Για να καθοριστεί η ποιοτική σύνθεση πολλών προϊόντων διατροφής, χρησιμοποιείται η αντίδραση ξανθοπρωτεΐνης για πρωτεΐνη. Η παρουσία αρωματικών αμινοξέων στην ένωση θα δώσει θετική αλλαγή χρώματος στο δείγμα δοκιμής.
Τι είναι η πρωτεΐνη
Ονομάζεται επίσης πρωτεΐνη, η οποία είναι δομικό υλικό για έναν ζωντανό οργανισμό. Οι πρωτεΐνες διατηρούν τον όγκο των μυών, αποκαθιστούν τραυματισμένες και νεκρές δομές ιστών διαφόρων οργάνων, είτε πρόκειται για τρίχες, δέρμα ή συνδέσμους. Με τη συμμετοχή τους παράγονται ερυθρά αιμοσφαίρια, ρυθμίζεται η φυσιολογική λειτουργία πολλών ορμονών και κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος.
Αυτό είναι ένα πολύπλοκο μόριο, το οποίο είναι ένα πολυπεπτίδιο με μάζα μεγαλύτερη από 6103 d altons. Η δομή της πρωτεΐνης σχηματίζεται από υπολείμματα αμινοξέων σε μεγάλες ποσότητες, συνδεδεμένα με πεπτιδικό δεσμό.
Δομή πρωτεΐνης
Ένα ξεχωριστό χαρακτηριστικό αυτών των ουσιών σε σύγκριση με πεπτίδια χαμηλού μοριακού βάρους είναι η αναπτυγμένη χωρική τρισδιάστατη δομή τους, που υποστηρίζεται από επιρροές από διαφορετικέςβαθμό έλξης. Οι πρωτεΐνες έχουν δομή τεσσάρων επιπέδων. Καθένα από αυτά έχει τα δικά του χαρακτηριστικά.
Η πρωταρχική οργάνωση των μορίων τους βασίζεται στην αλληλουχία αμινοξέων, η δομή της οποίας αναγνωρίζεται από την αντίδραση της ξανθοπρωτεΐνης στην πρωτεΐνη. Μια τέτοια δομή είναι ένας περιοδικά επαναλαμβανόμενος πεπτιδικός δεσμός -HN-CH-CO-, και οι ρίζες της πλευρικής αλυσίδας στα αμινοκαρβοξυλικά οξέα είναι το εκλεκτικό μέρος. Είναι αυτοί που καθορίζουν τις ιδιότητες της ουσίας στο σύνολό της στο μέλλον.
Η δομή της πρωτογενούς πρωτεΐνης θεωρείται αρκετά ισχυρή, αυτό οφείλεται στην παρουσία ισχυρών ομοιοπολικών αλληλεπιδράσεων στους πεπτιδικούς δεσμούς. Ο σχηματισμός των επόμενων επιπέδων συμβαίνει ανάλογα με τα σημάδια που διαπιστώθηκαν στο αρχικό στάδιο.
Ο σχηματισμός μιας δευτερεύουσας δομής είναι δυνατός λόγω της συστροφής της αλληλουχίας αμινοξέων σε μια σπείρα, στην οποία δημιουργούνται δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των στροφών.
Το τριτογενές επίπεδο οργάνωσης ενός μορίου σχηματίζεται όταν ένα μέρος της έλικας υπερτίθεται σε άλλα θραύσματα με την ανάδυση όλων των ειδών δεσμών μεταξύ τους, με υδρογόνο, δισουλφίδιο, ομοιοπολική ή ιοντική ένωση. Το αποτέλεσμα είναι συσχετισμοί με τη μορφή σφαιριδίων.
Η χωρική διάταξη των τριτογενών δομών με το σχηματισμό χημικών δεσμών μεταξύ τους οδηγεί στον σχηματισμό της τελικής μορφής του μορίου ή του τεταρτοταγούς επιπέδου.
