МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
"Харківський політехнічний інститут"
Н.Ю. Масалітіна, О.М. Близнюк
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до виконання лабораторних робіт за темою «Білки»
з курсів «Біохімія», «Біофізика»,
«Молекулярна та хімічна біофізика»
для студентів спеціальності
162 «Біотехнології и біоінженерія»
Затверджено
Радою ІХТІ,
протокол № 2 от 01.04.2021г.
Харків НТУ «ХПІ» 2021
ББК 24.53, 28.071
О-39
УДК 544.3, 577.3
Рецензенти:
О.І. Осецький, д-р фіз.-мат. наук, проф., зав. отд. нанокристаллических
материалов, зам. директора ИСМ НАН Украины
В.М. Лихман, д-р мед. наук, зав. отд. молекулярной биофизики ФТИНТ
им. Б.И. Веркина НАН Украины
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт за темою «Білки» з курсів «Біохімія», «Біофізика», «Молекулярна та хімічна біофізика» для студентів спеціальності 162 «Біотехнології и біоінженерія» / уклад. Н.Ю. Масалітіна, О.М. Близнюк. – Харків : НТУ «ХПІ», 2021. – ___ c.
 Н.Ю. Масалітіна, О. М. Близнюк, 2021
2
ВСТУП
Важливе місце в підготовці спеціалістів в галузі біотехнології та
біоінженерії посідає вивчення біологічної хімії. Це визначається бурхливим розвитком галузі в останні десятиріччя, що обумовлений революційними досягненнями саме в області біохімії, молекулярної біології, а також біотехнології. На їх основі почали інтенсивно розробляться та впроваджуватися в промислове виробництво методи генетичної інженерії, що
відкривають нові широкі горизонти у виробництві лікарських препаратів
та продуктів харчування.
Методичні вказівки включають теоретичні матеріали для підготовки
студентів до практичних занять, алгоритм виконання лабораторної роботи, контрольні запитання, короткі методичні вказівки до роботи студентів
на занятті, довідкову інформацію, список рекомендованої літератури. Методичні вказівки укладені відповідно до програми з біохімії, екобіотехнології та відповідає вимогам державних стандартів вищої освіти.
3
ПРАВИЛА РОБОТИ В ЛАБОРАТОРІЇ
При проведенні лабораторних робот забороняється:
– Приймати їжу в лабораторії, пробувати речовини на смак.
– Брати речовини руками, закривати пробірку пальцем при збовтуванні рідини, що в ній знаходиться.
– Нахилятися над посудом, в якій відбувається хімічна реакція або
випарювання, щоб уникнути попадання бризок в обличчя. Особливо
важливо оберігати очі, потрібно використовувати захисні окуляри.
– Підносити до обличчя відкриті ємності з леткими речовинами.
Нюхати леткі речовини слід з обережністю, не нахиляючись над посудиною з леткою речовиною, а направляючи повітря від пробірки
до носа рукою.
– Використовувати відкритий вогонь для нагрівання легкозаймистих
речовин.
– Розтирати в ступках суміші твердих речовин-окиснювачів (KMnO4,
Na2O2, KClO3 та ін.) та органічних речовин, що реагують з вибухом.
– Під час роботи з нерозбавленою НСl користуватися гумовими рукавичками через небезпеку вибуху при зіткненні гуми c цією кислотою.
– Користуватися несправним електрообладнанням, торкатися руками
оголених проводів, з’єднувальних контактів, якщо ланцюг знаходиться під напругою.
Під час роботи с реактивами:
– Набирати розчини в піпетки треба тільки з використанням гумової
груші.
– При розведенні розчинів концентрованих кислот і лугів додавати
концентровану кислоту (або луг) в воду, а не навпаки.
– Роботи з отруйними речовинами та речовинами, що надто погано чи
4
–
–
–
–
сильно пахнуть потрібно проводити у витяжній шафі, спостереження за процесом проводити так, щоб голова спостерігача перебувала
поза витяжної шафи.
При видаленні повітряного міхура з носика бюретки треба зігнути
гумову трубку на бюретці так, щоб носик бюретки був направлений
вгору, підставити під нього стакан для зливу і відкрити затиск на
трубці, направляючи піднятий вгору носик бюретки в сторону від
себе і інших осіб , що знаходяться в лабораторії.
Не допускати попадання реактивів на шкіру.
Випадково розлиті або розсипані реактиви треба прибирати негайно.
При збиранні великих кількостей концентрованих кислот використовувати індивідуальні засоби захисту. Концентровану сульфатну
кислоту попередньо треба нейтралізувати гашеним вапном Сa(OH)2.
Робоче місце тримайте в чистоті, не захаращуючи його сторонніми
предметами.
Під час проведення нагрівання:
– У разі проскакування полум'я газового пальника, при якому характерний шум пальника змінюється свистом, негайно вимкніть конфорку. Включати її знову можна тільки після охолодження.
– Щоб уникнути розтріскування не можна сушити мокрий посуд в полум’ї пальника. Це слід робити за допомогою фільтрувального паперу.
– Використовуйте тільки тонкостінний скляний посуд або спеціальний
порцеляновий посуд (тиглі, чашки для випарювання).
– Склянки та плоскодонні колби встановлюйте на азбестову сітку над
полум’ям.
– Не можна брати голими руками нагрітий посуд. Слід обернути посуд
рушником або використовувати тигельні щипці.
Під час проведення охолодження:
– Не можна ставити гарячі колби, чашки або тиглі на стіл. Слід залишати їх для охолодження на кільці штатива.
5
– Не можна наливати холодний розчин в розпечену посуд.
– Скляний посуд з гарячими розчинами можна охолоджувати в струмені холодної води, але тільки таким чином, щоб струмінь омивав
лише заповнену рідиною частину.
При роботі з електрообладнанням:
– Перед включенням електроприладу в мережу переконайтеся, що напруга мережі відповідає такому значенню напруги, на яке розрахований прилад, прилад заземлений, пошкодження проводів відсутні.
– У випадку появи характерного запаху палаючої ізоляції та загоряння
проводів негайно вимкніть електроенергію. Вогонь потрібно гасити
вуглекислотним вогнегасником.
При нещасних випадках в лабораторії:
1. У разі нещасного випадку слід негайно довести до відома викладача, а в особливо серйозних випадках звернутися по медичну допомогу. Для надання першої допомоги в лабораторії має бути аптечка.
2. У разі втрати свідомості слід забезпечити приплив свіжого повітря, звільнити потерпілому шию та груди, розстебнути одежу, підняти його ноги, обприскувати обличчя холодною водою, давати нюхати нашатирний спирт (10% розчин амоніаку).
3. При виникненні кровотечі з носа слід звільнити шию, робити холодні примочки на перенісся, до ніг покласти грілку.
4. При пораненнях і порізах склом слід видалити з рани залишки скла,
промити рану 3% розчином перекису водню, змастити краї рани розчином йоду та забинтувати.
5. У випадку термічного опіку слід накласти мокру асептичну
пов’язку з бинта, що змочений 2–3% розчином перманганату калію
(KMnO4) або 2% розчином питної соди (NaHCO3). Ні в якому разі не
можна змащувати місце опіку вазеліном або жирами. У випадку серйозного опіку до приходу лікаря рану покривають лише сухою
стерильною пов'язкою.
6. У випадку опіку кислотами слід промокнути місце опіку чистою
