Auswertung der Versuche mit Aminosäuren und Proteinen (Eiweiß)

Auswertung der Versuche mit Aminosäuren und Proteinen (Eiweiß)
Vorbereitung: Für die folgenden Versuche wird eine Eiweißlösung aus dem Eiklar
eines Hühnereis hergestellt, indem man dieses in 60 ml dest. Wasser verquirlt, etwas
Kochsalz zusetzt und die Lösung durch Glaswolle abfiltriert.
1.
Durchführung: 2 ml der Eiweißlösung werden mit 1 ml konz. Natronlauge erhitzt(Geruchsprobe; feuchtes Universalindakatorpapier wird über die Reagenzglasmündung gehalten, eventuell HCl-Dämpfe darüber blasen).
a) Beobachtung: Das Papier wird blau. Es entsteht ein weißer Rauch.
b)
2.
Deutung: Es entsteht NH3. Mit HCl NH4Cl.
Durchführung: 2 ml der Eiweißlösung werden mit 4 ml Kalilauge ca. 5 min gekocht(Siedeverzüge!). Nach dem Erkalten neutralisiert man mit Essigsäure(prüfen!) und versetzt mit Bleiacetatlösung oder tropft auf Bleiacetatpapier.
a)
Beobachtung: Es entsteht ein schwarzer Niederschlag.
b) Deutung: Diese Reaktion weißt Schwefel im Eiweiß nach.
Pb(CH3COO-)2
3.
4.
+ S2-
PbS + 2 CH3COO
Bleisulfid
Durchführung: 2 ml der Eiweißlösung werden mit Millons Reagenz versetzt.
a)
Beobachtung: Die Lösung färbt sich rot.
b)
Deutung:
Nachweis
von
Phenolgruppen
Aminosäuren (z.B. bei Thyrosin).
an
Durchführung: 2 ml der Eiweißlösung werden mit derselben Menge verd. Natronlauge versetzt und erwärmt, danach setzt man tropfenweise Kupfersulfatlösung
(1%) zu.
a) Beobachtung: Die Lösung wird blau.
b)
Deutung: Biuret-Probe: Peptide, die mindestens drei Peptidbindungen besitzen,
reagieren in alkalischer Umgebung mit Cu2+ unter Bildung eines
blauen Komple- xes. Die Reaktion ist ein Nachweiß für Peptidbindungen.
5.
Durchführung: Etwas Hornsubstanz(Haare, Fingernägel, Vogelfedern) oder Wolle wird mit konz. Salpetersäure betupft.
a) Beobachtung: Die Haare werden gelblich durchsichtig.
b)
6.
Deutung: s.Nr.6
Durchführung: 2 ml der Eiweißlösung werden mit der gleichen Menge konz. Salpetersäure aufgekocht, bis der Niederschlag verschwindet und Gelbfärbung auftritt.
a) Beobachtung: Die Lösung färbt sich gelb.
b)
7.
Deutung: Xanthoprotein-Reaktion: Aromatische Aminosäuren werden mit
konz.
Salpetersäure nitriert. An den Benzolring lagert sich NO2 an. Es
entsteht ein
Farbstoff. Diese Reaktion dient zum Nachweiß von aromatischen Aminosäuren.
Durchführung: 4 ml der Eiweißlösung werden mit l ml Ninhydrinlösung (0,3 g
Ninhydrin in 95 ml Methanol auflösen) versetzt; der pH-Wert wird mit Universalindikatorpapier geprüft und gegebenenfalls durch Essigsäure auf pH 6 eingestellt. Anschließend lässt man längere Zeit aufkochen und beobachtet die
Farbänderungen.
a)
Beobachtung: Beim Erhitzen färbt sich die Lösung blau, violett.
b)
Deutung: Nachweis von Aminosäuren mit Ninhydrin: Das N-Atom der Aminosäure reagiert mit dem Ninhydin. Unter Wärmezufuhr reagiert das entstandene Aminoketon mit einem zweiten Ninhydinmolekül zu einem Farbstoffmolekül. Mit Hilfe von Ninhydrin können so Aminosäuren nachgewiesen
werden.
O
O
C
C O
C
+
COOH
R CH
NH2
O
C
O
C
C
OH
NH2
+
R C
H
+
CO2
OH
Aminoketon
C
C
O
C
Aminosäure
O
Ninhydrin
C
NH2
+
O
O
C
C
O C
C
C
O
C
C
C
O
N
-
O
Ruhemanns Purpur
+ H2O +
+
H
8.
