Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Ивановский государственный химико-технологический университет
Практикум по биохимии
Методические указания
Составители:
О. А. Петров
С. Г. Пуховская
Иваново 2006
Стр.1
УДК 577.1 (072)
Практикум по биохимии: Методические указания / Сост.: О. А. Петров,
С. Г. Пуховская.; ГОУ ВПО Иван. гос. хим. – технол. ун-т. – Иваново, 2006. –
60 с.
В методических указаниях кратко изложены теоретические положения,
касающиеся строения и роли биологически активных молекул в процессах
жизнедеятельности. Приведены методики определения и исследования
аминокислот, белков, ферментов, а также контрольные работы и задания по
основным классам соединений.
Методические указания представляют собой руководство для
выполнения практических работ по биологической химии студентами
заочной формы обучения по направлению 260100 – «Технология продуктов
питания».
Табл. 4.
Ил. 2.
Рецензент доктор химических наук В. А. Козлов (ГОУ ВПО Ивановский
государственный химико-технологический университет)
Техн. редактор О. А. Соловьева
Подписано в печать 26. 10. 2006. Формат 60×84 1/16. Бумага писчая.
Усл. печ. л. 3,49. Уч.-изд. л. 3,87. Тираж 100 экз. Заказ
ГОУ ВПО Ивановский государственный химико-технологический
университет
Отпечатано на полиграфическом оборудовании кафедры экономики и
финансов ГОУ ВПО «ИГХТУ»
153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
I. Аминокислоты и белки
4
Лабораторная работа № 1. Качественные реакции на аминокислоты
и белки
12
Лабораторная работа № 2. Кислотный гидролиз белков и формоловое
титрование по Серенсену
20
Лабораторная работа № 3. Реакции осаждения белков
Контрольные вопросы
Контрольная работа №1
II. Ферменты, коферменты и витамины
Лабораторная работа № 5. Изучение действия ферментов
22
Лабораторная работа № 4. Распределительная хроматография аминокислот
на бумаге
24
27
29
30
34
Лабораторная работа № 6. Качественные реакции на водорастворимые
витамины
37
Лабораторная работа № 7. Качественные реакции на жирорастворимые
витамины
39
Контрольные вопросы
III. Углеводы
Лабораторная работа № 8. Качественные реакции на углеводы
Контрольные вопросы
Контрольная работа №2
IV. Нуклеиновые кислоты.
43
44
48
51
52
53
Лабораторная работа № 9. Гидролиз нуклеопротеинов дрожжей 58
Контрольные вопросы
60
3
Стр.3
I. Аминокислоты и белки
Гетерофункциональные соединения, молекулы которых содержат
одновременно амино – и карбоксильную группы называются
аминокислотами. Общее число, встречающихся в природе аминокислот,
достигает 100. При этом в организме человека найдено около
70 аминокислот, из которых 20 входят в состав белков. Они относятся
к α–аминокислотам и называются протеиногенными (табл. 1).
α
H2N CH COOH
R
Таблица 1.