6
тканиною, промити його великою кількістю води, а потім 5% розчином питної соди (NaHCO3). У випадку опіку плавиковою кислотою слід довго промивати місце опіку, до тих пір, поки побіліла поверхня опіку не почервоніє, а потім прикласти свіжу суспензію оксиду магнію (MgO) в гліцерині. Після цього негайно звернутися до
лікаря..
7. У випадку опіку лугами місце опіку промивають великою кількістю
води, а потім нейтралізують 1–2% розчином оцтової або лимонної
кислоти.
8. У випадку хімічного опіку очей слід рясно промити очі струменем
води, а потім нейтралізуючими розчинами (у випадку опіку лугами
– 2% розчином борної кислоти (Н3ВО3), у випадку опіку кислотами
– 3% розчином питної соди (NaHCO3)). Можна промивати очі молоком.
9. При отруєнні газами і парами необхідно вивести потерпілого на
свіже повітря, полегшити дихання, розстебнувши одяг, і звернутися
за допомогою до лікаря. Корисно вдихати пари певних речовин. У
разі отруєння: аміаком – водяні пари з домішкою оцту, йодом – пари нашатирного спирту, хлором – водяні пари, пари етилового спирту, спиртового розчину аміаку, ефіром і хлороформом – пари нашатирного спирту.
10. При шлункових отруєннях слід видалити отруту з організму, викликаючи блювоту шляхом прийому всередину наступних засобів:
а) 0,25–0,5 г сульфату міді (CuSO4) на половину стакана теплої
води;
б) декілька стаканів мильної води;
в) однієї чайної ложки гірчиці в стакані теплої води;
г) у випадку отруєння кислотами і лугами замість блювотного засобу застосовують промивання шлунку.
Для знешкодження отрути приймають всередину:
а) нейтралізуючі засоби: у випадку отруєння лугами – 1% розчин
оцтової кислоти, кислотами – магнезію (2 столові ложки паленої магнезії (MgO) на 1 склянку води);
7
б) обволікаючі засоби: білкова вода (2 яєчних білка на 3 склянки
води), молоко, клейстер, борошняна бовтанка;
в) адсорбуючі засоби: активоване вугілля з подальшим прийомом
проносного засобу для видалення вугілля з організму.
11. У випадку ураження електричним струмом слід знеструмити систему або відштовхнути потерпілого від джерела струму, беручи його
за сухий одяг, забезпечити йому доступ свіжого повітря і дати вдихати нашатирний спирт.
8
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Білки – це високомолекулярні полімерні сполуки, мономером яких є
амінокислоти, що зв’язані між собою пептидними зв’язками (рисунок 1).
Рисунок 1 – Утворення пептидного зв’язку.
Білки є основним структурним компонентом тваринних, рослинних
організмів та мікроорганізмів, широке розповсюдження яких обумовлене
їх різноманітними функціями: каталітичною, структурною, регуляторною,
накопичувальною, транспортною, контрактильною, захисною та ін.
За будовою білки поділяються на:
•
прості
•
складні
До простих білків відносяться ті з них, в склад яких входять тільки
амінокислоти, що утворюють поліпептидний ланцюг. До складних білків
відносяться ті їх представники, в склад яких входять небілкові компоненти. В основу класифікації складних білків покладено структуру їх небілкового компоненту. До складних білків відносяться: ліпопротеїди та протеоліпіди, глікопротеїди та протеоглікани, нуклеопротеїди, металопротеїди та ін.
Молекули білку утворюють в воді колоїдні розчини. Їх розчинність
суттєво різниться. Найбільш розчинні в воді глобулярні білки. Це
пов’язано з утворенням на поверхні молекули особливої структури - гід9
ратної оболонки.
Гідратна оболонка формується за рахунок того, що гідрофільні та
гідрофобні (полярні та неполярні) радикали амінокислот по різному розташовуються відносно поверхні білкової глобули. Полярні радикали (серину, цистеїну, треоніну, тирозину та ін.) знаходяться зовні та контактують з водою. За рахунок цього молекули води зв’язуються з молекулою
білка та формують на її поверхні шар зв’язаної води – гідратну оболонку.
В той же час гідрофобні радикали амінокислот, що входять в склад поліпептидного ланцюгу (лейцин, аланін, фенілаланін, триптофан та ін.), виявляються упакованими всередину білкової глобули і, таким чином, ізольованими від контакту з водою. Подібне укладання поліпептидного ланцюга характерне для нативної конформації білкової молекули.
Гідратна оболонка сприяє збільшенню радіусу білкових молекул
(рисунок 2). В результаті зменшується сила взаємодії між молекулами в
розчині і, тим самим, попереджається їх агрегація. Фактори, що призводять до руйнування гідратної оболонки, також сприяють зниженню розчинності білків.
Рисунок 2 – Формування гідратної оболонки у глобулярних білків (гідратна
оболонка позначена світло-сірим кольором).
Однією з причин цього є денатурація. Денатурація білка – процес
зміни нативної конформації поліпептидного ланцюга. При денатурації білка відбувається зміна розташування його поліпептидних ланцюгів в просторі. При цьому змінюється і характер розташування амінокислотних ра10
дикалів відносно поверхні білкової молекули: частина неполярних гідрофобних радикалів виявляються зовні, а полярних – навпаки, всередині білкової глобули. В результаті подібних змін руйнується гідратна оболонка
та розчинність білка різко знижується.
Руйнування гідратної оболонки білка може бути досягнуто шляхом
внесення в розчин речовин, що володіють водовіднімаючим ефектом (солей лужних металів, етилового спирту, ацетону та ін.). З цієї причини їх
можна використовувати для осадження білків з водних розчинів.
У дистильованої воді розчинність білків найчастіше низька, проте їх
розчинність зростає в міру збільшення іонної сили. Зі збільшенням концентрації гідратованих неорганічних іонів в розчині все більша кількість
іонів зв'язується з поверхнею білка, і тим самим зменшується ступінь його
агрегації. Такий процес називається засолювання.
Осадження білків за допомогою солей лужних металів (NaCl) або
амонію ((NH4)2SO4, NH4Cl) називається висолювання. Висолювання широко використовується для препаративних цілей, що пов'язаних з отриманням чистих білків, в тому числі і промисловим способом.
Осадження білків відбувається інтенсивніше за низьких температур,
тобто за умов найбільшої стабільності білків. Висолювання білків є оборотним процесом. Після видалення солі діалізом білок можна розчинити у
воді або вихідному розчині. Метод висолювання використовується для
отримання білків в кристалічному стані.
Для відділення низькомолекулярних домішок або заміни складу середовища використовують діаліз. Метод діалізу базується на тому, що
молекули білка через свої розміри не можуть проходити через напівпроникні мембрани, в той час як низькомолекулярні речовини рівномірно розподіляються між об’ємом, що обмежений мембраною, та зовнішнім розчином. Після багаторазової заміни зовнішнього розчину склад середовища в діалізному мішечку (концентрація солей, величина pH та ін.) становиться таким же, як і в навколишньому розчині.