Αμινοξέα
Καθορίζουν τις χημικές ιδιότητες των πρωτεϊνών. Υπάρχουν περίπου 20 κύρια αμινοξέα,περιλαμβάνονται στη σύνθεση των πολυπεπτιδίων σε διαφορετικές αλληλουχίες. Αυτό περιλαμβάνει επίσης σπάνια αμινοκαρβοξυλικά οξέα με τη μορφή υδροξυπρολίνης και υδροξυλυσίνης, τα οποία είναι παράγωγα βασικών πεπτιδίων.
Ως ένδειξη της αντίδρασης ξανθοπρωτεϊνικής αναγνώρισης πρωτεΐνης, η παρουσία μεμονωμένων αμινοξέων δίνει μια αλλαγή στο χρώμα των αντιδραστηρίων, γεγονός που υποδηλώνει την παρουσία ειδικών δομών στη σύνθεσή τους.
Όπως αποδείχθηκε, είναι όλα καρβοξυλικά οξέα, στα οποία το άτομο υδρογόνου αντικαταστάθηκε από μια αμινομάδα.
Ένα παράδειγμα της δομής ενός μορίου είναι ο δομικός τύπος της γλυκίνης (HNH− HCH− COOH) ως το απλούστερο αμινοξύ.
Σε αυτήν την περίπτωση, ένα από τα υδρογόνα CH2- άνθρακας μπορεί να αντικατασταθεί από μια μακρύτερη ρίζα, που περιλαμβάνει έναν δακτύλιο βενζολίου, αμινο, σουλφο, καρβοξυ ομάδες.
Τι σημαίνει η αντίδραση της ξανθοπρωτεΐνης
Διαφορετικές μέθοδοι χρησιμοποιούνται για την ποιοτική ανάλυση πρωτεϊνών. Αυτές περιλαμβάνουν αντιδράσεις:
- biuret με μωβ χρωματισμό;
- νινυδρίνη για να σχηματιστεί ένα μπλε-ιώδες διάλυμα,
- φορμαλδεΰδη με κόκκινη χρώση;
- Φύλλο με γκρι-μαύρη καθίζηση.
Κατά την εκτέλεση κάθε μεθόδου, αποδεικνύεται η παρουσία πρωτεϊνών και η παρουσία μιας συγκεκριμένης λειτουργικής ομάδας στο μόριό τους.
Υπάρχει αντίδραση ξανθοπρωτεΐνης στην πρωτεΐνη. Ονομάζεται επίσης δοκιμή Mulder. Αναφέρεται σε χρωματικές αντιδράσεις στις πρωτεΐνες, σετα οποία είναι αρωματικά και ετεροκυκλικά αμινοξέα.
Ένα χαρακτηριστικό μιας τέτοιας δοκιμής είναι η διαδικασία νίτρωσης υπολειμμάτων κυκλικών αμινοξέων με νιτρικό οξύ, ειδικότερα, η προσθήκη μιας νιτροομάδας στον δακτύλιο βενζολίου.
Το αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας είναι ο σχηματισμός μιας νιτρο ένωσης, η οποία κατακρημνίζεται. Αυτό είναι το κύριο σημάδι μιας αντίδρασης ξανθοπρωτεΐνης.
Τι αμινοξέα προσδιορίζονται
Δεν μπορούν να ανιχνευθούν όλα τα αμινοκαρβοξυλικά οξέα χρησιμοποιώντας αυτήν τη δοκιμή. Το κύριο χαρακτηριστικό της αντίδρασης της ξανθοπρωτεΐνης για την αναγνώριση πρωτεϊνών είναι η παρουσία ενός δακτυλίου βενζολίου ή ετερόκυκλου στο μόριο αμινοξέος.
Από τα πρωτεϊνικά αμινοκαρβοξυλικά οξέα, απομονώνονται δύο αρωματικά οξέα, στα οποία υπάρχει μια ομάδα φαινυλίου (στη φαινυλαλανίνη) και μια ρίζα υδροξυφαινυλίου (στην τυροσίνη).
