Μετουσίωση των πρωτεϊνών

 

 

Μετουσίωση των πρωτεϊνών Β’ γενικής Παιδείας

 

ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΚΑΙ ΜΕΤΟΥΣΙΩΣΗ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ

Μιχαήλ Ανδριώτης Νέστωρ Δούρας

Βιολόγος Βιολόγος

 

Α. ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΙΝΩΝ

 

ΛΙΓΑ ΛΟΓΙΑ

Οι πρωτεΐνες είναι μεγάλες και πολύπλοκες οργανικές ενώσεις τις οποίες μερικές φορές μπορούμε να τις χαρακτηρίσουμε σαν <<δομικά υλικά>>. Στον άνθρωπο για παράδειγμα, η κερατίνη είναι η πρωτεΐνη των τριχών και των ονύχων, το δε κολλαγόνο είναι η πρωτεΐνη που συναντάται σε όλους τους τύπους του συνδετικού ιστού ( χονδρικός ιστός, οστά τένοντες). Οι μύες περιέχουν πρωτεΐνες, την ακτίνη και μυοσίνη , που παρέχουν την ικανότητα στους μύες να συστέλλονται. Μερικές πρωτεΐνες λειτουργούν σαν ένζυμα. Τα ένζυμα είναι οργανικοί καταλύτες γιατί επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις που γίνονται στους ζωντανούς οργανισμούς. Τα ένζυμα εργάζονται με τέτοια ταχύτητα ώστε μία αντίδραση που για να πραγματοποιηθεί θα απαιτούσε αρκετές ώρες ή μέρες , με την παρουσία του ενζύμου χρειάζεται κλάσμα του δευτερολέπτου.

Οι δομικοί λίθοι (τα μονομερή)των πρωτεϊνών είναι τα αμινοξέα. Έχουν προσδιοριστεί πάνω από 170 αμινοξέα, από τα οποία μόνο 20 αποτελούν τα συστατικά των πρωτεϊνών.

Τα διαδοχικά αμινοξέα συνδέονται μεταξύ τους με πεπτιδικό δεσμό και σχηματίζουν πολυπεπτιδικές αλυσίδες.

 

Κάθε πολυπεπτιδική αλυσίδα μπορεί να περιέχει πάνω από 1000 αμινοξέα.

Μία πρωτεΐνη μπορεί να αποτελείται από μία (όπως τα ένζυμα) ή περισσότερες πολυπεπτιδικές αλυσίδες (όπως η αιμοσφαιρίνη, τα αντισώματα).

Η ποικιλία των πρωτεϊνών είναι τεράστια . Αυτό οφείλεται στο ότι δύο πρωτεΐνες μπορεί να διαφέρουν μεταξύ τους δομικά ή λειτουργικά είτε γιατί έχουν διαφορετική αλληλουχία των αμινοξέων, είτε γιατί έχουν διαφορετικό αριθμό αμινοξέων, είτε γιατί τα αμινοξέα κατανέμονται σε δύο ή περισσότερες πολυπεπτιδικές αλυσίδες, είτε γιατί η διάταξή τους στο χώρο είναι διαφορετική.

Το τελικό σχήμα των πρωτεϊνών μπορεί να είναι σφαιρικό ή ινώδες. Οι σφαιρικές πρωτεΐνες, όπως η ωολευκοματίνη στο ασπράδι του αυγού, οι πρωτεΐνες του γάλακτος, του ορρού του αίματος, τα περισσότερα ένζυμα , είναι διαλυτές στο νερό.

Οι ινώδεις πρωτεΐνες, όπως το κολλαγόνο του συνδετικού ιστού, οι κερατίνες των τριχών και των ονύχων, είναι αδιάλυτες στο νερό.

Η τεχνική που θα εφαρμόσουμε για την ανίχνευση των πρωτεϊνών στηρίζεται στην ιδιότητα που έχουν τα πεπτίδια να αντιδρούν σε αλκαλικό περιβάλλον με τα ιόντα Cu++ και να σχηματίζουν σύμπλοκες ενώσεις με χαρακτηριστικό <<μενεξεδί>> χρώμα.