Включені до складу поліпептидних ланцюгів залишки амінокислот з
полярними радикалами зумовлюють виникнення електричного заряду на
поверхні молекули білка. Його величина визначається сумою зарядів всіх
11
іонізованих функціональних груп. Залежно від амінокислотного складу
поліпептидного ланцюга і реакції середовища, білкова молекула може мати сумарний позитивний або негативний заряди, або ж не мати його. В
останньому випадку сума позитивних зарядів компенсується рівною за
величиною сумою негативних зарядів.
Величина заряду білкової молекули визначається безліччю факторів. Особливе значення з них мають амінокислотний склад (первинна
структура) і pH розчину, в якому розчинений білок. Одна і та ж молекула,
в залежності від рН розчину може існувати у вигляді катіона, аніона та
електронейтрального біполярного іона (цвіттеріона) (рисунок 3).
Рисунок 3 – Вплив рН на величину заряду молекули білка
Величина pH, за якої сумарний електричний заряд на білковій молекулі дорівнює нулю, називається ізоелектричною точкою. Для кожного
білка характерна своя величина ізоелектричної точки, яка визначається
його амінокислотним складом. При зміщенні рН розчину від ізоелектричної точки в кислу сторону молекула набуває позитивного, а в лужну - негативного заряду. Величина заряду знаходиться в прямій залежності від
різниці рН середовища та величини ізоелектричної точки білка.
При рН розчину, який відповідає ізоелектричній точці, білкові молекули втрачають сумарний електричний заряд та легше взаємодіють порівняно із молекулами, які мають однаковий заряд. При цьому утворюються нестійкі в воді агрегати, які випадають в осад. У зв'язку з цим при
pH відповідної ізоелектричної точці, розчинність білків різко знижується.
Зміна рН розчину в будь-яку сторону від ізоелектричної точки, призво12
дить до підвищення величини заряду білкової молекули. Це сприяє стабілізації гідратної оболонки, а також електростатичного відштовхування
молекул, що викликає підвищення розчинності білка. Висолювання білків
найбільш ефективно в ізоелектричної точці, оскільки при цьому єдиним
фактором, який стабілізує білок в розчині, є гідратна оболонка. Сольватація, тобто взаємодія іонів солі та полярних молекул води, зменшує розчинність білка та підвищує його здатність до осадження.
Білки відрізняються один від одного за амінокислотним складом, а
значить і за величиною ізоелектричної точки. З цієї причини за інших рівних умов вони будуть мати різну величину заряду молекули. У зв'язку з
цим одним з найбільш широко використовуваних методів фракціонування
білкових сумішей на індивідуальні білки є метод електрофорезу
Лабораторна робота
Фізико-хімічні властивості білков
1. ВИДІЛЕННЯ КАЗЕЇНУ ІЗ МОЛОКА.
Принцип метода. Казеїн – найважливіший білок молока. Він відноситься до фосфопротеїнів. Залишки фосфорної кислоти в молекулі казеїна
Зв’язані із залишками серину. При підкисленні до рН 4,7 (ізоелектрична
точка казеїну) білок випадає в осад. Додавання надлишку кислоти викликає перезарядку білкових молекул і перехід їх знову в розчин.
Реактиви: дистильована вода, 10 % розчин мускусної кислот, 1 %
розчин лугу.
Хід роботи:
У пробірку вносять 2 см3 молока, додають стільки ж дистильованої
води і отриману суміш перемішують. До розчину додають по краплях
10% -й розчин оцтової кислоти до утворення осаду, уникаючи надлишку
кислоти. Осад відфільтровують на паперовому фільтрі і промивають кіль13
ка разів дистильованою водою (на фільтрі). Розчиняють осад в 1%-му розчині лугу. Отриманий розчин фільтрують через змочений водою фільтр.
2. ВИЗНАЧЕННЯ ІЗОЕЛЕКТРИЧНОЇ ТОЧКИ КАЗЕЇНУ.
Принцип метода. Визначення ізоелектричної точки дуже важливе
для розуміння стабільності білків в розчинах, оскільки в ізоелектричному
стані білки найменш стійкі. Незаряджені частки білка можуть злипатися
один з одним і випадати в осад. При рН, що відповідає ізоелектричної точці (Рi), білкова молекула має найменшу стійкість в розчині та найбільшу
здатність до агрегації. Тому, при значенні рН, що відповідає Р i, розчинені
білки випадають в осад. Для визначення величини ізоелектричної точки в
розчині білка змінюють величину рН та виявляють те її значення, при
якому білок випадає в осад.
Реактиви: 0,1 н оцтова кислота, вода, розчин казеїну в ацетаті натрію.
Хід роботи:
Готовиться 5 пробірок, в які додають реактиви, згідно даним, що
представлені в таблиці 1.
Таблиця 1 – Дані для визначення ізоелектричної точки
Номери пробірок
1
2
3
4
0,1 н оцтова кислота
0,25 мл 0,5 мл
1 мл
2 мл
Вода
8,75 мл 8,5 мл
8 мл
7 мл
Розчин казеїну
1 мл
1 мл
1 мл
1 мл
в ацетаті натрію
рН суміші
5,3
5,0
4,7
4,4
Утворення осаду
(каламутність) (+ або –)
Висновки:
5
4 мл
5 мл
1 мл
4,1
Приготування розчину казеїну в ацетаті натрію: 0,2 г казеїну розчи14
няється при несильному нагріванні на водяній бані в 5 мл 0,1 н розчину
ацетату натрію. Обсяг приготованого розчину доводиться до 200 мл розчином ацетату натрію тієї ж концентрації.
Результати роботи оформляються у формі таблиці.
3. КОЛЬОРОВІ РЕАКЦІЇ НА БІЛКИ.
Принцип метода. Кольорові реакції на білки дозволяють виявити
присутність білків в біологічних об'єктах. В їх основі лежать реакції, які
дозволяють виявити в білках пептидні зв'язки (біуретова реакція) або присутність окремих амінокислот (реакції на ароматичні, сірковмісні або інші
амінокислоти).
Кольорові реакції на білки проводять з 1% розчином яєчного білка.
При проведенні кольорових реакцій на білки необхідно попередньо заповнити таку таблицю 2.
Таблиця 2 – Кольорові реакції на білки и (якісні реакції)
N
п/п
Реакція
1
Біуретова
2
Ксантопротеїнова
Реактиви
Забарвлення
продукту
Что виявляє реакція
Висновки:
Біуретова реакція (реакція Піотровського).
Принцип метода. Виявляє пептидний зв'язок (-СО-NН-) в білковій
молекулі. За лужної реакції середовища білки і пептиди взаємодіють з катіонами Купруму з утворенням продукту реакції, що має синьо-фіолетове
забарвлення (рисунок 4).
У реакцію вступають речовини, в структуру яких входить не менше
двох пептидних зв'язків. Оскільки інтенсивність забарвлення пропорційна
кількості пептидних зв'язків, реакція Піотровського лежить в основі кількісного визначення вмісту білків в розчинах.
15
Рисунок 4 – Біуретовая реакція (на виявлення пептидних зв’язків в білках)
Реактиви: 1 % розчин яєчного білка, 10 % розчин NaOH, 1 % сульфат міді CuSO4,
Хід роботи:
До 5 крапель 1% розчину яєчного білка в пробірці додається 5 крапель 10% розчину їдкого натру NaOH, 2 краплі 1% сульфату міді CuSO4
та все інтенсивно перемішується. При цьому забарвлення реакційної суміші набуває характерного фіолетового відтінку. Не можна додавати надлишок сульфату міді CuSO4, так як при цьому випадає синій осад гідрату
окису міді, який маскує фіолетове забарвлення біуретового комплексу білка.
