanego alkoholem  (włączyć 
stoper), do drugiej 1 ml białka wytrącanego (NH

4

)

2

SO

4

 - 1 min., do trzeciej 1 ml białka wytrącane-

go AgNO

3

 - 2 min., do czwartej 1 ml białka zagotowanego - 3 min., do piątej 1 ml białka nie pod-

danego wytrącaniu - 4 min. Po dodaniu białka probówki dobrze mieszać.  

Po 5 min. od początku reakcji pobierać kolejno co 1 minutę z każdej probówki po 1 ml roz-

tworu skrobi i przenosić go do przygotowanych probówek z roztworem I

2

 w KI (z pierwszej  pro-

bówki w 5 i 15 min.). Obserwować zanik barwy z jodem, wyciągnąć wnioski. 
 
 
 

background image

Biochemia 

            ŻYWIENIE CZŁOWIEKA 

     Ćwiczenie 2 

 
Uniwersytet Rolniczy w Krakowie  

 

      Katedra Biotechnologii Żywności 

 

 

BFRAKCJONOWANIE BIAŁEK METODĄ ELEKTROFOREZY BIBUŁOWEJ

 
 

Białka wykazują określony, wypadkowy ładunek elektryczny. Znak i wielkość tego ładunku 

zależy od rodzaju i ilości dysocjujących grup w cząsteczce. Cząsteczki obdarzone ładunkiem mogą 
wędrować  w polu  elektrycznym.  Zjawisko to  nosi  nazwę elektroforezy.  Elektroforeza jest bardzo 
ważną i powszechnie stosowaną metodą rozdzielania i oczyszczania białek. W elektroforezie bibu-
łowej nośnikiem jest pasek bibuły chromatograficznej zwilżony odpowiednim buforem i zanurzony 
dwoma końcami w wanienkach wypełnionych buforem i zaopatrzonych w elektrody. Naładowane 
cząsteczki wędrują wzdłuż bibuły z prędkością zależną od ładunku, masy i kształtu cząsteczki, pH, 
rodzaju buforu, napięcia i natężenia przepływającego prądu oraz innych czynników. Budowę apara-
tu do elektroforezy bibułowej przedstawia schematycznie poniższy rysunek. 
 
 

 

+

komora

bibuła

katoda

anoda

woda

bufor

 

 
Odczynniki: 

 

białko jaja rozcieńczone 1:3 buforem o pH 3,0 lub 3% roztwór albuminy w buforze o pH 3,0 

  bufor cytrynianowo-fosforanowy (Mc Ilvaine’a) 0,1 M o pH 3,0 
 

0,1% roztwór błękitu bromofenolowego w metanolowym roztworze HgCl

2

 

  0,5% kwas octowy 

 

Wykonanie

Z bibuły Whatman 1 wyciąć paski  o wymiarach  33 x 4 cm, zaznaczyć linię środkową oraz 

znaki "+" i "-" i założyć ciężarki na końcach pasków. Zwilżyć cały pasek buforem o pH 3,0 i umie-
ścić w aparacie do elektroforezy. Przy pomocy pręcików szklanych delikatnie ułożyć pasek bibuły 
w prawidłowym położeniu tj. prostopadle do ramy podtrzymującej paski, przestrzegając, aby środ-
kowa linia na pasku była jednakowo odległa od poziomu buforu w obu komorach elektrodowych. 
Przy  pomocy  mikropipetki  nanieść  na  środek  paska,  pasmowo,  niewielką  ilość  roztworu  białka. 
Zamknąć komorę i włączyć prąd (300 V). Po 2,5 godz. aparat wyłączyć, paski wyjąć, obsuszyć przy 
pomocy arkusza bibuły i wywołać w roztworze błękitu bromofenolowego. Następnie przepłukać je 
kilka razy w 0,5% kwasie octowym w celu odbarwienia miejsc wolnych od białek. Wysuszyć paski 
i ewentualnie przeciągnąć nad stężonym NH

3

 dla utrwalenia barwy. Określić charakter elektrokine-

tyczny rozdzielonych frakcji. 
 
 
 
 

Ostatnie zmiany: 13.02.2013