ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY

Wydział Nauk o Żywności i Rybactwa

Zakład Opakowalnictwa i Biopolimerów

SPRAWOZDANIE Z

ĆWICZENIA 7

Aminokwasy, peptydy, białka

(podstawowe właściwości i wybrane reakcje charakterystyczne)

Wykonała grupa 1:

Monika Kozioł

Weronika Andryszak

Zagadnienia do przygotowania.

1. Aminokwasy − wzory, definicja, nazewnictwo, klasyfikacja, wykrywanie.

Aminokwasy – są to związki dwufunkcyjne, których cząsteczki zawierają grupy karboksylowe i aminowe:

- grupa aminowa NH₂

- grupa karboksylowa COOH

Ogólny wzór aminokwasów:

RCOOH



ΝΗ₂

Gdzie:

R – grupa węglowodorowa (może zawierać również inne grupy funkcyjne);

NH₂ – grupa aminowa;

COOH – grupa karboksylowa.

Nomenklatura aminokwasów:

Naturalne aminokwasy posiadają nazwy zwyczajowe tworzone poprzez dodanie do nazwy macierzystej przedrostka amino−:

np. NH2−CH2−COOH kwas aminooctowy (glicyna)

Nazewnictwo zwyczajowe tworzy się podobnie jak fluorowco− lub hydroksokwasów; np.

NH₂−CH₂−COOH kwas aminoetanowy, kwas α−aminooctowy.

Klasyfikacja:

Podział:

• Ze względu na skład chemiczny:

- obojętne (zawierają 1 gr karboksylowa i 1 gr aminową) np. glicyna, alanina, walina, leucyna, izoleucyna;

- obojętne ale zawierające jeszcze inne grupy funkcyjne np.: tyrozyna, seryna, tryptofan, cysteina, asparagina, glutamina;

- kwasowe charakteryzujące się dodatkową grupą karboksylową np.: kwas asparaginowy, kwas glutaminowy;

- zasadowe charakteryzujące się dodatkową grupą aminową np.: lizyna, arginina, histydyna.

• W zależności od ustawienia grupy aminowej do karboksylowej:

- aminokwas α : CH₃CH₂CHCOOH kwas α−aminomasłowy



NH₂

- aminokwas β : CH₃CHCH₂COOH kwas β−aminomasłowy



NH₂

- aminokwas γ: CH₂CH₂CH₂COOH kwas γ−aminomasłowy



NH₂

• W zależności od możliwości syntezy aminokwasu w organizmie:

- endogenne, które organizm potrafi syntezować

- egzogenne, które muszą być dostarczane z pożywieniem np. : fenyloalanina,izoleucyna,lizyna,metionina,tryptofan,treonina,walina

Wykrywanie:

• Reakcja ninhydrynowa

Aminokwasy w tej reakcji wraz z ninhydryną dają fiołkowoniebieskie zabarwienie;

• Reakcja ksantoproteinowa

Reakcja te służy do wykrywania aminokwasów aromatycznych (fenyloalanina, tyrozyna, tryptofan). Dodanie stężonego kwasu azotowego (V) powoduje występowanie żółtego zabarwienia, spowodowanego powstaniem pochodnych nitrowych aminokwasów.

1. Właściwości chemiczne aminokwasów − reakcje charakterystyczne.

Wynikają z obecności 2 grup funkcyjnych, tj. grupy karboksylowej oraz aminowej. Roztwory aminokwasów mają odczyn obojętny, w wyniku wzajemnego zobojętnienia się grup funkcyjnych na skutek przeniesienia kationu H⁺ z grupy COOH do grupy NH₂. W wyniku tego powstaje sól wewnętrzna, tzw. jon obojnaczy:

CH3CHCOOH  ΝΗ2 alanina	CH3CHCOOH  ΝΗ3^+ jon obojnaczy alaniny

Jony obojnacze w roztworach aminokwasów tworzą się tylko przy określonym pH roztworu. Wartość pH, przy której dany aminokwas tworzy jon obojnaczy nosi nazwę punktu izoelektrycznego (izojonowego).