Ксантопротеїнова реакція (Мульдера).
Принцип методу. Реакція відкриває в білку ароматичних амінокислоти: триптофан, фенілаланін, тирозин (рисунок 5).
При нагріванні з концентрованою нітратною кислотою білки дають
16
жовте забарвлення, обумовлене утворенням нітропохідних цих амінокислот.
Тирозин
Динітротирозин
Рисунок 5 – Реакція утворення нітропохідних амінокислот
Нітропохідні амінокислот в лужному середовищі утворюють солі хіноідной структури, що пофарбовані в оранжевий колір (рисунок 6).
Динітротирозин
Амонійна сіль
динітротирозину
Рисунок 6 – Утворення солі хіноїдної структури
Реактиви: 1 % розчин яєчного білка, 1% розчин желатину,
концентрована нітратна кислота, 20% розчин їдкого натру (NaOH) або
NH4OH (конц.).
Хід роботи:
У дві пробірки додається: в першу пробірку – 5 крапель розчину яєчного білка, а в другу пробірку – 5 крапель розчину желатину. Потім в
обидві пробірки додається по 3 краплі концентрованої нітратної кислоти,
з'являється білий осад. Пробірки нагрівають до розчинення осаду. При
цьому в першій пробірці розчин забарвлюється в жовтий колір, а у другій
– дуже слабке забарвлення, оскільки желатин майже не містить ароматич17
них амінокислот. Після охолодження в кожну пробірку додається по
10–15 крапель 20% розчину їдкого натру NaOH до появи оранжевого забарвлення внаслідок утворення натрієвої солі динітротирозину.
4. РЕАКЦІЇ НА СКЛАДНІ БІЛКИ
Виявлення гликопротеїнів (на прикладі яєчного альбуміну).
Принцип методу. Глікопротеїни – складні білки, до складу яких
входить вуглеводний компонент. Білковий компонент глікопротеїну виявляється біуретовою реакцією, а небілковий – реакцією утворення забарвленого фурфуролу при взаємодії вуглеводного компонента з концентрованої сульфатною кислотою та -нафтолом.
Представником гликопротеїнів є яєчний альбумін.
Реактиви: 1% розчин яєчного альбуміну, 0,1% розчин -нафтолу,
концентрована сульфатна кислота,
Хід роботи:
В пробірку наливається 4 мл 1% розчину яєчного альбуміну, додається 0,5 мл 0,1% розчину -нафтолу, інтенсивно перемішується. Після
цього в нахилену пробірку обережно нашаровується концентрована сульфатна кислота. На межі розчинів виникає забарвлене у фіолетовий колір
кільце.
Для виявлення наявності білкового компонента з розчином яєчного
альбуміну проводиться біуретова реакція.
Виявлення фосфопротеїнів (на прикладі казеїну).
Принцип методу. Фосфопротеїни представляють собою складні білки, до складу яких входять залишки ортофосфорної кислоти. Типовим
представником цих білків є білок молока – казеїн.
Виявлення наявності небілкового компонента фосфопротеїнів проводиться в мінералізаті білка за допомогою характерних реакцій на фосфорну кислоту – реакції з молибдатом амонію.
18
Реактиви: казеїн, концентрована сульфатна кислота, концентрована
нітратна кислота, вода, 5 н розчин NaOH, амонію молібдат в нітратній кислоті.
Хід роботи :
Наважка 50 мг казеїну поміщається в пробірку, і сюди ж додається
0,5 мл суміші з рівних об’ємів концентрованої сульфатної і нітратної кислот (робота проводиться у витяжній шафі з включеною вентиляцією).
Пробірка інтенсивно струшується та поміщається на нагріту пісочну баню. Суміш обвуглюється та набуває бурого забарвлення. При подальшому
нагріванні відбувається її знебарвлення. Якщо знебарвлення не відбуваються, в пробірку додатково вноситься 2 краплі нітратної кислоти та нагрівання продовжується. Додається 2 мл води і суміш нагрівається ще
протягом 5 хвилин. Пробірка витягується з пісочної бані і нейтралізується
(по лакмусу) за допомогою 5 н розчину NaOH.
1 мл нейтралізованого мінералізату казеїну переноситься в пробірку
з 2 мл амонію молібдату в нітратній кислоті. Пробірка інтенсивно струшується і нагрівається. З'являється характерне жовто-зелене забарвлення.
Приготування розчину амонію молібдату в нітратній кислоті: Змішується 15% розчин молібденовокислого амонію з концентрованою нітратною кислотою в співвідношенні 110: 90..
Виявлення хромопротеїнів (на прикладі гемоглобіну).
Принцип методу. Хромопротеїни представляють собою групу складних білків, що мають характерне забарвлення. Їх забарвлення зумовлене
присутністю в молекулі небілкового компонента. Типовими представниками цієї групи білків є гемопротеїни, що містять у своїй структурі гем
(похідне протопорфірину), такі як гемоглобін, цитохроми, каталаза та ін.
Виявлення наявності гема в молекулі гемоглобіну проводиться за
допомогою бензидинової проби. Проба базується на властивості гемоглобіну каталізувати окислення бензидину перекисом водню в дифенілхінондиімін. Дифенілхінондиімін конденсується з молекулою неокисленого бензидину з утворенням продукту, забарвленого в синьо-зелений колір.
Проба застосовується для виявлення слідів крові в медичній прак19
тиці та судово-медичній експертизі.
Реактиви: кров або зразок курячої (свинячої) печінки, вода, 3%
спиртовий розчин бензидину, 3% розчин перекису водню
Хід роботи:
В одну пробірку вносять 1 мл розведеної в 5000 разів крові або 0,1 г
курячої (свинячої) печінки, а в другу пробірку – 1 мл води. Обидві пробірки поміщають на кілька хвилин на киплячу водяну баню. Після охолодження в них додається по 5 крапель свіжоприготованого 3% спиртового
розчину бензидину та 3% розчину перекису водню. В пробірці з розведеною кров'ю спостерігається характерне синьо-зелене забарвлення.
5. ОСАДЖЕННЯ БІЛКІВ
Денатурація білків (необоротне осадження) приводить до руйнування структури білка та втрати ними біологічних властивостей. При незворотних реакціях осадження білки зазнають глибокі зміни і не можуть бути
розчинені в первинному розчиннику. До необоротних реакцій відносяться
осадження білка солями важких металів, мінеральними і органічними кислотами, алкалоїдними реактивами і осадження при кип'ятінні.
Осадження білка солями важких металів
Принцип методу. Білки легко осаджуються солями металів (Hg, Cu,
Ag, Pb та ін.), Утворюючи з ними міцні солеподібні та комплексні сполуки. На відміну від висолювання солями лужних і лужноземельних металів
для осадження солями важких металів потрібні невеликі концентрації солей важких металів. У випадку застосування оцтовокислого свинцю
Pb(CH3COO)2 та сульфатної кислоти CuSO4 надлишок цих солей викликає
розчинення утвореного ними осаду. Таке розчинення викликається адсорбцією надлишку іонів металу та перезарядженням білкового комплексу,
внаслідок чого в розчин переходить комплекс зміненого білка з металом.
Завдяки тому ж механізму, додавання достатньої кількості NaCl викликає
розчинення ртутного з'єднання білка. Проте білкові осади, що отримані
20
дією солей важких металів, нерозчинні в первинному розчиннику, тобто в
воді або слабких розчинах солей.
Таким чином, осадження білків солями важких металів слід віднести до необоротних реакцій осадження, що пов'язані з денатурацією білка.