Η αντίδραση ξαντοπρωτεΐνης χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του ετεροκυκλικού αμινοξέος τρυπτοφάνη, το οποίο έχει έναν αρωματικό πυρήνα ινδόλης. Η παρουσία των παραπάνω ενώσεων στην πρωτεΐνη δίνει μια χαρακτηριστική αλλαγή χρώματος του υπό εξέταση μέσου.
Τι αντιδραστήρια χρησιμοποιούνται
Για να πραγματοποιήσετε την αντίδραση ξαντοπρωτεΐνης, θα χρειαστεί να παρασκευάσετε ένα διάλυμα 1% αυγού ή φυτικής πρωτεΐνης.
Συνήθως χρησιμοποιείτε ένα αυγό κοτόπουλου, το οποίο σπάει για να διαχωρίσει περαιτέρω την πρωτεΐνη από τον κρόκο. Για να ληφθεί ένα διάλυμα, 1% πρωτεΐνη αραιώνεται σε δεκαπλάσια ποσότητα καθαρού νερού. Μετά τη διάλυση της πρωτεΐνης, το υγρό που προκύπτει πρέπει να φιλτραριστεί μέσα από πολλά στρώματα γάζας. Αυτό το διάλυμα πρέπει να φυλάσσεται σε δροσερό μέρος.
Μπορείτε να πραγματοποιήσετε την αντίδραση με φυτική πρωτεΐνη. Για την παρασκευή του διαλύματος χρησιμοποιείται αλεύρι σίτου σε ποσότητα 0,04 kg. Προσθέστε 0,16 l καθαρού νερού. Τα συστατικά αναμειγνύονται σε μια φιάλη, η οποία τοποθετείται για 24 ώρες σε κρύο μέρος με θερμοκρασία περίπου + 1 ° C. Μετά από μια μέρα, το διάλυμα ανακινείται, μετά το οποίο φιλτράρεται πρώτα με βαμβάκι και στη συνέχεια με πτυχωτό φίλτρο χαρτιού. Το υγρό που προκύπτει διατηρείται σε κρύο μέρος. Σε μια τέτοια λύση, υπάρχει κυρίως ένα κλάσμα λευκωματίνης.
Για να πραγματοποιηθεί η αντίδραση ξαντοπρωτεΐνης, χρησιμοποιείται πυκνό νιτρικό οξύ ως κύριο αντιδραστήριο. Πρόσθετα αντιδραστήρια είναι ένα διάλυμα 10% υδροξειδίου του νατρίου ή αμμωνίας, ένα διάλυμα ζελατίνης και μη συμπυκνωμένη φαινόλη.
Μεθοδολογία
Σε ένα καθαρό δοκιμαστικό σωλήνα προσθέστε ένα διάλυμα 1% πρωτεΐνης αυγού ή αλεύρου σε ποσότητα 2 ml. Περίπου 9 σταγόνες πυκνού νιτρικού οξέος προστίθενται σε αυτό για να σταματήσουν να πέσουν οι νιφάδες. Το προκύπτον μείγμα θερμαίνεται, ως αποτέλεσμα, το ίζημα γίνεται κίτρινο και σταδιακά εξαφανίζεται, και το χρώμα του μετατρέπεται σε διάλυμα.
Όταν το υγρό κρυώσει, περίπου 9 σταγόνες πυκνού υδροξειδίου του νατρίου προστίθενται στον δοκιμαστικό σωλήνα κατά μήκος του τοιχώματος, που είναι περίσσεια για τη διαδικασία. Η αντίδραση του μέσου γίνεται αλκαλική. Το περιεχόμενο στο σωληνάριο γίνεται πορτοκαλί.