Aminokwasy mają właściwości amfoteryczne, ponieważ w środowisku wodnym zachowują się jak kwasy (reagując z zasadami), a także jak zasady (reagując z kwasami).

Reakcje glicyny z kwasem:

CH₂  COOH + HCl CH₂  COOH

 

ΝΗ₂ ΝΗ₃Cl

glicyna chlorowodorek glicyny

Reakcja glicyny z zasadą:

CH₂  COOH + NaOH CH₂  COONa + H₂O

 

ΝΗ₂ ΝΗ₂

glicyna glicynian sodu

Cząsteczki aminokwasów mogą łączyć się ze sobą w specyficzny sposób tworząc peptydy.

1. Klasyfikacja i budowa peptydów.

Peptydy - są to związki powstające w wyniku kondensacji aminokwasów. Wiązanie peptydowe wygląda następująco:

Podział peptydów:

• Dipeptydy;

• Tripeptydy np.: glutation;

• Tetrapeptydy;

• Polipeptydy: polimery aminokwasów o masie cząsteczkowej do 10000.

1. Właściwości fizyko-chemiczne białek.

Białka są to polimery aminokwasów białkowych połączone wiązaniami peptydowymi. Są to polipeptydy zbudowane z więcej niż 100 reszt aminokwasowych, posiadające masę cząsteczkową wyższą niż 10000.

Białka są na ogół rozpuszczalne w wodzie, niektóre rozpuszczają się w rozcieńczonych roztworach kwasów i zasad a inne w rozpuszczalnikach organicznych. Ulegaja hydratacji poprzez wykazanie zdolności do wiązania cząsteczek wody. Początkowo pęcznieją
a następnie się rozpuszczają. Tworzą cząstki koloidalne. Na ich rozpuszczalność ma też wpływ stężenie soli nierganicznych. Niewielkie stężenie wpływają dodatnio, ale przekroczenie pewnego stężenia powoduje oddzielenie wody i wypadanie ich z roztworu (wysalanie)−jest to proces odwracalny i nie narusza ich struktury, niszczy jedynie ich otoczkę solwatacyjną. Białka ulegają procesowi koagulacji i procesowi odwrotnemu - peptyzacji. Koagulacja jest to przejście zolu w żel, a peptyzacja jest to przejście żelu w zol.

Denaturacja białka − jest to zniszczenie struktury II, III, IV −rzędowej bez naruszenia struktury I−rzędowej. Czynikami deneturującymi są:

• mocne kwasy i zasady

• wysoka temperatura

• sole metali ciężkich

• alkohole,aldehydy

• promieniowanie UV i X

Dzięki obecności w cząsteczce białka ładunków elektrycznych posiadają one właściwość poruszania się w polu elektrycznym. Przy warunkach sprzyjających tworzeniu ładunków (+) białko przesuwa się w stronę katody, natomiast w odwrotnych warunkach przesuwa się w stronę anody. Wykorzystano tą właściwość do rozdzielenie miesznin białek na drodze elektoforezy.

1. Napisać reakcje alaniny z:

1. HNO₂

2. HCl

CH₃  CH  COOH + HCl CH₃  CH  COOH

 

ΝΗ₂ ΝΗ₃Cl

alania chlorowodorek alaniny

1. H₂O

2. CH₃OH

3. KOH

CH₃  CH  COOH + KOH CH₃  CH  COOK + H₂O

 

ΝΗ₂ ΝΗ₂

alania 2 – aminopropanian potasu

1. Podaj równania reakcji dla powyższych syntez:

1. etan−alanina

2. metan−glicyna

3. etan−glicyloalanina

1. Podać zawartość procentową azotu w kwasie α−aminopropinowym.

Zawartość procentowa wynosi 15,7%

1. Związek organiczny zawiera 48,6% węgla, 8,1% wodoru, 43,3% tlenu. W reakcji z bromowodorem daje on bromopochodną o masie molowej większej o 79 g/mol od związku wyjściowego. Bromopochodna ta reaguje z amoniakiem tworząc aminokwas. Podaj nazwę aminokwasu i związku.

Jest to kwas 2-aminopropanowy, kwas propanowy.