Осади при осадженні солями важких металів, як правило, нерозчинні, навіть після видалення солей діалізом або розчинення водою. Властивістю
білків зв'язувати важкі метали користуються в медичній практиці, вживаючи білки (молоко, яйця) як протиотруту при отруєнні солями ртуті (сулема), свинцю (від недоброякісної посуду) або міді (від окислення мідного посуду), поки ці солі не встигли всмоктатися.
Реакції осадження білків солями важких металів йдуть зазвичай повно (особливо в присутності лужних металів), і ними користуються не
тільки для виділення білків з розчину, а й для звільнення рідин від білків.
Реактиви: 1% розчин яєчного білка, 1% розчин сульфату міді, 5%
розчин ацетату свинцю.
Хід роботи:
У дві пробірки наливають по 5 крапель розчину яєчного білка і додається: в першу пробірку – 1–2 краплі 1% розчину сульфату міді, в другу
пробірку – 2 краплі 5% розчину ацетату свинцю. При цьому утворюється
нерозчинний у воді осад.
Осадження білків концентрованими мінеральними кислотами
Принцип методу. Концентровані мінеральні кислоти викликають
необоротне осадження білків з розчинів. Це осадження пояснюється як
явищем дегідратації білкових часток, так і низкою інших причин (наприклад, утворенням комплексних солей білка з кислотами та ін.). Надлишок
мінеральної кислоти, за винятком нітратної кислоти, розчиняє осад білка.
Реактиви: концентрована нітратна кислота, концентрована сульфатна кислота, 1% розчин яєчного білка.
Хід роботи:
21
У дві пробірки наливають по 10 крапель концентрованих кислот: нітратної та сульфатної. Нахиливши пробірки під кутом 45º, обережно по
стінці пробірки приливають рівний об'єм розчину білка так, щоб обидві
рідини не змішувалися. На межі двох шарів рідин утворюється осад у вигляді невеликого білого кільця. При додаванні надлишку нітратної кислоти осад не зникає, а при додаванні надлишку сульфатної кислоти осад розчиняється.
Осадження білків органічними розчинниками
Білки з розчинів можна перевести в осад органічними кислотами.
Проте різні органічні кислоти неоднаково діють на білок. Широко застосовуються трихлороцтова та сульфосаліцилова кислота, оскільки вони є
дуже чутливими і специфічними реактивами на білок. Осадження білків
за допомогою трихлороцтової кислоти в кінцевій концентрації 2,5–5% часто застосовується для повного видалення білка з біологічних рідин (наприклад, з сироватки крові), тому що трихлороцтова кислота осаджує
тільки білки, а продукти їх розпаду залишаються при цьому в розчині. Це
особливо важливо, коли потрібно визначити окремо вміст нітрогену білка
та нітрогену більш низькомолекулярних продуктів: амінокислот, сечовини та ін. – так званий "небілковий нітроген". В цьому випадку, якщо після
осадження білків потрібно з фільтрату видалити трихлороцтову кислоту,
то це досягається його кип'ятінням, в результаті чого трихлороцтова кислота розкладається на хлороформ і вугільний ангідрид, які випаровуються.
Осадження білків трихлороцтовою кислотою
Принцип методу. Обробка розчину білка рівним об'ємом 10% трихлороцтової кислоти призводить до його денатурації і випадання його в
осад. З цієї причини обробка біологічного матеріалу трихлороцтовою кислотою в даний час широко використовується в експериментальній біохімії, як процедура депротеїнізації (видалення білків з досліджуваного зразка). Оскільки трихлороцтова кислота осаджує тільки білки і не осаджує
продукти розпаду білка та амінокислоти.
Реактиви: 1% розчин яєчного білка, 10% трихлороцтова кислота.
Хід роботи:
22
В пробірку наливають по 1 мл розчину яєчного білка та 1 мл 10%
трихлороцтової кислоти. Випадає осад білка. Реакційна суміш фільтрується через паперовий фільтр. З фільтратом проводять біуретову реакцію.
Негативна реакція свідчить про відсутність білка в фільтраті.
Осадження білків сульфосаліциловою кислотою.
Принцип методу. Сульфосаліцилова кислота широко використовується в клінічних лабораторіях для виявлення білків у біологічних рідинах
(чутливість реакції 0,0015%). Сульфосаліцилова кислота осаджує не тільки білки, а й високомолекулярні пептони і поліпептиди.
Реактиви: 1 % розчин яєчного білка, 10 % розчин сульфосаліцилової кислоти.
Хід роботи:
До 5 крапель 1% розчину яєчного білка додають 1–2 краплі 10% сульфосаліцилової кислоти. Випадає осад білка.
Осадження білків етиловим спиртом
Принцип методу.
Метод базується на здатності органічних розчинників руйнувати гідрофобні взаємодії всередині білкової молекули і викликати її денатурацію, що призводить до зниження розчинності і випадінню денатурованого
білка в осад. При осадженні спиртом розчин білка має бути нейтральним
або слабкокислим, але не лужним. Реакція відбувається краще в присутності електроліту – розчину хлориду натрію NaCl, внаслідок нейтралізації
заряду на поверхні частинок білка.
Реакція осадження білка спиртом за короткочасній дії спирту на холоді оборотна. Якщо осад швидко відокремити від спирту, то білок збереже нативний стан і може бути знову розчинний у воді. За тривалого
впливу спирту відбувається необоротна реакція осадження, тобто денатурація білка.
23
Реактиви: 1 % розчин яєчного білка, кристалічний NaCl, етиловий
спирт С2Н5ОН.
Хід роботи:
В пробірку наливається 1 мл 1% розчину яєчного альбуміну. Додати
трохи кристалів хлориду натрію NaC і 5 мл етилового спирту. Випадає
пластівчастий осад білка.
Осадження білків при термоденатураціїі та вплив на цей процес
рН середовища
Принцип методу. Згортання більшості білків починається вже за
температури 50–55ºС. Вплив високої температури веде до теплової денатурації білків, в результаті якої відбуваються незворотні зміни фізикохімічних і біологічних властивостей макромолекул. Нагрівання викликає
розрив дисульфідних зв'язків між поліпептидними ланцюгами, що призводить до їх розкручування і зміни конформації макромолекул. При короткочасному нагріванні (при відносно невисоких температурах) денатурація може і не відбутися або проявитися в слабкому ступені, подальше ж
підвищення температури (а особливо при кип'ятінні) веде до швидкого
згортання білка.
На швидкість і інтенсивність процесу теплової денатурації значно
впливають рН розчину та додавання електролітів. Швидко і найбільш повно білки згортаються в ізоелектричної точці. Зміни рН в кислу та лужну
сторону загальмовують процес осадження білків. У сильно кислих і сильно лужних розчинах осадження білків при кип'ятінні практично не відбувається. При додаванні кислот молекули білка заряджаються позитивно, в
лужних розчинах вони набувають негативні заряди.
Реактиви: 1 % розчин яєчного білка, 1 % розчин оцтової кислоти,
10% розчин оцтової кислоти, 10 % NaOH
Хід роботи:
В 4 пробірки наливають по 2 мл розчину 1 % розчину яєчного альбуміну. Після цього:
24
1 пробірка – піддається нагріванню до кипіння. Випадає осад денатурованого білка ще до закипання пробірки.
