www.projektsako.cz
CHEMIE Pracovní list č. 10 - žákovská verze Téma: Bílkoviny
Lektor:
Mgr. Lenka Horutová
Projekt: Student a konkurenceschopnost Reg. číslo: CZ.1.07/1.1.07/03.0075
Teorie: Název „proteiny“ (česky bílkoviny) pochází z řeckého protos (= prvotní, první). Jsou to přírodní biomakromolekulární látky složené z více než stovky α-aminokyselin spojených peptidickou vazbou - CO – NH - . α-aminokyseliny jsou deriváty karboxylových kyselin, které na α uhlíku mají navázanou aminoskupinu – NH2. Z biologických systémů bylo izolováno více než 300 různých aminokyselin, přičemž jen 22 z nich jsou základními stavebními složkami proteinů, a proto se označují jako kódované (proteinogenní). Pořadí
jednotlivých
α-aminokyselin
spojených
peptidickými
vazbami
v polypeptidickém řetězci tvoří primární strukturu bílkovin. Toto pořadí je pro každou bílkovinu specifické a je determinováno geneticky. Podle primární struktury se tvoří struktury sekundární, terciární příp. kvartérní a realizuje se tak biologická funkce bílkovin. Proto záměna nějaké α-aminokyseliny může vést k tvorbě poruch (např. onemocnění srpkovitá anémie). Geometrické uspořádání polypeptidického řetězce, které je umožněno tvorbou vodíkových můstků mezi skupinami > C = O a – NH – je označováno jako sekundární struktura bílkovin. Rozlišujeme sekundární struktury pravidelné (α-helix, β-skládaný list…), nepravidelné (náhodné klubko) a ohybové (β-otáčka). Uspořádání sekundárních struktur do konečného prostorového tvaru je struktura terciární. Jsou-li k sobě vodíkovými můstky vázány různé polypeptidické řetězce, pak se jedná o fibrilární strukturu, jsou-li vodíkovými můstky vázány části téhož řetězce (tvar vlákna), pak se jedná o strukturu globulární (tvar klubka). Terciární struktura je tvořena pomocí vodíkových můstků, disulfidických vazeb, iontových vazeb a van der Waalsových sil. U enzymů nebo hemoglobinu se vyskytuje kvartérní struktura, která je složena z více podjednotek (protomerů) vázaných nekovalentními vazbami – tvoří tak bílkovinné komplexy. Obrázek č.1:hemoglobin1
1
http://themedicalbiochemistrypage.org/hemoglobin-myoglobin.php
-2-
Některé bílkoviny (např. bílkoviny krevní plazmy, krevního séra….) jsou rozpustné ve vodě, jiné bílkoviny – např. keratin jsou naopak ve vodě nerozpustné. Vlivem vyšších teplot, ozáření nebo působením solí těžkých kovů, kyselin, alkálií, formaldehydu a tzv. bílkovinných jedů, dochází k nevratné změně sekundární a terciární struktury bílkovin, která je provázena ztrátou biologické aktivity – dochází k denaturaci bílkovin. Denaturovaná bílkovina má méně pravidelné uspořádání než bílkovina původní (nativní). Denaturace je doprovázená poklesem optické rotace. Většinou je to děj irreverzibilní (nevratný).
Otázky: 1. Z kolika α-aminokyselin se skládají a) oligopeptidy …………………………. b) polypeptidy …………………………... 2. Jakou funkci mají proteionogenní α-aminokyseliny? ……………………………………………………… 3. U následujícího obrázku rozhodněte, které sekundární struktury bílkovin jsou na něm znázorněny: Obrázek č.2:sekundární struktury bílkovin2 ………………. …………….
……………….
2
http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_es-002_v1/hesla/bilkoviny_-_periodicke_motivy.html
-3-
4. K následujícím bílkovinám přiřaďte jejich funkci: bílkoviny:
hemoglobin,
kolagen,
oxytocin,
imunoglobuliny,
pepsin
funkce: stavební, katalytická, obranná, transportní, hormonální …………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. 5. Z názvů následujících složených bílkovin odvoďte, kterou další složku obsahují. a) fosfoproteiny………………………………… b) metaloproteiny………………………………. c) glykoproteiny………………………………... d) lipoproteiny………………………………….. 6. α-aminokyseliny jsou substituční nebo funkční deriváty karboxylových kyselin? …………………………………………………… 7. Napište vznik peptidické vazby mezi glycinem (kyselina α-aminooctová) a alaninem (kyselina α-aminopropanová). ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………..
-4-
Praktická část Úkol č. 1: Vliv teploty na albumin Chemikálie: roztok vaječného bílku, destilovaná voda Pomůcky: zkumavka, gumička, čidlo pro měření teploty, USB Link, program DataStudio, gáza, nálevka, filtrační kruh, vodní lázeň, kahan, síťka, varný kruh, odměrný válec Postup měření: 1. Vaječný bílek protřepeme s 50 ml destilované vody a přefiltrujeme přes gázu v nálevce. 2. Asi 3 ml filtrátu nalijeme do zkumavky, gumičkou k ní připojíme teploměr, zapneme měření teploty a velmi pomalu zahříváme na vodní lázni. 3. V momentě, kdy roztok zbělá a stane se neprůhledným, ukončíme měření teploty a její hodnotu zapíšeme.
Obrázek č.3:zapojení teploměru
Obrázek č.4:vznik sraženiny
-5-
Zpracování dat: teplota vzniku sraženiny: …………………°C Otázky: 1. Roztok vaječného bílku se přeměnil na sraženinu. Jak se označuje tento děj? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………. 2. Denaturace má i význam pozitivní. Jaký? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………..
Úkol č. 2: Srážecí reakce bílkovin Chemikálie: roztok vaječného bílku, 0,5% roztok dusičnanu olovnatého, 5% roztok síranu měďnatého, 3% roztok dusičnanu stříbrného, 5 % roztok síranu sodného, roztok chloridu draselného, roztok chloridu sodného, roztok síranu hořečnatého Pomůcky: zkumavky, USB Link, senzor pro měření zakalení Obrázek č.5:zapojení senzoru pro měření zákalu
-6-
Postup měření: 1. Do 7 očíslovaných zkumavek dáme 2 ml roztoku bílku. Do první zkumavky přidáme dusičnan olovnatý, do druhé síran měďnatý, do třetí dusičnan stříbrný, do čtvrté síran sodný, do páté chlorid sodný, do šesté chlorid draselný a do sedmé síran hořečnatý. 2. Vzniklé sraženiny postupně přeléváme do lahviček, které jsou součástí turbidimetru (senzoru pro měření zakalení), zapneme program DataStudio a změříme zakalení jednotlivých roztoků. 3. Podle naměřených výsledků určíme, které látky nejvíce denaturují bílkoviny. Obrázek č.6:jednotlivé sraženiny
Obrázek č.7:kyvety k měření zakalení
Zpracování dat: Tabulka č.1: hodnoty měření úkolu č.2 roztok bílku a zakalení (NTU) Pb(NO3)2 CuSO4 AgNO3 Na2SO4 NaCl KCl MgSO4
-7-
Pozorování: ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………..
Závěr ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………..
-8-