1. Podać strukturalny wzór związku zawierającego 77,4% węgla, 7,5% wodoru i 15,1% azotu. Masa cząsteczkowa związku wynosi .

Ćwiczenie 1. Badanie właściwości kwasu aminooctowego.

1. Przygotowany roztwór glicyny z o,5g glicyny i 3 cm³ wody destylowanej znajduje się w probówce. W małej kolbie stożkowej jest 5% NaOH z kroplą fenoloftaleiny. Do probówki dodajemy kroplami roztwór z kolby. Zawartość probówki zmieniła kolor na jasny róż, czyli środowisko zasadowe.

2. Przygotowany roztwór glicyny z o,5g glicyny i 3 cm³ wody destylowanej znajduje się w probówce. W drugiej probówce znajduje się woda destylowana, do każdej z probówki dodajemy po 0,5cm 5% HCl. Probówka, w której był roztwór glicyny po dodaniu HCl nie zmienił zabarwienia, papierek uniwersalny zmienił barwę na różową. W 2 probówce, kolor płynu się nie zmienił się, papierek uniwersalny zmienił barwę na żółtą.

Ćwiczenie 2. Wykrywanie aminokwasów.

Do roztworu α-aminokwasu dodajemy parę kropli roztworu nihydryny. Mieszaninę ogrzewamy.

Podczas ogrzewania wytwarza się niebieskie zabarwienie , które świadczy o obecności α-aminokwasu.

Ćwiczenie 3. Badanie właściwości fizycznych białek

Wysalania białka

W probówce, w której był roztwór białka dodajemy nasycony roztwór (NH₄)₂SO_4, a następnie dolewamy wody destylowanej. Powstają kryształki (kawałeczki) żelu unoszące się w górę.

Denaturacja białka

1. Roztwór białka + 5% Pb(NO₃)₂ powstaje biała zawiesina.

2. Roztwór białka + 5% HgCl₂ powstaje biała zawiesina.

3. Roztwór białka + H₂SO₄ powstała gęsta biało-brunatna barwa.

4. Roztwór białka + formalina powstała lekka zawiesina, roztwór zmętniał.

5. Roztwór białka + ogrzewanie roztwór zmętniał.

Do każdej z probówek dodaliśmy 10 cm3 wody destylowanej

1. Część zawiesiny uniosła się ku górze.

2. Zawiesina opadła na dół.

3. Zawiesina po środku – roztwór zmętniał.

4. Lekka zawiesina – roztwór przezroczysty.

5. Powstaję bardzo gęsta piana, przez co mimo odwrócenia probówki do góry nogami roztwór nie wydostaję się. Denaturacja białka.

Ćwiczenie 4. Wykrywanie białek

Reakcja biuretowa

Mamy 2 probówki w pierwszej jest mleko a w drugiej roztwór białka. Do obydwu probówek dodajemy stężonego NaOH oraz po kilka kropli CuSO_4. W probówce 1 (z mlekiem) mleko zmienia zabarwienie na mętny niebieski natomiast w probówce 2 (z białkiem) roztwór zmienia zabarwienie na kolor granatowy z fioletową pianką. Zabarwienie się na niebiesko i granatowo potwierdza obecność białek w probówkach.

Reakcja ksantoproteinowa:

Mamy 2 probówki. W 1 mleko w 2 roztwór białka. Do obydwu probówek dodajemy po 1 cm³ stężonego HNO₃.

Po ogrzaniu w probówce 1 roztwór zmienił kolor na ciemny żółty, schłodziliśmy probówkę, po dodaniu NaOH zabarwił się na lekko czerwony, po wymieszaniu ciemno pomarańczowy. Po ogrzaniu w probówce 2 roztwór zmienił kolor na jasno żółty, schłodziliśmy probówkę po dodaniu NaOH zabarwił się na jasny pomarańczowy.

Reakcja nihydrynowa:

Do probówki zawierającej 1 cm³ mleka dodajemy 1 cm³ 0,1% roztworu ninhydryny a następnie ogrzewamy ją. Zawartość probówki nie zmieniła barwy.