2 пробірка – добавляється 1 капля 1 % розчину оцтової кислоти.
Проба нагрівається до кипіння. Випадає значно більший за об’ємом осад
альбуміну, порівняно із 1 пробіркою.
3 пробірка – добавляється я 0,5 мл 10 % розчину оцтової кислоти.
Проба нагрівається до кипіння. Осадок не утворюється.
4 пробірка – добавляється 0,5 мл 10 % NaOH. Проба нагрівається до
кипіння. Осадок не утворюється.
Результати заносяться в таблицю 3.
Таблиця 3 – Результати експерименту
номер пробірки
1
Склад
проби
2
Білок + 1 крапля
Білок
1 % розчину
оцтової кислоти
3
4
Білок + 0,5 мл
10 % розчину
оцтової кислоти
Білок +
0,5 мл 10 %
NaOH
Утворення
осаду
(+ или –)
Висновки:
6. ВИСОЛЮВАННЯ БІЛКІВ.
Принцип методу. Висолювання білків це оборотний процес коагуляції та осадження білків іонами солей лужних металів. У водному розчині білкові молекули заряджені та гідратовані, що забезпечує стійкість білкових розчинів. За високої концентрації солей, іони яких теж гідратовані,
відбувається руйнування водних оболонок білкових молекул в результаті
конкуренції за воду іонів солей. Крім того, іони солей з протилежним, порівняно з білком зарядом, адсорбуються на поверхні білкової молекули, в
результаті чого частки білка стають електронейтральними, що знижує їх
стійкість в розчині, оскільки підвищується здатність до агрегації. При ро25
зведенні водою білкових розчинів, які коагулювали під впливом солей
лужних металів, білок знову переходить в розчинений стан (золь). Осади
білків (гелеподібні), що отримані за допомогою висолювання, можуть бути знову розчинені після зменшення концентрації солей. Таким чином,
процес висолювання білків є оборотним процесом.
Реактиви: 1 % розчин яєчного білка, насичений розчин сульфату
амонію, порошок сульфату амонію.
Хід роботи:
До 20 крапель нерозведеного яєчного білка додається 20 крапель
насиченого розчину сульфату амонію і суміш інтенсивно перемішують.
Виходить напівнасичений розчин сульфату амонію, в якому випадає осад
яєчний глобулін. Через 5 хв осад фільтрується. У фільтраті залишається
інший білок – яєчний альбумін. Для його осадження до фільтрату додається порошок сульфату амонію до повного насичення. Осад альбуміну,
що випав, фільтрується. З фільтратом проводиться біуретова реакція. Негативна реакція вказує на відсутність в ньому білка.
7. ДІАЛІЗ РОЗЧИНІВВ БІЛКІВ.
Принцип методу. Метод діалізу базується на неоднаковій здатності
компонентів розчину до дифузії через тонкі плівки – мембрани, що характеризуються селективною проникністю. Мембрана – це пориста плівку,
через пори якої можуть проникати невеликі молекули. Метод діалізу використовується для очищення високомолекулярних сполук від низькомолекулярних, а також концентрування розчинів полімерів.
Реактиви: 1 % розчин яєчного білка, насичений розчин NaCl, дистильована вода, розчин HNO3, розчин AgNO3, розчин CuSO4.
Хід роботи:
Завдання 1. Діаліз.
У пробірці змішують рівні об'єми розчину білка і насиченого розчину хлориду натрію. Вливають приготовлений розчин білка в мішечок з
26
целофану, заповнивши його до половини. Мішечок підвішують на скляній
паличці і занурюють в стакан з дистильованою водою. Іони натрію і хлорид-іони вільно проникають через стінки мішечка і рівномірно розподіляються по всьому об'єму води. Молекули білка мають великі розміри,
ніж розміри пір целофану, і залишаються в мішечку. Діаліз проводять при
кімнатній температурі протягом 20 хв.
Завдання 2. Аналіз води в стакані
До 1 см3 рідини зі склянки додають 2 краплі розчину HNO 3 та 2–3
краплі розчину AgNO3. З’являється білий осад хлориду срібла.
До 1 см3 рідини зі склянки додають 5 крапель розчину лугу та 1–2
краплі розчину CuSO4. Фіолетове забарвлення, що характерне для білків,
відсутнє.
Завдання 3. Аналіз вмісту мішечка.
До 5 крапель розчину з мішечка додають 5 крапель розчину лугу та
1–2 краплі розчину CuSO4. З'являється характерне забарвлення внаслідок ,
утворення комплексної солі міді з поліпептидом.
Коротко опишіть хід виконання роботи. Зробіть схематичний рисунок діалізу. Зробіть висновок щодо розподілу низько- і високомолекулярних речовин до і після діалізу.
27
Контрольні запитання та тестові завдання
1. Що називається цвіттеріоном?
2. Що таке білок? Назвіть рівні організації білкової молекули.
3. Що називається нативною структурою білка?
4. Які існують додаткові зв'язки (окрім основної пептидної), що забезпечують просторову конфігурацію молекули білка?
5. Значення кольорових реакцій на білки.
6. Як поводяться амінокислоти і білки в водному розчині і в присутності
надлишку кислоти і луги?
7. Від чого залежить заряд білка в водному розчині?
8. Від чого залежить розчинність білка? Які фактори сприяють стабілізації
білку в розчині?
9. Які загальні механізми осадження білка з розчину? Якими способами
можна осадити білок, не викликаючи його денатурацію?
10. Що таке ізоелектричної точка, і як її визначити?
11. Що таке висолювання білка?
12. Що таке денатурація білка? Які агенти викликають денатурацію білка?
13. У чому полягає різниця між осадженням і денатурацією?
14. Що таке гідроліз білка, і які види гідролізу ви знаєте?
15. У чому полягає відмінність складних білків від простих?
16. Напишіть класифікацію складних білків. До якої групи складних білків відноситься гемоглобін, і з яких компонентів він складається?
17. Що таке глікопротеїди, і які існують якісні реакції на їх вуглеводну
групу?
18. Що таке фосфопротеїди, і за допомогою якої реакції можна відкрити
їх фосфорну кислоту? Як пов'язана фосфорна кислота з білкової частиною
в фосфопротеїди?
19. Які рівні організації білкових молекул ви знаєте?
20. Чим обумовлені реакції осадження білків?
21. Чим може бути викликана денатурація білків?
22. У чому перевага концентрованої нітратної кислоти в порівнянні з іншими мінеральними кислотами?
23. Чому при отруєнні солями важких металів рекомендують вживати мо28
локо і сирі яйця.
24. Структурні одиниці білків – клас сполук, молекули яких містять такі
характеристичні функціональні групи:
а) –СООН та =NH;
б) –СООН та –NH2;
в) –СООН та –SH;
г) –NH2 та –SH.
25. Структурною одиницею білків є:
а) пептид;
б) амінокислота;
в) трипептид;
г) поліпептид.
26. Усі білкові молекули містять такі хімічні елементи:
а) С, O, H, N, S;
б) С, O, H, N, Sе;
в) С, O, H, Р, S;
г) С, O, H, Mn, Fe.
27. За хімічним складом і будовою молекул білки поділяють на дві групи:
а) протеїни та протеїди;
б) протеїни та протеноїди;
в) протаміни та проламіни;
г) проламіни та протеноїди.
28. За формою молекул білки поділяють на:
а) протеїни та протеїди;
б) глобулярні та фібрілярні;
в) протаміни та проламіни;
г) проламіни та протеноїди;
29. До простих білків належать:
а) альбуміни;
б) глобуліни;
в) протеноїди;
г) ліпопротеїди;
30. До складних білків належать:
29
