Portál PřF UK pro podporu výuky chemie na SŠ a ZŠ

Denaturace proteinů

Pomůcky

kádinka, zkumavky, stojánek na zkumavky, zátky, kapátka, trojnožka, azbestová síťka, kahan, sirky, kádinka (1 000 ml), (teploměr)

Chemikálie

vaječný bílek, 0,5% NaCl, roztok CuSO4, nasycený roztok (NH4)2SO4, konc. HCl, aceton, destilovaná voda

Postup

Postup pro tento pokus je dostupný jen pro registrované učitele.

Princip

Hlavní složkou vaječného bílku je bílkovina ovalbumin, který obsahuje všechny esenciální aminokyseliny. Ovalbumin je dobře rozpustný ve vodě a obsahuje ve své sekundární struktuře α-šroubovice i β-skládané listy.
Při přidávání síranu měďnatého, koncentrované kyseliny chlorovodíkové a acetonu dochází k porušení terciární a sekundární struktury bílkovin – primární struktura (peptidové vazby se neštěpí) zůstává zachována. Porušením intramolekulárních vazebných interakcí (vodíkové můstky, disulfidické můstky, iontové vazby, van der Waalsovy síly) dochází k tomu, že se neuspořádané polypeptidové řetězce denaturovaných molekul bílkovin shlukují a tvoří sraženinu. Je to způsobeno tím, že se díky denaturaci dostávají na povrch hydrofobní části polypeptidových řetězců, které raději interagují spolu než s vodou. Po přidání vody ke sraženině se sraženina nerozpustí. Denaturace je tedy nevratný proces, při kterém bílkoviny ztrácí jednak svou prostorovou strukturu, ale i funkci. Jedná se tedy o ireversibilní (nevratnou denaturaci).
Ke stejnému jevu dochází i v případě zahřívání bílkoviny ve vroucí lázni. Při určité teplotě – cca 65 °C dochází ke vzniku sraženiny, denaturaci. Tohoto jevu se využívá v praktickém životě – vaření vajíček.
Ireversibilní (nevratnou) denaturaci lze obecně provést přidáním solí těžkých kovů, kyselin, organických rozpouštědel či ji lze provést za zvýšené teploty.
V případě nasyceného roztoku síranu amonného lze pozorovat také vznik sraženiny, která se ovšem v nadbytku vody rozpouští. Molekuly ovalbuminu jsou totiž solvatovány – obklopeny molekulami vody. Po přidání síranu amoného do roztoku bílkoviny dochází k jeho rozkladu na ionty – amonné kationty a síranové anionty. Molekuly vody poté ovšem přednostně solvatují právě tyto ionty, tudíž nakonec nezbude téměř žádná voda pro molekuly ovalbuminu. Molekuly ovalbuminu se shlukují k sobě a tvoří sraženinu (vysolují se). Zde je již vidět odlišný princip vzniku sraženiny – zde nedochází k porušení terciární a sekundární struktury, pouze mizí solvatační obal molekul bílkovin.
Po přidání vody se sraženina rozpustila – přidáním molekul vody došlo opět k solvataci molekul ovalbuminu. Tento proces se tedy nazývá vysolování (někdy nesprávně označován jako reversibilní (vratná) denaturace), kdy dochází k vratnému vysrážení molekul ovalbuminu, jejichž prostorová struktura i funkce zůstávají zachovány.

Využití

proteiny (denaturace – ireversibilní, vysolování)

Typ pokusu

demonstrační i laboratorní

Obecná bezpečnost

PLACEHOLDER PRO BEZPEČNOST

Bezpečnost

pozor při práci s koncentrovanou HCl (žíravá), acetonem (vysoce hořlavý) – pracujte v rukavicích

Čas

příprava – 10 minut, vlastní provedení – 10 minut

Tipy

– roztok bílkoviny – můžete použít samotný vaječný bílek, je s ním ale horší manipulace, popřípadě použijte naředění 0,5% roztokem NaCl
– ředění vodou (z vodovodu, destilovanou) není moc dobré – dochází k částečnému vysrážení (toto ředění ale možno využít u pokusů na důkaz dusíku nebo síry – zde pokusy fungují), v tomto pokusu není moc vhodné
– je nutné použít nasycený roztok (NH4)2SO4 – s ním dochází k vytvoření sraženiny, se zředěným pokus nefunguje
– s ostatními činidly pokus probíhá dobře

Video

https://www.youtube.com/watch?v=KQIfNx-0N5g (old.studiumchemie.cz, Denaturace bílkovin, video bez zvuku)
https://www.youtube.com/watch?v=b6fda4l3I3A (old.studiumchemie.cz, Denaturace bílkovin teplotou, video bez zvuku)
Denaturace proteinů – nevratná denaturace acetonem (vaječný bílek + aceton, animace ve flash, s vysvětlením v podobě textu po obrázky)
Denaturace proteinů – vratná denaturace (vaječný bílek + síran amonný, animace ve flash, s vysvětlením v podobě textu pod obrázky)
http://www.youtube.com/watch?v=o2ju5ys3Cxc (Chemistry – Denaturation of Protein by Strong Acid, vaječný bílek + silná kyselina, s anglickým komentářem)
http://kch.zf.jcu.cz/didaktika/biochem/index.htm (Internetová video-databáze chemických pokusů ZF JU, Biochemie, pokus Denaturace bílkovin varem – porovnání mléka a vaječného bílku, video bez zvuku, přehrávač Windows Media Player)
http://kch.zf.jcu.cz/didaktika/biochem/index.htm (Internetová video-databáze chemických pokusů ZF JU, Biochemie, pokus Srážecí reakce bílkovin – vaječný bílek + (CH3COO)2Pb, (NH4)2SO4, ethanol, taninový roztok; video bez zvuku, přehrávač Windows Media Player)
http://www.youtube.com/watch?v=6GslH2vhzGQ (High Tea and denaturing proteins!! How do they link?, video s praktickým přesahem: čaj s mlékem)
http://www.youtube.com/watch?v=0XpYX4TsohM (Protein Denaturation (Egg White), denaturace – porovnání různých pH, video s hudebním doprovodem, s anglickými titulky)