Durchführung: Jeweils 4 ml der Eiweißlösung werden im Wasserbad zum Sieden
erhitzt und der Temperaturbereich gemessen, in dem der Niederschlag erstmals
auftritt.
a) Beobachtung: Bei 55°C tritt ein weißer Niederschlag auf.
b)
Deutung: Beim Erhitzen denaturiert Eiweiß irreversibel. Die Tertiärstruktur
wird bei ca. 55°C zerstört.
mit derselben Menge Ethanol(96%) gut durchgeschüttelt. Nach Bildung eines
Niederschlags gießt man 20-30 ml dest. Wasser ein und mischt gut durch.
c)
Beobachtung: Der Niederschlag löst sich beim Mischen in Wasser wieder
auf.
d) Deutung: Durch Ethanol wird die Tertiärstruktur von Eiweiß reversibel verändert.
mit 4 ml konz. Ammoniumsulfatlösung(2 g auf 4 ml) versetzt. Nach Auftreten eines Niederschlags gießt man den Inhalt ebenfalls in 30 ml Wasser.
e) Beobachtung: Der Niederschlag löst sich in Wasser auf.
f)
Deutung: Die Salzionen (NH4+; SO42-) entziehen den Proteinen Wasserstoff.
Sie können sich nicht mehr lösen. Dieser Vorgang ist reversibel.
mit 2 ml konz. Salpetersäure überschichtet(Grenzfläche beobachten und dann
gut durchschütteln); anschließend setzt man ebenfalls 30 ml dest. Wasser zu.
g)
Beobachtung: Der Niederschlag löst sich nicht.
h)
Deutung: Die Proteine wurden denaturiert.
mit derselben Menge konz. Kupfersulfatlösung tropfenweise versetzt, gut durchgemischt und der Niederschlag wird anschließend in 30 ml dest. Wasser eingetragen.
9.
i)
Beobachtung: Ein grüner Niederschlag entsteht, der sich in Wasser nicht
löst.
j)
Deutung: Kupfersulfat denaturiert Proteine irreversibel.
100 ml einer 0,1 molaren Glycinlösung werden geteilt. Eine Hälfte wird mit 1 molarer Salzsäure, die andere mit 1 molarer Natronlauge titriert und ein pHTitrationsdiagramm aufgenommen.
a) Beobachtung:
Titrationsdiagramm:
(ml) NaOH/HCl PH-Wert(mit NaOH) PH-Wert(mit HCl)
0
3,55
3,2
0,25
7,58
1,5
0,5
8,2
1,33
0,75
8,83
1,22
1
9,1
1,16
1,5
9,5
1,08
2
9,85
0,9
2,5
10,2
0,73
3
10,5
0,59
3,5
10,84
0,45
4
11,1
0,33
4,5
11,77
0,24
5
12,66
0,16
5,5
13,2
0,1
6
13,36
0,05
6,5
13,57
0,01
7
13,68
-0,03
7,5
13,75
-0,07
8
13,82
-0,1
8,5
13,89
-0,15
9
13,95
-0,18
9,5
14
-0,21
10
14,04
-0,24
Deutung:
Die Werte des Titrationsdiagrammes ergeben folgenden Kurvenverlauf:
Ablaufende Reaktionen:
Das Glycin liegt zuerst in Wasser als Zwitterion; es ist sowohl positiv als auch
negativ geladen; vor:
O
O H
O
-
O
H
H
+H
H
H
N H
H
N
H
H
Bei Zugabe von Natronlauge gibt das Ammoniumion ein Proton an die OH-Ionen
ab:
O
-
-
O
O
O
H
+
+ H
H
2 Na
H
N
H
H
N
H
H2O
+
OH
+
2 Na
H
H
Bei Zugabe von Salzsäure nimmt das Carboxylat die Protonen auf:
-
OH
O
O
O
H
+
+ H
H
H
H
H Cl
H
N
+
+
N
H
H
Cl
-
H
H
Die beiden äußeren Wendepunkte der Titrationskurve bei pH=1,4 und bei
pH=9,8 und haben die Bedeutung von Halbäquivalenzpunkten (gleiche Säureund Basenkonzentration), die gleich den pK-Werten sind.
10. Durchführung: In einen 100 ml Messzylinder gibt man eine Spatelspitze Sulfanilsäure und 5 ml konz. Salzsäure und füllt auf 100 ml auf. In einem zweiten Messzylinder löst man eine große Spatelspitze Natriumnitrit in 100 ml Wasser. Zur Albumin- oder Eiweißlösung gibt man erst Sodalösung und dann eine gleichteilige
Mischung aus den beiden Messzylindern.
a) Beobachtung: Die Lösung wird orange.
b) Deutung: Die aromatischen Seitenketten von Thyrosin und Histidin reagieren diazotierter Sulfanilsäure zu einem Azofarbstoff.
COO
O
O
-
H3N
+
S
O
+
-
N
N
Cl
-
+
COO+
H3N HC
CH
CH2
O
C
O
-
-
C
N
S
O
diazotierte Sulfanilsäure
CH2
-
-
N
Azotyrosin
OH
Thyrosin
HO