 

ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ

  1. Πέντε δοκιμαστικοί σωλήνες
  2. Στατώ δοκιμαστικών σωλήνων
  3. Ποτήρι ζέσεως των 250ml
  4. Υδροβολέας με απιονισμένο νερό
  5. Ογκομετρικός κύλινδρος των 10ml
  6. Πλαστικό μαχαιρίδιο
  7. Αυτοκόλλητες ετικέτες
  8. Διάλυμα ΝαΟΗ 0,1Μ
  9. Διάλυμα CuSO4
  10. Πεψίνη
  11. Ασπράδι αυγού
  12. Γάλα παστεριωμένο

 

ΠΟΡΕΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

  1. Σε στατώ δοκιμαστικών σωλήνων, αριθμούμε 5 δοκιμαστικούς σωλήνες.
  2. Στο σωλήνα 1 διαλύουμε μικρή ποσότητα πεψίνης σε 3ml περίπου νερό και αναδεύουμε μέχρι να διαλυθεί πλήρως η πεψίνη. Στη συνέχεια προσθέτουμε 1ml διαλύματος ΝαΟΗ 0,1Μ και αναδεύουμε. Προσθέτουμε 2-3 σταγόνες ση υδατικού διαλύματος CuSO4. Τότε στο διάλυμα εμφανίζεται ένα μενεξεδί χρώμα.
  3. Στους σωλήνες 2,3,4,5 ο καθηγητής σας έχει προσθέσει 3ml άγνωστης ουσίας. Να ανιχνεύσετε ποιοι από τους σωλήνες περιέχουν πρωτεΐνες.
  4. Να καταγράψετε τις μετρήσεις σας στον Πίνακα 1

ΠΙΝΑΚΑΣ 1

Α/Α

Προσθήκη ΝαΟΗ (ml)

Προσθήκη CuSO4(ml)

Αντίδραση (+ ή - )*

1

πεψίνη

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

4

 

 

 

 

5

 

 

 

 

* Στην τελευταία στήλη θα σημειώσετε το σύμβολο(+) , στην περίπτωση που στο σωλήνα ανιχνεύσετε πρωτεΐνη, και το σύμβολο(-) όταν στο σωλήνα δεν υπάρχει πρωτεΐνη

 

Β. ΜΕΤΟΥΣΙΩΣΗ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΙΝΩΝ

 

ΛΙΓΑ ΛΟΓΙΑ

Το ασπράδι του αυγού , όταν θερμανθεί σκληραίνει.. Με τη θερμότητα σπάζουν κάποιοι δεσμοί που συνδέουν τα μονομερή της πρωτεΐνης του αυγού ( της ωολευκωματίνης) και προκαλείται τυχαίος σχηματισμός κάποιων άλλων δεσμών. Αποτέλεσμα είναι η πρωτεΐνη να χάσει το κανονικό της σχήμα . Και επειδή το σχήμα της πρωτεΐνης έχει σχέση με τη λειτουργία της , χάνοντας το κανονικό της σχήμα , χάνει και την λειτουργία της.

Παρόμοιο φαινόμενο αλλαγής της δομής και λειτουργίας των πρωτεϊνών παρατηρούμε με την προσθήκη οξέος στο γάλα.

Έτσι λοιπόν μεταβολές της θερμοκρασίας ή του ρΗ μπορούν να σπάσουν τέτοιους δεσμούς με αποτέλεσμα την τροποποίηση της δομής των πρωτεϊνών ή με άλλα λόγια τη μετουσίωση των πρωτεϊνών.