Λειτουργίες
Δεδομένου ότι η ξαντοπρωτεΐνη ονομάζεται ποιοτική αντίδραση σε πρωτεΐνες υπόμε τη δράση του νιτρικού οξέος, τότε η δοκιμή πραγματοποιείται κάτω από τον παρεχόμενο απαγωγέα καπνού. Τηρείτε όλα τα μέτρα ασφαλείας όταν εργάζεστε με συμπυκνωμένες καυστικές ουσίες.
Κατά τη διαδικασία θέρμανσης, το περιεχόμενο του σωλήνα μπορεί να εκτοξευθεί, κάτι που θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τη στερέωσή του στη βάση και την επιλογή κλίσης.
Η λήψη συμπυκνωμένου νιτρικού οξέος και υδροξειδίου του νατρίου πρέπει να γίνεται μόνο με γυάλινη πιπέτα και λαστιχένια λάμπα, απαγορεύεται η πληκτρολόγηση από το στόμα.
Συγκριτική αντίδραση με φαινόλη
Για να επεξηγηθεί η διαδικασία και να επιβεβαιωθεί η παρουσία της φαινυλομάδας, πραγματοποιείται παρόμοια δοκιμή με υδροξυβενζόλιο.
Εισάγετε 2 ml αραιωμένης φαινόλης σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα και, στη συνέχεια, σταδιακά, κατά μήκος του τοιχώματος, προσθέστε 2 ml πυκνού νιτρικού οξέος. Το διάλυμα υποβάλλεται σε θέρμανση, με αποτέλεσμα να κιτρινίζει. Αυτή η αντίδραση είναι ποιοτική για την παρουσία δακτυλίου βενζολίου.
Η διαδικασία νίτρωσης του υδροξυβενζολίου με νιτρικό οξύ συνοδεύεται από το σχηματισμό μίγματος παρανιτροφαινόλης και ορθονιτροφαινόλης σε ποσοστό αναλογίας 15 προς 35.
Σύγκριση ζελατίνης
Για να αποδειχθεί ότι η αντίδραση ξανθοπρωτεΐνης σε μια πρωτεΐνη ανιχνεύει μόνο αμινοξέα με αρωματική δομή, χρησιμοποιούνται πρωτεΐνες που δεν έχουν φαινολική ομάδα.
Εισάγετε διάλυμα ζελατίνης 1% σε ποσότητα 2 ml σε καθαρό δοκιμαστικό σωλήνα. Σε αυτό προστίθενται περίπου 9 σταγόνες πυκνού νιτρικού οξέος. Το προκύπτον μίγμα θερμαίνεται. Το διάλυμα δεν κιτρινίζει, γεγονός που αποδεικνύει την απουσίααμινοξέα με αρωματική δομή. Μερικές φορές παρατηρείται ελαφρύ κιτρίνισμα του μέσου λόγω της παρουσίας ακαθαρσιών πρωτεΐνης.
Χημικές εξισώσεις
Η αντίδραση της ξαντοπρωτεΐνης στις πρωτεΐνες λαμβάνει χώρα σε δύο στάδια. Ο τύπος του πρώτου σταδίου περιγράφει τη διαδικασία νίτρωσης ενός μορίου αμινοξέος χρησιμοποιώντας πυκνό νιτρικό οξύ.
Ένα παράδειγμα είναι η προσθήκη μιας νιτροομάδας στην τυροσίνη για να σχηματιστεί νιτροτυροσίνη και δινιτροτυροσίνη. Στην πρώτη περίπτωση, μια ρίζα NO2 συνδέεται με τον δακτύλιο βενζολίου και στη δεύτερη περίπτωση δύο άτομα υδρογόνου αντικαθίστανται από NO2. Ο χημικός τύπος της αντίδρασης ξανθοπρωτεΐνης αντιπροσωπεύεται από την αλληλεπίδραση της τυροσίνης με το νιτρικό οξύ για να σχηματιστεί ένα μόριο νιτροτυροσίνης.