Протеиногенные α – аминокислоты
Название
1
Глицин
Аланин
Валин
Лейцин
Сокращенное название аминокислоты
русское
2
Гли
Ала
Вал
Лей
международное
3
Gly
Ala
Val
Leu
Формула
4
O
H2N
CHC
H
O
H2N CHC
CH3
O
H2N CHC
CH
CH3
O
H2N CHC
CH2
OH
CHCH3
CH3
OH
CH3
OH
OH
4
Стр.4
1
Изолейцин
2
Иле
3
Ile
Продолжение табл.1
4
O
H2N CHC
CH
CH2
CH3
O
Серин
Сер
Ser
H2N CHC
CH2
OH
O
Треонин
Тре
Thr
H2N CHC
CH
CH3
O
Цистеин
Цис
Cys
H2N CHC
CH2
SH
Метионин
Аспаргиновая
кислота
Аспаргин
Мет
Асп
Асн
Met
Asp
Asn
NH2-CH2COOH
CH2-CH2-SCH3
O
CH
C
OH
OH
OH
OH
OH
OH
CH3
CH2COOH
NH2
O
H2N CHC
CH2
C O
NH2
O
Глутаминовая
кислота
Глу
Glu
H2N CHC
CH2
CH2
C
OH
O
OH
OH
5
Стр.5
1
Глутамин
2
Глн
3
Gln
Окончание табл. 1
4
O
H2N CHC
CH2
CH2
C
NH2
Лизин
Лиз
Lys
O
NH2
CH
C
OH
CH2-CH2-CH2-CH2-NH2
O
OH
Аргинин
Арг
Arg
O
NH2
CH
C
OH
CH2-CH2-CH2-NH-C-NH2
NH
O
Фенилаланин
Фен
Phe
H2N CHC
CH2
OH
O
Тирозин
Тир
Tyr
H2N CHC
CH2
OH
OH
O
Триптофан
Три
Trp
H2N CHC
CH2
HN
O
Гистидин
Гис
His
H2N CHC
CH2
HN
N
Пролин
Про
Pro
HN
C OH
O
OH
OH
6
Стр.6
Одновременное присутствие в молекулах α–аминокислот
аминной и карбоксильной групп обусловливает их способность
вступать в реакции поликонденсации, которые приводят к образованию
пептидных (амидных) связей между мономерными звеньями.
В результате такой реакции образуются биоорганические полимеры
– белки (протеины). Они содержат свыше 100 аминокислотных
остатков и имеют молекулярную массу от 10000 до нескольких
миллионов. Чередование аминокислотных остатков в молекуле белка
неповторимо и строго специфично. Специфичность белков определяется
аминокислотным составом и аминокислотной последовательностью.
Аминокислотный
состав – это природа и количественное соотношение
входящих в них α–аминокислот, а аминокислотная последовательность,
т. е. порядок чередования α–аминокислотных остатков
– это первичная структура белка:
O
H2N CH C
R1
2N
OH H NH CH CH
R2
O
H CH C
R1
NH CH CH
R2
C
O
O
C
OH
O
H NH CH CH C
R3
NH CH CH C
O
R3
. . . . .
OH
+ .......
H NH CH C
O
Rn
O
NH CH C
Rn
OH
OH
Кроме первичной в белковых молекулах выделяют вторичную,
третичную и четвертичную структуры.
7
Стр.7
Под вторичной структурой белка подразумевают конформацию
полипептидной цепи, т. е. способ её скручивания или складывания
в соответствии с программой, заложенной в первичной структуре,
в α–спираль или β–структуру. Ключевую роль в стабилизации
этой структуры играют водородные связи, которые в α–спирали образуются
между карбонильными атомами кислорода каждого первого
и атомом водорода NH–группы каждого пятого α–
аминокислотных остатков (рис.1).
Рис.1. Вторичная структура белка (α-спираль)
В отличие от α–спирали β–структура образована за счёт межцепочечных
водородных связей между соседними участками полипептидной
цепи (рис. 2).
8
Стр.8
Рис. 2. Вторичная β-структура белка.
Особенности вторичной структуры белка во многом определяются
аминокислотным составом (табл. 2)
Таблица 2
Некоторые аминокислоты, определяющие тип вторичной
структуры белка
α–спираль
Аланин
Глутаминовая кислота
Глутамин
Лейцин
Лизин
Метионин
Гистидин
Под третичной структурой белка (субъединицей) подразумевают
пространственную ориентацию полипептидной цепи в опреде9
β–структура
Валин
Изолейцин
Треонин
Тирозин
Фенилаланин
Стр.9
ленном объеме, которая включает элементы вторичной структуры.
Она стабилизируется за счет различных взаимодействий (рис. 3), в
которых участвуют боковые радикалы α–аминокислотных остатков,
находящихся в линейной полипептидной цепи на значительном удалении
друг от друга, но сближенные в пространстве за счет изгибов
цепи.
Рис. 3. Типы взаимодействий, стабилизирующие третичную
структуру белка
Под четвертичной структурой белка подразумевают ассоциированные
между собой две или более субъединиц, ориентированных
в пространстве. Четвертичная структура поддерживается за счет во10
Стр.10