ΟΡΓΑΝΑ ΚΑΙ ΥΛΙΚΑ

  1. Πέντε δοκιμαστικούς σωλήνες
  2. Στατώ δοκιμαστικών σωλήνων
  3. Υδατόλουτρο
  4. Μεταλλικό μπρίκι
  5. Λεμόνι
  6. Γάλα
  7. Ασπράδι αυγού

 

ΠΟΡΕΙΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

  1. Σε στατώ δοκιμαστικών σωλήνων αριθμούμε 3 δοκιμαστικούς σωλήνες .
  2. Στον σωλήνα 1 προσθέτουμε περίπου 3ml γάλα.
  3. Στους σωλήνες 2 και 3 προσθέτουμε περίπου 3ml ασπράδι αυγού. Αναδεύουμε καλά το μίγμα.
  4. Στους σωλήνες 1 και 2 προσθέτουμε μερικές σταγόνες λεμονιού ή HCl 1Μ ή ξύδι και αναδεύουμε .
  5. Τον σωλήνα 3 θερμαίνουμε σε υδατόλουτρο στους 700C-800C.
  6. Σε μεταλλικό μπρίκι θερμαίνουμε γάλα μέχρι βρασμού. Μετά το βρασμό θα παρατηρήσουμε το σχηματισμό ιζήματος .

 

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ:

1. Να συμπληρώσετε τον Πίνακα 2

ΠΙΝΑΚΑΣ 2

 

Α/Α

ΟΥΣΙΕΣ

ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ

ΤΙ ΠΑΡΑΤΗΡΕΊΤΕ

ΟΝΟΜΑΣΙΑ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ

ΠΟΥ ΟΦΕΙΛΕΤΑΙ

1

Γάλα

 

 

 

 

 

 

2

Ασπράδι αυγού

 

 

 

 

 

 

 

3

Ασπράδι αυγού

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Πώς σχηματίστηκε το ίζημα στο μπρίκι . ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………….

 

3. Πολλές φορές το καλοκαίρι διαπιστώνουμε ότι το γάλα που αγοράσαμε είναι χαλασμένο <<κομμένο>>. Με δεδομένο ότι στο γάλα αυτό αναπτύχθηκαν μικροοργανισμοί (βακτήρια).

Α) Να προσδιορίσετε το είδος της παραγόμενης ουσίας από τα βακτήρια που <<έκοψε >> το γάλα.

Β) Να ονομάσετε το φαινόμενο στο οποίο οφείλεται το <<κόψιμο >> του γάλακτος.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ΟΔΗΓΙΕΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗ

Η άσκηση αυτή ,όπως συντάχθηκε απαιτεί πολλούς δοκιμαστικούς σωλήνες και μερικά υλικά καθημερινής χρήσης.

1. Θα πρέπει λοιπόν για να μην ταλαιπωρείστε με το πλύσιμο των υαλίνων συσκευών να μάθετε τους μαθητές να πλένουν σωστά. Το πλύσιμο είναι η βασικότερη εργαστηριακή τεχνική που πρέπει να γνωρίζουμε. ( Βλέπε φύλλο εργασίας που σας έχω στείλει με τίτλο <<Γνωριμία με το εργαστήριο>>). Καλό θα είναι να προμηθευτούν όλα τα σχολικά εργαστήρια υγρό σαπούνι και πιατοθήκες για κάθε νεροχύτη.

2. Παραλαβή λευκωματίνης αυγού. Ανοίγουμε δύο τρύπες στους πόλους του αυγού και αφήνουμε λίγο ασπράδι να χυθεί μέσα σε ένα ποτήρι ζέσεως των 200ml στο οποίο έχουμε προσθέσει περίπου 40-50ml νερό . Στη συνέχεια αναδεύουμε καλά . Από το ποτήρι ζέσεως μοιράζουμε ανά 3ml περίπου στους δοκιμαστικούς σωλήνες που θα δουλέψουμε το πείραμά μας.

3. Παρασκευή διαλύματος ΝαΟΗ 0,1Μ Διαλύουμε 0,4 g ΝαΟΗ σε 100ml απιονισμένο νερό. Αφού διαλυθεί καλά το φυλάσσουμε σε πλαστικά φιαλίδια στα οποία κολλάμε μία αυτοκόλλητη ετικέτα με την ονομασία του διαλύματος.

