Ксантопротеиновая реакція на білок: ознаки і формула рівняння
Для встановлення якісного складу багатьох продуктів харчування використовується ксантопротеїнова реакція на білок. Наявність ароматичних амінокислот в з`єднанні дасть позитивна зміна кольору досліджуваного зразка.
Содержание
Що таке білок
Його ще називають протеїном, що є будівельним матеріалом для живого організму. Білки підтримують обсяг м`язів, відновлюють травмовані і відмерлі тканини структури різних органів, будь то волосся, шкірні покриви або зв`язки. За їх участі виробляються червоні тільця крові, регулюється нормальна робота багатьох гормонів і клітин імунної системи.
Це складна молекула, що представляє собою поліпептид з масою більше 6 * 103 дальтон. Білкову структуру утворюють залишки амінокислотні у великій кількості, з`єднані пептидного зв`язком.
структура протеїнів
Відмінною рисою даних речовин в порівнянні з низькомолекулярними пептидами є їх розвинене просторове тривимірне будова, підтримуване впливами з різним ступенем тяжіння. Білки мають чотирирівневої структурою. Для кожного з них притаманні свої характеристики.
За основу первинної організації їх молекул взята аминокислотная послідовність, будова яких розпізнає ксантопротеїнова реакція на білок. Така структура являє собою періодично повторюється пептидную зв`язок -HN-CH-CO-, а виборчої частиною є радикали бічній ланцюжка в амінокарбонових кислотах. Саме вони визначають в подальшому властивості речовини в цілому.
Первинну білкову структуру вважають досить міцною, це обумовлено наявністю сильних ковалентних взаємодій в пептидних зв`язках. Освіта наступних рівнів відбувається в залежності від ознак, встановлених на початковому етапі.
Формування вторинної структури можливо завдяки скручування амінокислотноїпослідовності в спіраль, в якій між витками встановлюються водневі зв`язку.
Третинний рівень організації молекули утворюється при накладанні однієї частини спіралі на інші фрагменти з виникненням між ними всіляких зв`язків, з водневим, дисульфідні, нековалентним або іонним з`єднанням. В результаті виходять асоціації у вигляді глобул.
Просторове розташування теоретичних структур з утворенням хімічних зв`язків між ними призводить до формування кінцевого виду молекули або четвертинному рівню.
амінокислоти
Саме вони зумовлюють хімічні властивості білків. Нараховують близько 20 головних амінокислот, що входять до складу поліпептидів в різній послідовності. Сюди також зараховують рідкісні амінокарбонових кислоти у вигляді гидроксипролина і гідроксилізин, що є похідними основних пептидів.
Як ознака ксантопротеиновой реакції розпізнавання білків, присутність окремих амінокислот дає зміна забарвлення реактивів, що дозволяє припускати про наявність специфічних структур в їх складі.
Як виявилося, всі вони являють собою карбонові кислоти, у яких відбулося заміщення атома водню на аміногрупу.
Прикладом будови молекули може служити структурна формула гліцину (HNH- HCH- COOH) як найпростішої амінокислоти.
В даному випадку один з відрядив CH2- вуглецю може бути замінений більш довгим радикалом, що включає бензольні кільце, аміно-, сульфо-, карбоксигрупи.
Що означає ксантопротеїнова реакція
Для проведення якісного аналізу протеїнів використовують різні методики. До них відносять реакції:
- біуретову з появою фіолетового фарбування;
- Нінгідринова з утворенням синьо-фіолетового розчину;
- формальдегідну з встановленням червоного забарвлення;
- Фоля з випаданням осаду сіро-чорного кольору.
При проведенні кожного методу доводиться присутність протеїнів і наявність певної функціональної групи в їх молекулі.
Існує ксантопротеїнова реакція на білок. Її називають ще пробою Мульдера. Відноситься вона до кольорових реакцій на протеїни, в яких присутні ароматичні та гетероциклічні амінокислоти.
Особливістю такої проби є процес нітрування кислотою азотною циклічних амінокислотних залишків, зокрема приєднання нітрогрупи до бензольного кільця.
Результатом такого процесу є утворення нитросоединения, яке осідає. Це основна ознака ксантопротеиновой реакції.
Які визначаються амінокислоти
Не всі амінокарбонових кислоти можна виявити за допомогою такої проби. Основна ознака ксантопротеиновой реакції розпізнавання білків - наявність бензольного кільця або гетероциклу в складі молекули амінокислоти.
З протеїнових амінокарбонових кислот виділяють дві ароматичні, в яких є фенільна група (у фенілаланіну) і гідроксіфенільний радикал (у тирозину). 
За допомогою ксантопротеиновой реакції визначають гетероциклічну амінокислоту триптофан, що має ароматичне індольне ядро. Наявність вищевказаних сполук в білку дає характерну зміну забарвлення випробуваної середовища.
Які використовують реактиви
Для проведення ксантопротеиновой реакції потрібно приготувати 1% -й розчин протеїну яєчного або рослинного походження.
Зазвичай використовують куряче яйце, яке розбивають для подальшого відділення білка від жовтка. Для отримання розчину 1% -й протеїн розводять в десятикратному кількості очищеної води. Після розчинення білка отриману рідину необхідно відфільтрувати через кілька шарів марлі. Такий розчин слід зберігати в холодному місці.