а) хромопротеїди;
б) фосфопротеїди;
в) протеноїди;
г) ліпопротеїди.
31. До групи білків рослинного походження належать:
а) альбуміни;
б) глобуліни;
в) протаміни;
г) проламіни.
32. До простих білків не належать:
а) ольвабумін;
б) колаген;
в) актин;
г) гемоглобін.
33. До фібрілярних білків не належать:
а) актин;
б) міозин;
в) фіброїн; г)
трансферин.
34. Біологічною функцією фібріногену є:
а) формування міофібрил;
б) формування тромбу;
в) формування стінок судин;
г) формування сухожиль.
35. Біологічною функцією гемоглобіну є:
а) транспорт кисню та вуглекислого газу;
б) транспорт кисню та чадного газу;
в) транспорт кисню;
г) транспорт вуглекислого та чадного газу.
36. активною частиною молекули гемоглобіну при виконанні ним його
основної біологічної функції є
а) глобін;
б) гем;
30
в) -субодиниці;
г) -субодиниці
37. Білкову частину молекул нуклеїнових кислот формують:
а) альбуміни та глобуліни;
б) глобуліни та протаміни;
в) протаміни та гістони;
г) протаміни та проламіни.
38. Цвіттеріон –це:
а) частина молекули, яка має негативний заряд;
б) частина молекули, яка має позитивний заряд;
в) частина молекули, яка не має заряду;
г) частина молекули, яка має заряди, що сумарно дорівнюють нулю.
39. Первинна структура білка – це:
а) просторова укладка молекули в глобулу;
б) об’єднання кількох субодиниць макромолекул;
в) просторова укладка молекули в спіраль;
г) певна послідовність амінокислот у ланцюгу.
40. Вторинна структура білка – це:
а) просторова укладка молекули в глобулу;
б) об’єднання кількох субодиниць макромолекул;
в) просторова укладка молекули в спіраль;
г) певна послідовність амінокислот у ланцюгу.
41. Вторинна структура білка – це:
а) просторова укладка молекули в глобулу;
б) об’єднання кількох субодиниць макромолекул;
в) просторова укладка молекули в спіраль;
г) певна послідовність амінокислот у ланцюгу.
42. Вторинна структура білка – це:
а) просторова укладка молекули в глобулу;
б) об’єднання кількох субодиниць макромолекул;
в) просторова укладка молекули в спіраль;
г) певна послідовність амінокислот у ланцюгу.
43. Основним типом зв’язку білкової молекули є:
31
а) водневий;
б) дисульфідний;
в) іонний;
г) пептидний.
44. Первинна структура білкової молекули утворюється за допомогою:
а) пептидних зв’язків;
б) дисульфідних та пептидних зв’язків;
в) іонних та пептидних зв’язків;
г) пептидних та іонних зв’язків.
45. Стабілізація вторинної структури білкової молекули утворюється за
рахунок:
а) пептидних зв’язків;
б) дисульфідних зв’язків;
в) водневих зв’язків;
г) гідрофобної взаємодії неполярних груп.
46. Третинну структуру білкової молекули безпосередньо не стабілізують:
а) пептидні зв’язки;
б) дисульфідні зв’язки;
в) водневі зв’язки;
г) гідрофобна взаємодія неполярних груп.
47. Четвертинна структура білкової молекули стабілізується:
а) пептидними зв’язками;
б) дисульфідними зв’язками;
в) ковалентними зв’язками;
г) нековалентними зв’язками.
48. Білки з водою утворюють:
а) істинний розчин;
б) колоїдний розчин;
в) суспензію;
г) емульсію.
49. Фізико-хімічні властивості білкової молекули не визначають наявні:
а) пептидні зв’язки;
б) вільні аміногрупи;
32
в) вільні карбоксильні групи;
г) радикали амінокислот.
50. Амфотерні властивості білкової молекули визначають наявні:
а) вільні аміно- та карбоксильні групи;
б) вільні аміногрупи;
в) вільні карбоксильні групи;
г) радикали амінокислот.
51. Кислотні властивості білкової молекули визначають наявні:
а) вільні аміно- та карбоксильні групи;
б) вільні аміногрупи;
в) вільні карбоксильні групи;
г) радикали амінокислот.
52. Основні властивості білкової молекули визначають наявні:
а) вільні аміно- та карбоксильні групи;
б) вільні аміногрупи;
в) вільні карбоксильні групи;
г) радикали амінокислот.
53. Основних властивостей молекулі білка надає наявність великих кількостей амінокислоти:
а) аланіну;
б) серину;
в) лізину;
г) глутамінової кислоти.
33
ДОДАТКИ
Таблиця Д1 – Основні фізичні сталі
Н  м2
Гравітаційна стала
G  6,6743·1011
Універсальна газова стала
R  8,31447
Атомна одиниця маси
u  1,66054·1027 кг
Стала Планка
h  6,62607·1034 Дж  c
Елементарний заряд
е  1,60218·1019 Кл
Маса спокою електрона
me  9,10938·1031 кг
Маса спокою протона
m p  1,67262·1027 кг
Молярний об’єм ідеального газу за
нормальних умов
( P0  101325 Па, T0  273,15 К)
V0  22,4138·103
Число Авогадро
N A  6,02214·1023 моль1
Стала Больцмана
k
Стала Фарадея
F  N A  e  96484,56
Стала Стефана-Больцмана
  5,6704·108
Електрична стала
0 
Магнітна стала
0  4  107
Швидкість світла у вакуумі
c  2,99792·108 м с
34
кг 2
Дж
моль  К
м3
моль
R
Дж
 1,38065·1023
NA
К
1
 0c 2
К
моль
Вт
м 2К 4
 8,854188·1012
Гн
м
Ф
м
Таблиця Д2 – Назви та позначення амінокислот
№ Амінокислоти
Позначення
cyr
symb
lat
Amino acids
1
Аланін
Ала
A
Ala
Alanine
2
Аргінін
Арг
R
Arg
Arginine
3
Аспарагін
Асн
N
Asn
Aspargine
4
Аспарагінова
кислота
Асп
D
Asp
Aspartate
5
Валін
Вал
V
Val
Valine
6
Гістидин
Гис
H
His
Histidine
7
Гліцин
Гли
G
Gly
Glycine
8
Глутамін
Глн
Q
Gln
Glutamine
9
Глутамінова
кислота
Глу
E
Glu
Glutamate
10 Ізолейцин
Иле
I
Ile
Isoleucine
11 Лейцин
Лей
L
Leu
Leucine
12 Лізин
Лиз
K
Lys
Lysine
13 Метионін
Мет
M
Met
Methionine
14 Пролін
Про
P
Pro
Proline
15 Серин
Сер
S
Ser
Serine
16 Тирозин
Тир
Y
Tyr
Tyrosine
17 Треонін
Тре
T
Thr
Threonine
18 Триптофан
Трп
W
Trp
Tryptophan
19 Фенілаланін
Фен
F
Phe
Phenylalanine
20 Цистеїн
Цис
C
Cys
Cysteine
35
Таблиця Д3 – Схеми амінокислот
Назва
Схема
Спеціальні амінокислоти
Гліцин
Пролін
Цистеїн
Метіонін
Неполярні амінокислоти
Аланін
36
Продовження таблиці Д3
Назва
Схема
Валін
Лейцин
Ізолейцин
Ароматичні амінокислоти
Фенілаланін
37
Продовження таблиці Д3
Назва
Схема
Тирозин
Триптофан
Полярні незаряджені амінокислоти
Серін
Треонін
38
Продовження таблиці Д3
Назва
Схема
Аспарагин
Глутамин
Гістидин
Заряджені амінокислоти
Аспарагінова
кислота
39
Продовження таблиці Д3
Назва
Схема
Глутамінова
кислота
Лізин
Аргінін
40
Таблиця Д4 – Ізоелектричні точки (рН) деяких білків
Назва білка
Протамін
Яєчний альбумін
рН
Назва білка
Цитохром С
10,4
рН
10,0–10,7
4,6–4,8
Лізоцим
11,0
Альбумін сироватки
крові
4,64
Глобулін
5,4
Уреаза
5,0
Гліадин пшениці
9,8
-Лактоглобулін
5,2
Желатин
4,7
1-Глобулін
6,6
Казеїн молока
4,6
Гемоглобін
6,68–6,8
Папаїн
9,0
Міоглобін
7,0
-глобулін крови
4,8
Хімотріпсіноген
9,5
Міозин м’язи
5,0
-глобулін крові
5,2
-глобулін крові
6,4
Фібриноген крові
5,4
Каталаза крові
7,0
Хімотрипсин соку підшлункової залози
8,6
Пепсин шлункового
соку
2,08
Клупеїн
12,4
Гістон клітинних ядер
8,5
Фібриноген крові
5,4
-Лактоглобулін
6,4
Білки цитоплазми
5,5
Оксигемоглобін
6.87
Карбоксипептидаза
6,0
Бичачий сироватковий
альбумін
5,2
Рибонуклеаза
9,4–9,5
Інсулін-димер
5.4
Лізоцим
-Лактальбумін
41
10,7–11,1
4,3
Таблиця Д5 – Грецький алфавіт
Прописні Малі літери
Назва
Прописны Малі літери
Назва