4. Παρασκευή διαλύματος CuSO4 Για την παρασκευή αυτού του διαλύματος ακολουθούμε την εξής πορεία.

Α) Παρασκευή μητρικού διαλύματος CuSO4. Διαλύουμε 15,9g CuSO4.5Η2Ο σε 100ml απιονισμένο νερό. Αναδεύουμε για αρκετή ώρα να διαλυθεί πλήρως ο CuSO4.5Η2Ο . Μεταφέρουμε σε πλαστικό φιαλίδιο το διάλυμα και κολλάμε σ΄αυτό αυτοκόλλητη ταινία με την ονομασία του διαλύματος.

Β) Παρασκευή προτύπου διαλύματος CuSO4 . Για την παρασκευή του προτύπου διαλύματος αραιώνουμε 19ml από το μητρικό διάλυμα με απιονισμένο νερό μέχρι την ένδειξη 100ml. Μεταφέρουμε το διάλυμα σε άλλο πλαστικό φιαλίδιο και κολλάμε αυτοκόλλητη ταινία με την ονομασία του διαλύματος.

ΠΡΟΣΟΧΗ Στα πειράματα ανίχνευσης των πρωτεϊνών χρησιμοποιούμε πάντοτε το πρότυπο διάλυμα CuSO4.

Κάθε φορά που μας εξαντλείται το πρότυπο διάλυμα θα παίρνουμε 19ml από το μητρικό διάλυμα και θα το αραιώνουμε με νερό μέχρι την ένδειξη 100ml.

5. H ΠΕΨΙΝΗ υπάρχει σε όλα τα οργανωμένα εργαστήρια των Λυκείων. Το ένζυμο αυτό θα το βρείτε σε ένα μικρό γυάλινο φιαλίδιο. Για την ανίχνευσή της πρωτεΐνης αυτής θα χρησιμοποιήσετε μία ελάχιστη ποσότητα από αυτό το ένζυμο. Η ποσότητα της πεψίνης μόλις που θα καλύπτει τη μύτη του πλαστικού μαχαιριδίου που θα χρησιμοποιήσουμε για την παραλαβή του. Διαλύουμε την πεψίνη σε 3ml απιονισμένο νερό.

6. Το Γάλα καλό θα είναι να προτιμήσετε να έχει λίγα λιπαρά. Για την ανίχνευση των πρωτεϊνών του γάλακτος σε κάθε δοκιμαστικό σωλήνα προσθέτουμε 0,5-1ml γάλα και το αραιώνουμε με 2ml απιονισμένο νερό. Στο πείραμα της μετουσίωσης δεν αραιώνουμε το γάλα.

 

 

ΣΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΗΣ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ. (ΠΙΝΑΚΑΣ 1)

Τοποθετούμε σε στατώ δοκιμαστικών σωλήνων 5 δοκιμαστικούς σωλήνες

  • Στο σωλήνα 1 προσθέτουμε την πεψίνη σε πάρα πολύ μικρή ποσότητα και την διαλύουμε καλά σε 3ml απιονισμένο νερό.
  • Στο σωλήνα 2 προσθέτουμε 0,5-1ml γάλα αραιωμένο με περίπου 2 ml απιονισμένο νερό.
  • Στο σωλήνα 3 προσθέτουμε 3ml ζαχαρόνερο.
  • Στο σωλήνα 4 προσθέτουμε 1ml ασπράδι του αυγού αραιωμένο με 2 ml νερό.
  • Στον σωλήνα 5 προσθέτουμε 3ml προτύπου διαλύματος CuSO4

Ο σωλήνας 1 είναι ο μάρτυρας για το θετικό αποτέλεσμα της αντίδρασης ανίχνευσής των πρωτεϊνών και ο σωλήνας 5 είναι ο μάρτυρας για το αρνητικό αποτέλεσμα της αντίδρασης ανίχνευσης των πρωτεϊνών.

