氨基酸和蛋白质性质：有机化学实验技术（第2版）中的实验九

【实验目的】

（1）掌握氨基酸和蛋白质的化学性质。

（2）掌握氨基酸和蛋白质的鉴别方法。

【仪器及药品】

1.仪器

试管、烧杯、酒精灯、试管夹等。

2.药品

0.1%茚三酮的乙醇溶液、1%硫酸铜溶液、蛋白质溶液、浓硝酸、蛋白质-氯化钠溶液、饱和硫酸铵溶液、1%硝酸银溶液、1%醋酸铅溶液、10%三氯乙酸溶液、0.5%磺基水杨酸溶液、1%醋酸溶液、饱和苦味酸溶液、10%氢氧化钠溶液、乙醇、0.5%甘氨酸溶液或味精、鸡蛋等。

【实验内容】

1.茚三酮反应［1］

取2支试管，分别加4滴0.5%甘氨酸溶液和蛋白质溶液［2］，再各加2滴0.1%茚三酮的乙醇溶液，混合均匀后，放在沸水浴中加热，有何现象？

2.二缩脲反应［3］

取1支试管，加几滴蛋白质溶液和15滴10%氢氧化钠溶液，再加2滴1%硫酸铜溶液，振摇试管，有何现象？

3.黄蛋白反应［4］

（1）取1支试管，加蛋白质溶液1 mL，加入浓硝酸5滴，有何现象？将试管放入沸水浴中加热，有何变化？冷却后，再逐滴加入10%氢氧化钠溶液直至反应液呈碱性，这时又有何变化？

（2）剪下实验者本人指甲少许，放入一试管中，再加5～10滴浓硝酸，放置10 min后，观察颜色变化。

4.蛋白质的盐析作用［5］

取1支试管，加5 mL蛋白质-氯化钠溶液［6］和5 mL饱和硫酸铵溶液，混匀。静置10 min，观察球蛋白沉淀析出，过滤，然后在滤液中逐渐加入固体硫酸铵，边加边摇，直至饱和（需硫酸铵1～2 g），此时，清蛋白沉淀析出。

另取1支试管，加2～3 mL水，滴加10滴清蛋白混浊液，摇匀。观察清蛋白混浊液是否变澄清。

5.蛋白质的变性［7］

1）热固

取1支试管，加2 mL蛋白质溶液，然后在沸水浴中加热5～10 min，有何变化？

2）重金属盐沉淀蛋白质［8］

取3支试管，各加入1 mL蛋白质溶液，分别加2滴1%硫酸铜溶液、1%硝酸银溶液和1%醋酸铅溶液，有何现象？用水稀释，观察沉淀能否溶解。

3）有机酸沉淀蛋白质

在2支试管中，各加10滴蛋白质溶液，然后分别加10滴10%三氯乙酸溶液及0.5%磺基水杨酸溶液，观察沉淀析出。

4）生物碱试剂——苦味酸沉淀蛋白质

取1支试管，加入1 mL蛋白质溶液及4～5滴1%醋酸溶液，再加入5～10滴饱和苦味酸溶液［9］，观察现象。(www.xing528.com)

【主要技术与注意事项】

［1］水合茚三酮的结构式为

水合茚三酮反应是氨基酸（脯氨酸和羟脯氨酸除外）和蛋白质共有的反应。反应十分灵敏。还原产物与氨和过量的茚三酮进一步缩合，缩合产物系蓝紫色染料，它可经下列互变反应，再与氨形成烯醇式的铵盐，后者在溶液中解离出阴离子，能使反应液的颜色变深。

除氨基酸、多肽和蛋白质具有茚三酮反应外，氨和许多一级胺化合物也能发生此反应。

α-氨基酸与茚三酮试剂也有显色反应，唯其氧化还原反应中伴随发生脱羧，这与蛋白质不同。

反应在pH=5～7溶液中进行最好。相关反应方程式如下：

茚三酮试剂配制后，要在两天内使用，放置过久易变质失效。

［2］蛋白质溶液：取25 mL鸡蛋清，加100 mL水，搅匀后，用水浸湿的纱布过滤，即得蛋白质溶液。

［3］蛋白质和多肽与铜盐在碱性介质中形成有色配合物。这个反应称为双缩脲反应。产物的颜色与肽键数目有关，例如，二肽——蓝色，三肽——紫色，四肽——红色。

蛋白质在双缩脲反应中常显紫色，这显示氨基酸的基团在蛋白质的分子中较多。显色反应是由于生成了铜的配合物，其组成可能如下：

此反应要避免过量的铜盐，以免形成氢氧化铜沉淀，影响所形成的紫色。

［4］蛋白质分子中若含有苯环，例如含有酪氨酸或色氨酸时，与硝酸作用，可在苯环上引入硝基，使反应液呈鲜黄色。生成的硝基化合物在碱性溶液中变成橙红色，可能是出现了颜色较深的基团，例如蛋白质分子中的酪氨酸在此反应中发生如下变化：

［5］蛋白质盐析的机制可能是蛋白质分子所带的电荷被中和，蛋白质分子被盐脱去水化层。沉淀析出的蛋白质，化学性质未变，降低盐的浓度时，沉淀仍能溶解。

进行盐析时，不同蛋白质需要的盐的浓度不同，这样可以进行蛋白质的分级盐析。

［6］蛋白质-氯化钠溶液的制备：取两个鸡蛋，将蛋清与700 mL蒸馏水及300 mL饱和氯化钠溶液混合均匀，通过数层纱布过滤。蛋白质-氯化钠溶液中含有清蛋白和球蛋白。

［7］加热、过量酸或碱、有机溶剂、振荡、超声波等能使蛋白质发生不可逆的沉淀反应。在这些变化中，蛋白质分子的内部结构，特别是空间结构遭到破坏，失去天然蛋白质原来的性质，沉淀不能溶于原来的溶剂中，这种沉淀反应称为蛋白质的不可逆沉淀反应，也称为蛋白质的变性。

［8］蛋白质遇重金属盐生成难溶于水的化合物。重金属盐沉淀蛋白质的作用是不可逆的，然而由于沉淀上吸附有离子，会使它溶于过量的某些沉淀剂中，所以使用醋酸铅或硫酸铜沉淀蛋白质时，不可过量，否则会引起沉淀的再溶解。

［9］不必多加沉淀剂，因为所有沉淀均能溶于过量的试剂中，生物碱试剂沉淀蛋白质的作用显示蛋白质的分子中有杂环的氨基存在。

【参考学时】

4学时。

【预习要求】

（1）了解氨基酸和蛋白质的结构与化学性质的关系。

（2）了解蛋白质的黄蛋白反应及变性反应。

【实验思考题】

（1）试解释黄蛋白反应中出现的现象。

（2）氨基酸能否发生双缩脲反应？为什么？

（3）为什么鸡蛋清可以用作铅、汞等重金属中毒时的解毒剂？