А́льфа


Ню́


Бета


Ксі


Га́мма


О-мікро́н


Дельта


Пі


Е-псілóн


Ро́


Дзета

, 
Си́гма


Ета


Та́у


Тета


І-псіло́н


Йо́та


Фі


Ка́ппа


Хі


Ля́мбда


Псі


Мю́


О-ме́га
Таблиця Д6 – Приставки до позначень одиниць
фемто
10–15
ф
f
мілі
10–3
м
m
гекто
102
г
h
піко
10–12
п
p
санті
10–2
с
c
киіло
103
к
к
нано
10–9
н
n
деци
10–1
д
d
мега
106
М
M
мікро
10–6
мк
μ
дека
10
да
da гіга
109
Г
G
42
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
ОСНОВНА
1. Березов Т.Т. Биологическая химия / Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин. –
М. : Медицина, 1998. – 704 с.
2. Блохина М.Е. Руководство к лабораторным работам по медицинской и
биологической физике / М.Е. Блохина, И.А. Эссаулова, Г.В. Мансурова. – М. : Дрофа, 2002. – 288 с.
3. Медична і біологічна фізика. Практикум / Під ред. чл.-корр. АПН України, проф. О.В. Чалого. – К. : Книга-плюс, 2003. – 217 с.
4. Нолтинг Б. Новейшие методы исследования биосистем / Б. Нолтинг. –
М. : Техносфера, 2005. – 256 с.
5. Огурцов А.Н. Молекулярная биофизика и ферментативный катализ /
А.Н. Огурцов. – Х. : НТУ "ХПИ", 2011. – 400 с.
6. Огурцов А.Н. Биологические мембраны / А.Н. Огурцов. – Х. : НТУ
"ХПИ", 2012. – 368 с.
7. Огурцов А.Н. Электрогенез биомембран и механизмы мембранной сигнализации / А.Н. Огурцов, О.Н. Близнюк. – Х. : НТУ "ХПИ", 2010. –
224 с.
8. Огурцов А.Н. Основы молекулярной биологии : в 2-х ч. – Ч. 1. Молекулярная биология клетки / А.Н. Огурцов. – Х. : НТУ "ХПИ", 2011. –
304 с.
9. Огурцов А.Н. Основы молекулярной биологии : в 2-х ч. – Ч. 2. Молекулярные генетические механизмы / А.Н. Огурцов. – Х. : НТУ "ХПИ",
2011. – 240 с.
ДОДАТКОВА
10. Atkins P. Physical Chemistry for the Life Sciences / P. Atkins, J. de Paula.
– New York : Freeman Publishers, 2011. – 590 p.
11. Bloomfield V.A. Nucleic Acids: Structures, Properties, and Functions /
V.A. Bloomfield, D.M. Crothers, I. Tinoco. – Sausalito : University Science
43
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
Books, 2000. – 794 p.
Finkelstein A.V. Protein Physics / A.V. Finkelstein, O.B. Ptitsyn. –
London : Academic Press, 2002. – 354 p.
Molecular cell biology / H. Lodish, A. Berk, C.A.Kaiser et al. – New York :
Freeman, 2013. – 1211 p.
Sneppen K. Physics in Molecular Biology / K. Sneppen, Z. Giovanni. –
Cambridge : Cambridge University Press, 2005. – 311 p.
Van Holde K.E. Principles of Physical Biochemistry / K.E. van Holde. –
London : Pearson Education Inc., 2006. – 750 p.
Огурцов А.Н. Структура, функции и аналитические методы исследования биомембран / А.Н. Огурцов, Н.Ю. Масалитина. – Х. : НТУ
"ХПИ", 2010. – 240 с.
Огурцов А.Н. Механизмы ферментативных реакций / А.Н. Огурцов. –
Х. : НТУ "ХПИ", 2004. – 75 с.
Огурцов А.Н. Механизмы мембранных процессов / А.Н. Огурцов. –
Х. : НТУ "ХПИ", 2006. – 139 с.
Огурцов О.М. Молекулярна біофізика ферментів / А.Н. Огурцов. – Х. :
НТУ "ХПІ", 2009. – 192 с.
Огурцов А.Н. Молекулярная биоэнергетика клетки / А.Н. Огурцов. –
Х. : НТУ "ХПИ", 2009. – 112 с.
Огурцов А.Н. Ферментативный катализ / А.Н. Огурцов. – Х. : НТУ
"ХПИ", 2010. – 304 с.
Огурцов А.Н. Научные исследования и научная информация /
А.Н. Огурцов, О.Н. Близнюк. – Х. : НТУ "ХПИ", 2011. – 400 с.
Огурцов А.Н. Молекулярная биотехнология. Фундаментальные и прикладные аспекты / А.Н. Огурцов. – Х. : НТУ "ХПИ", 2012. – 432 с.
Огурцов А.Н. Нанобиотехнология. Основы молекулярной биотехнологии / А.Н. Огурцов. – Х. : НТУ "ХПИ", 2010. – 384 с.
Огурцов А.Н. Бионанотехнология. Принципы и применение / А.Н. Огурцов. – Х. : НТУ "ХПИ", 2012. – 480 с.
Огурцов А.Н. Введение в синергетику / А.Н. Огурцов. – Х. : НТУ
"ХПИ", 2013. – 208 с.
44
ВМІСТ
Вступ
3
Правила роботи в лабораторії
4
1. Теоретичні відомості
9
2. Электрофоретические методы анализа белков
Лабораторная работа 3. Электрофоретический метод анализа
растворимых белков тканей
Лабораторная работа 4. Электрофоретическая скорость и
 -потенциал дрожжевых клеток
3. Взаимодействие высокомолекулярных соединений
с растворителями
Лабораторная работа 5. Исследование набухания тканей лягушки весовым методом
Лабораторная работа 6. Изучение кинетики набухания высокомолекулярных соединений в различных растворителях
4. Вискозиметрия
Лабораторная работа 7. Определение вязкости полимеров и
молекулярной массы белка вискозиметрическим методом
Лабораторная работа 8. Изучение влияния катионов солей на
вязкость цитоплазмы плазмолитическим методом.
Лабораторная работа 9. Определение вязкости протоплазмы
методом центрифугирования
Лабораторная работа 10. Определение изоэлектрической точки белка
45
68
75
85
94
101
109
117
127
132
137
140
5. Биоэлектрические явления
5.1. Биоэлектрогенез у растений
5.2. Потенциалы покоя у растений
5.3. Потенциалы возбуждения у растений
Лабораторная работа 11. Изучение потенциалов покоя изолированных растительных клеток (харовых водорослей)
Лабораторная работа 12. Исследование генерации и распространения потенциалов действия у высших растений
Лабораторная работа 13. Ионоселективные электроды и их
использование для анализа биологических жидкостей
Лабораторная работа 14. Исследование ионных механизмов
генерации потенциалов возбуждения у высшего
растения потенциометрическим методом
155
155
158
167
6. Биомембраны и транспорт веществ в клетке
Лабораторная работа 15. Изучение проницаемости кожи лягушки для метиленового синего
Лабораторная работа 16. Гемолиз эритроцитов
Лабораторная работа 17. Определение свойств оубаин-резистентного транспорта одновалентных ионов в эритроцитарных клетках
Лабораторная работа 18. Определение динамики мембранного
потенциала зародышевых клеток
209
Додатки
249
Список літератури
282
МАСАЛІТІНА Наталія Юріївна
БЛИЗНЮК Ольга Миколаївна
ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ БІОТЕХНОЛОГІЇ.
БІОТЕРМОДИНАМІКА. ПРАКТИЧНІ ЗАНЯТТЯ
46
170
176
181
203
209
217
228
238
Методичні вказівки для лабораторних робіт з курсів
«Біохімія», «Біофізика»,
«Молекулярна та хімічна біофізика»,
для студентів спеціальності 162 «Біотехнології та біоінженерія»
Українською мовою
Відповідальний за випуск _______
Роботу до видання рекомендувала ________
В авторській редакції
План 2021 р., поз. 32 / 197-10.
Підп. до друку 20.12.2021 р. Формат 60 × 84 1/16. Папір офісний.
Riso-друк. Гарнітура Таймс. Ум. друк. арк. 14,8. Наклад 50 прим.
Зам. № 18. Ціна договірна
Видавничий центр НТУ «ХПІ».
Свідоцтво про державну реєстрацію ДК № 3657 від 24.12.2009 р.
61002, Харків, вул. Кирпичова, 2
Друкарня НТУ «ХПІ». 61002, Харків, вул. Кирпичова, 2
47