Κάλο θα είναι η προσθήκη των προς ανίχνευση διαλυμάτων στους δοκιμαστικούς σωλήνες να έχει γίνει πριν από την έναρξη του μαθήματος.

Μπορούμε να σκεφθούμε και να επιλέξουμε οποιουσδήποτε άλλους συνδυασμούς ουσιών.

ΣΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΗΣ ΜΕΤΟΥΣΙΩΣΗΣ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ

1. Για τον παράγοντα ρΗ Θα χρησιμοποιήσουμε σταγόνες λεμονιού ή ξύδι

2. Για τον παράγοντα θερμοκρασία θα χρησιμοποιήσουμε το υδατόλουτρο στους 70-800C. Μέσα στο υδατόλουτρο οι μαθητές θα θερμάνουν το σωλήνα 3 (ΠΙΝΑΚΑΣ 2)

3. Το ασπράδι του αυγού δεν το αραιώνουμε με νερό.

4. Το γάλα δεν το αραιώνουμε με νερό

5. Στο μπρίκι η ποσότητα του γάλακτος δεν χρειάζεται να ξεπερνά τα 10-15ml. H θέρμανση είναι προτιμότερο να γίνει σε λύχνο μόνο από τον καθηγητή. ΠΡΟΣΟΧΗ Μην κάψετε το ίζημα

Ο ΠΑΓΚΟΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΜΑΘΗΤΗ θα έχει

  • ένα φύλλο διηθητικού χάρτου, πάνω στο ποίο θα έχουν τοποθετηθεί ένα στατώ με 8 δοκιμαστικούς σωλήνες ,
  • πλαστικό φιαλίδιο με διάλυμα ΝαΟΗ 0,1Μ,
  • πλαστικό φιαλίδιο με πρότυπο διάλυμα CuSO4 και
  • λεμόνι ή διάλυμα HCl 1Μ.

 

ΕΡΩΤΗΣΗ 2 ΦΥΛΛΟΥ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Οι μαθητές πρέπει να θυμηθούν τους παράγοντες που προκαλούν τη μετουσίωση των πρωτεϊνών και να πουν ότι το ίζημα στο μπρίκι περιέχει μετουσιωμένη πρωτεΐνη.

ΕΡΩΤΗΣΗ 3 ΦΥΛΛΟΥ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Η απάντηση είναι ότι η παραγόμενη ουσία είναι κάποιο οξύ που παράγεται με τις ζυμώσεις των βακτηρίων που αναπτύσσονται στο γάλα. Το οξύ αυτό μετουσιώνει τις πρωτεΐνες του γάλακτος. Αποτέλεσμα είναι να τροποποιείται η δομή των πρωτεϊνών και η διατάξή τους στο χώρο του γάλακτος, επειδή κάποιοι δεσμοί των πρωτεϊνών έσπασαν και σχηματίστηκαν κάποιοι άλλοι που δεν είναι φιλικοί με το νερό του γάλακτος.

 


Ε.Κ.Φ.Ε. Καρδίτσας Σερ. Μπίτσιος τηλ. 2441 079 170 - 1 fax: 2441 079 172 e-mail: Αυτή η διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου προστατεύεται από τους αυτοματισμούς αποστολέων ανεπιθύμητων μηνυμάτων. Χρειάζεται να ενεργοποιήσετε τη JavaScript για να μπορέσετε να τη δείτε. website: http://ekfe.kar.sch.gr

Το υλικό της σελίδας σε αρχεία για αποθήκευση: 1. Οδηγός ΕΚΦΕ (doc) 2. Εικόνες

~~~~ Μετρητής Επισκέψεων ~~~~
Σήμερα65
Χθές231
Αυτή την εβδομάδα736
Αυτό το μήνα4408
Συνολικά230618

2
Online Επισκέπτες

Πέμπτη, 19 Οκτώβριος 2017