Страница 376 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

Лабораторный опыт 12. Цветные реакции белков

1. В пробирку внесите 5 капель раствора белка и 5 капель раствора азотной кислоты. Что наблюдаете? Дайте объяснение наблюдаемого явления. Нагрейте пробирку до появления жёлтой окраски.

2. В пробирку внесите 5 капель раствора белка, 2 капли раствора хлорида меди и добавьте раствор щёлочи до появления фиолетовой окраски.

3. Докажите, что в молоке содержится белок, при помощи качественной реакции.

4. Отличите хлопчатобумажную нить от шерстяной при помощи качественной реакции на белок.

1. При добавлении 5 капель раствора азотной кислоты к 5 каплям раствора белка наблюдается помутнение и выпадение белого творожистого осадка. Это явление называется денатурацией белка — нарушением его природной структуры под действием сильной кислоты. При последующем осторожном нагревании пробирки этот осадок приобретает интенсивный жёлтый цвет.

Объяснение данного явления заключается в проведении ксантопротеиновой реакции (от др.-греч. ξανθός — «жёлтый» и πρωτεῖος — «первичный»). Эта реакция является качественной на белки, в состав которых входят аминокислоты, содержащие ароматические группы (бензольные кольца), — тирозин, фенилаланин, триптофан. При взаимодействии с концентрированной азотной кислотой ($HNO_3$) происходит нитрование ароматических колец в этих аминокислотах с образованием динитропроизводных, имеющих жёлтую окраску. Нагревание значительно ускоряет эту химическую реакцию. Если после охлаждения к продуктам реакции добавить раствор щёлочи (например, $NH_4OH$ или $NaOH$), окраска изменится на оранжевую.

Ответ: Наблюдается денатурация белка (выпадение белого осадка), который при нагревании с азотной кислотой окрашивается в жёлтый цвет. Это ксантопротеиновая реакция, которая доказывает наличие в белке ароматических аминокислот.

2. При добавлении к 5 каплям раствора белка сначала раствора щёлочи, а затем 2 капель раствора хлорида меди(II) ($CuCl_2$) появляется характерное фиолетовое окрашивание.

Данное явление представляет собой биуретовую реакцию, которая является качественной реакцией на все белки без исключения. Эта реакция специфична для пептидных связей (-CO-NH-), соединяющих аминокислоты в полипептидную цепь. В щелочной среде ионы меди(II) ($Cu^{2+}$) образуют с пептидными связями белка комплексное соединение фиолетового цвета. Для реакции необходимо наличие как минимум двух пептидных связей. Сначала щёлочь реагирует с солью меди, образуя голубой осадок гидроксида меди(II):

$CuCl_2 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2NaCl$

Затем этот свежеосаждённый гидроксид растворяется в растворе белка, образуя окрашенный комплекс.

Ответ: Наблюдается появление фиолетовой окраски. Это биуретовая реакция, которая является качественной реакцией на пептидные связи в белках.

3. Доказать, что в молоке содержится белок, можно с помощью одной из качественных реакций на белки, например, биуретовой реакции.

Порядок действий:

1. В пробирку налить 2 мл молока.
2. Добавить к нему равный объём (2 мл) раствора гидроксида натрия ($NaOH$) и перемешать.
3. Добавить по каплям 1-2 мл слабого (1%) раствора сульфата меди(II) ($CuSO_4$).

Результат: Появится фиолетовое или сиреневое окрашивание, что свидетельствует о положительной биуретовой реакции. Это происходит потому, что молочные белки (казеин, альбумин и глобулин) содержат пептидные связи, которые в щелочной среде образуют с ионами меди(II) окрашенный комплекс. Таким образом, наличие белка в молоке будет доказано.

Ответ: Необходимо к молоку добавить раствор щёлочи и несколько капель раствора соли меди(II). Появление фиолетового окрашивания докажет наличие в молоке белка.

4. Хлопчатобумажная нить состоит из целлюлозы, которая является полисахаридом (углеводом). Шерстяная нить состоит из белка кератина. Основываясь на этом химическом различии, их можно отличить при помощи качественной реакции на белок, например, ксантопротеиновой.

Порядок действий:

1. Поместить образцы хлопчатобумажной и шерстяной нитей в отдельные фарфоровые чашки или на предметное стекло.
2. Осторожно капнуть на каждую нить по одной капле концентрированной азотной кислоты ($HNO_3$).

Результат:

• Шерстяная нить (белок кератин) окрасится в ярко-жёлтый цвет, так как кератин содержит ароматические аминокислоты.
• Хлопчатобумажная нить (целлюлоза) не окрасится в жёлтый цвет. Под действием концентрированной кислоты она может обуглиться или раствориться, но характерной для белка реакции не произойдёт.

Этот опыт позволяет однозначно идентифицировать шерстяную нить.

Ответ: Следует провести ксантопротеиновую реакцию: обработать обе нити концентрированной азотной кислотой. Шерстяная нить, состоящая из белка, пожелтеет. Хлопчатобумажная нить, состоящая из целлюлозы, не даст такой реакции.