Η διαδικασία της νίτρωσης συνοδεύεται από τη μετάβαση ενός άχρωμου χρώματος σε κίτρινο τόνο. Κατά τη διεξαγωγή παρόμοιας αντίδρασης με πρωτεΐνες που περιέχουν υπολείμματα αμινοξέων τρυπτοφάνης ή φαινυλαλανίνης, το χρώμα του διαλύματος αλλάζει επίσης.
Στο δεύτερο στάδιο, τα προϊόντα της νίτρωσης του μορίου της τυροσίνης, ιδίως η νιτροτυροσίνη, αλληλεπιδρούν με το αμμώνιο ή το υδροξείδιο του νατρίου. Το αποτέλεσμα είναι άλας νατρίου ή αμμωνίου, το οποίο έχει κίτρινο-πορτοκαλί χρώμα. Αυτή η αντίδραση σχετίζεται με την ικανότητα του μορίου της νιτροτυροσίνης να περάσει στην κινοειδή μορφή. Αργότερα, σχηματίζεται από αυτό ένα άλας νιτρονικού οξέος, το οποίο έχει ένα σύστημα κινόνης διπλών συζευγμένων δεσμών.
Έτσι τελειώνει η αντίδραση της ξανθοπρωτεΐνης στις πρωτεΐνες. Εξίσωση δύοΤο στάδιο παρουσιάζεται παραπάνω.
Αποτελέσματα
Κατά την ανάλυση των υγρών που περιέχονται σε τρεις δοκιμαστικούς σωλήνες, η αραιή φαινόλη χρησιμεύει ως διάλυμα αναφοράς. Ουσίες με δακτύλιο βενζολίου δίνουν μια ποιοτική αντίδραση με νιτρικό οξύ. Ως αποτέλεσμα, το χρώμα του διαλύματος αλλάζει.
Όπως γνωρίζετε, η ζελατίνη περιλαμβάνει κολλαγόνο σε υδρολυμένη μορφή. Αυτή η πρωτεΐνη δεν περιέχει αρωματικά αμινοκαρβοξυλικά οξέα. Κατά την αλληλεπίδραση με οξύ, δεν υπάρχει αλλαγή στο χρώμα του μέσου.
Στον τρίτο δοκιμαστικό σωλήνα, παρατηρείται θετική αντίδραση ξανθοπρωτεΐνης σε πρωτεΐνες. Το συμπέρασμα μπορεί να εξαχθεί ως εξής: όλες οι πρωτεΐνες με αρωματική δομή, είτε πρόκειται για ομάδα φαινυλίου είτε για δακτύλιο ινδόλης, δίνουν μια αλλαγή χρώματος στο διάλυμα. Αυτό οφείλεται στον σχηματισμό κίτρινων νιτροενώσεων.
Η διεξαγωγή μιας χρωματικής αντίδρασης αποδεικνύει την παρουσία μιας ποικιλίας χημικών δομών σε αμινοξέα και πρωτεΐνες. Το παράδειγμα ζελατίνης δείχνει ότι περιέχει αμινοκαρβοξυλικά οξέα που δεν έχουν φαινυλ ομάδα ή κυκλική δομή.
Η αντίδραση της ξαντοπρωτεΐνης μπορεί να εξηγήσει το κιτρίνισμα του δέρματος όταν εφαρμόζεται σε αυτό ισχυρό νιτρικό οξύ. Ο αφρός γάλακτος θα αποκτήσει το ίδιο χρώμα όταν γίνει μια τέτοια ανάλυση με αυτό.
Στην ιατρική εργαστηριακή πρακτική, αυτό το δείγμα χρώματος δεν χρησιμοποιείται για την ανίχνευση πρωτεΐνης στα ούρα. Αυτό οφείλεται στο κίτρινο χρώμα των ούρων.
Η αντίδραση ξαντοπρωτεΐνης χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο για τον ποσοτικό προσδιορισμό αμινοξέων όπως η τρυπτοφάνη και η τυροσίνη σε διάφορες πρωτεΐνες.