Можна проводити реакцію з рослинним білком. Для приготування розчину використовують борошно пшеничне в кількості 0,04 кг. Додають 0,16 л очищеної води. Інгредієнти змішують в колбі, яку ставлять на 24 години в холодне місце з температурою близько + 1 ° С. Після закінчення доби розчин збовтують, після чого проводять його фільтрацію спочатку за допомогою вати, а потім - паперового складчастого фільтру. Отриману рідину тримають в холодному місці. У такому розчині присутній в основному білковий фракція.
Для проведення ксантопротеиновой реакції в якості основного реактиву використовують азотну кислоту концентровану. Додатковими реагентами є розчин 10% -го гідроксиду натрію або аміаку, желатиновий розчин і неконцентрований фенол.
Методика проведення
У чисту пробірку вносять 1% -й розчин білка яйця або борошна в кількості 2 мл. До нього додають близько 9 крапель кислоти азотної концентрованої, щоб припинилося випадання пластівців. Отриману суміш нагрівають, в результаті осад жовтіє і поступово зникає, а його колір переходить в розчин.
Коли рідина охолоне, в пробірку по стінці додають близько 9 крапель натрію гідроксиду концентрованого, що є надлишком для процесу. Реакція середовища стає лужний. Вміст в пробірці набуває оранжеве забарвлення.
особливості проведення
Так як ксантопротеиновой називають якісну реакцію на білки під дією азотної кислоти, то пробу проводять під включеним витяжною шафою. Дотримуються всі заходи безпеки при роботі з концентрованими їдкими речовинами.
У процесі нагрівання може відбуватися викид вмісту з пробірки, що слід враховувати при закріпленні її в тримачі і виборі нахилу.
Набирати концентровану азотну кислоту і їдкий натрій слід тільки за допомогою скляної піпетки і груші гумової, забороняється набирати ротом.
Порівняльна реакція з фенолом
Для наочності процесу і підтвердження наявності фенільної групи проводять подібну пробу з гідроксибензол.
У пробірку вносять 2 мл фенолу розведеного, потім поступово, по стінці, додають 2 мл кислоти азотної концентрованої. Розчин піддають нагріванню, в результаті чого він стає жовтим. Дана реакція є якісною на присутність бензольного кільця.
Процес нітрування гідроксибензол азотною кислотою супроводжується утворенням суміші з паранітрофенола і ортонітрофенола в процентному співвідношенні 15 до 35.
Порівняльна проба з желатином
Щоб довести, що ксантопротеїнова реакція на білок виявляє амінокислоти тільки з ароматичним будовою, використовують протеїни, які не мають фенольной групи.
У чисту пробірку вносять 1% -й желатиновий розчин в кількості 2 мл. До нього додають близько 9 крапель кислоти азотної концентрованої. Отриману суміш нагрівають. Розчин не фарбується в жовтий колір, що доводить відсутність амінокислот з ароматичною структурою. Іноді спостерігається незначне пожовтіння середовища, пов`язане з наявністю протеїнових домішок.
хімічні рівняння
У дві стадії проходить ксантопротеїнова реакція на білки. Формула першого етапу описує процес нітрування амінокислотної молекули за допомогою кислоти азотної концентрованої.
Прикладом може служити приєднання нітрогрупи до тирозину з утворенням нітротирозину і дінітротірозіна. У першому випадку до бензольного кільця прикріплюється один NO2-радикал, а в другому з`єднанні вже два атома водню заміщується на NO2. Хімічна формула ксантопротеиновой реакції представлена взаємодією тирозину з азотною кислотою з утворенням молекули нітротирозину.
Процес нітрування супроводжується переходом безбарвної забарвлення в жовтий тон. При проведенні подібної реакції з білками, що містять амінокислотні залишки триптофану або фенілаланіну, колір розчину також змінюється.
На другому етапі відбувається взаємодія продуктів нітрування молекули тирозину, зокрема нітротирозину, з амонію або натрію гідроксидом. В результаті виходить натрієва або амонійна сіль, у яких колір жовто-оранжевий. Така реакція пов`язана з можливістю молекули нітротирозину переходити в хіноїдному форму. Надалі з неї утворюється сіль нітронове кислоти, яка має хінонову система з подвійних сполучених зв`язків.
Так закінчується ксантопротеїнова реакція на білки. Рівняння другої стадії представлено вище.
результати
У процесі аналізу рідин, що містяться в трьох пробірках, розчином порівняння служить розбавлений фенол. Речовини з бензольні кільцем дають якісну реакцію з кислотою азотною. В результаті змінюється забарвлення розчину.
Як відомо, желатин включає колаген в гидролизованной формі. Даний білок не містить амінокарбонових кислот ароматичного будови. При взаємодії з кислотою не відбувається зміни забарвлення середовища.
У третій пробірці спостерігається позитивна ксантопротеїнова реакція на білки. Висновок можна зробити такий: все протеїни з ароматичною структурою, будь то фенільна група або індольне кільце, дають зміна кольору розчину. Це пов`язано з утворенням нітросполук з жовтим забарвленням.
Проведення кольорової реакції доводить наявність різноманітної хімічної структури в амінокислотах і білках. Приклад з желатином показує, що в його складі присутні амінокарбонових кислоти, які не мають фенільної групи або циклічного будови.
За допомогою ксантопротеиновой реакції можна пояснити пожовтіння шкіри при нанесенні на неї сильної азотної кислоти. Такий же колір придбає молочна пінка при проведенні з нею подібного аналізу.
У медичній лабораторній практиці дану кольорову пробу не використовують для виявлення білка в сечі. Це пов`язано з жовтим забарвленням самої сечі.
Ксантопротеиновая реакція стала все частіше використовуватися для кількісного підрахунку таких амінокислот, як триптофан і тирозин, в складі різних білків.
