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双甘肽试剂检测蛋白质的原理
2022-01-19

摘要:以甘油二酯、缩二脲和蛋白质为实验材料,探讨了缩二脲试剂检测蛋白质的原理,同时对缩二脲和缩二脲试剂进行了区分。

关键词:缩二脲试剂 蛋白质 实验原理

一、话题分析

(一)教科书分析

“检测生物组织中的碳水化合物、脂肪和蛋白质”是人民教育版教材《生物必修1》第2章的内容,也是高中生物第一个生物化学实验。良好的科学探究质量的重要实验。

(二)研究分析

教学对象为一年级学生,初中阶段已掌握基本实验技能,但能力和技能有待进一步提高,在高中阶段进行更深层次的探索。在这个实验之前,学生们已经研究了细胞中的化合物。实验过程中,教师有意识地引导学生注意辨别同一物质颜色的明显差异。据此,学生推测检测到的物质是被识别的物质内容不同。

(三)目标分析

1.通过对实验结果的观察和对比分析,可以从结构和功能的角度解释双缩脲试剂用于蛋白质检测的原理,认识到灭活的蛋白质破坏了空间结构,因此失去了它的功能。原创活动。(人生观)

2.能够根据教材要求的实验设计相关实验,树立科学探究意识,掌握生化实验定量分析的基本方法。(科学探究)

3.可以分析生物组织中蛋白质的大致含量,为日常均衡健康饮食营养提出宝贵建议。(社会责任感)

二、实验教学内容

(一)使用设备

缩二脲试剂、蛋清、奶粉、甘油二酯、缩二脲、试管、试管架、烧杯、量筒、滴管、酒精灯、铁丝网、三脚架等。

(二)实验原理

在碱性溶液(NaOH)中,缩二脲(H2NOC-NH-CONH2)可以与Cu2+相互作用形成紫色或紫红色的络合物。这种反应称为缩二脲反应。因为蛋白质分子中含有许多类似于缩二脲结构。因此蛋白质可以与缩二脲试剂发生显色反应。缩二脲反应主要涉及肽键,受蛋白质特异性影响较小,与蛋白质分子中所含肽键的数量相似。肽键有一定的关系,肽键的个数越多,颜色越深,因此可以通过缩二脲试剂的反应对蛋白质进行定量分析。

(三)实验改进点

通过比较不同浓度的蛋清、煮蛋清、缩二脲、双缩水甘油醚、奶粉和不同稀释梯度的蛋清液的缩二脲试剂反应,帮助学生深入了解缩二脲试剂检测蛋白质的原理缩二脲和缩二脲试剂。

(四)实验主要内容

为保证每管加入的试剂反应时间尽可能一致,实验分为三组:第一组比较甘油二酯、缩二脲、蛋清、煮蛋清和牛奶的色差粉末; 第二组用不同浓度梯度的奶粉配制;第三组与相同稀释比例的奶粉溶液和蛋清溶液进行比较。通过对各组实验结果的观察和分析,在第一组结果中,发现除甘油二酯外没有紫色反应,其他几个试管也出现紫色反应,但颜色深浅存在差异。经验证,缩二脲试剂可与缩二脲反应,活性和灭活的蛋白质样品会产生紫色结果,但不会与甘油二酯发生紫色反应。在相同稀释度下,煮熟和未煮熟的蛋白的结果没有显着差异。虽然煮沸灭活的蛋白质的空间结构被破坏,但肽键没有断裂。进一步证实缩二脲试剂检测的原理本质上与蛋白质无关,但更准确的说是检测肽键的有无,能够进行缩二脲反应的化合物应该含有两个或两个以上肽键。第二组结果,对比不同浓度梯度的奶粉,可以看出随着奶粉稀释度的增加,颜色逐渐变浅,因此推断双缩脲试剂可以定量测定蛋白质。当然,我们可以看到,由于奶粉本身溶解后呈乳白色,不透明,浓度较高的奶粉显色效果并不明显。第三组结果表明,随着稀释倍数的增加,不同稀释梯度的奶粉溶液和不同稀释梯度的蛋清溶液逐渐呈现出明显的颜色递减梯度变化。同时可以看出,相同稀释比例下的奶粉和蛋清液的结果还是有很大差异的,说明不同的物质含有不同的蛋白质含量。可以看出,由于奶粉本身溶解后呈乳白色,不透明,浓度较高的奶粉显色效果不明显。第三组结果表明,随着稀释倍数的增加,不同稀释梯度的奶粉溶液和不同稀释梯度的蛋清溶液逐渐呈现出明显的颜色递减梯度变化。同时可以看出,相同稀释比例下的奶粉和蛋清液的结果还是有很大差异的,说明不同的物质含有不同的蛋白质含量。可以看出,由于奶粉本身溶解后呈乳白色,不透明,浓度较高的奶粉显色效果不明显。第三组结果表明,随着稀释倍数的增加,不同稀释梯度的奶粉溶液和不同稀释梯度的蛋清溶液逐渐呈现出明显的颜色递减梯度变化。同时可以看出,相同稀释比例下的奶粉和蛋清液的结果还是有很大差异的,说明不同的物质含有不同的蛋白质含量。第三组结果表明,随着稀释倍数的增加,不同稀释梯度的奶粉溶液和不同稀释梯度的蛋清溶液逐渐呈现出明显的颜色递减梯度变化。同时可以看出,相同稀释比例下的奶粉和蛋清液的结果还是有很大差异的,说明不同的物质含有不同的蛋白质含量。第三组结果表明,随着稀释倍数的增加,不同稀释梯度的奶粉溶液和不同稀释梯度的蛋清溶液逐渐呈现出明显的颜色递减梯度变化。同时可以看出,相同稀释比例下的奶粉和蛋清液的结果还是有很大差异的,说明不同的物质含有不同的蛋白质含量。

三、实验效果评估

(一)让同学们深入了解缩二脲试剂检测蛋白质的原理

每种蛋白质都具有特定的生物学功能,这主要取决于其特定的结构。煮沸的蛋白质破坏了空间结构,因此它永久失去了原来的活性。但失活的蛋白肽键不受影响,仍可与缩二脲反应生成紫色。通过比较活性蛋白质和煮沸灭活蛋白质的反应结果,学生可以深入了解缩二脲试剂如何检测蛋白质,因为铜离子与肽键而不是与蛋白质本身发生反应。

(二)让学生了解蛋白质定量分析用凯氏定氮法和缩二脲法的区别

凯氏定氮法是测定奶粉中蛋白质含量的国标方法双甘肽,但操作繁琐费时,蛋白质含量是通过测定N含量来计算的。有人利用凯氏定氮法的缺点,在奶粉中添加尿素、硫酸铵、三聚氰胺等含氮化合物,造成蛋白质含量虚高,导致奶粉出现问题。为了弥补上述方法的不足,可采用缩二脲试剂直接定量分析蛋白质。由于蛋白质和缩二脲试剂的显色反应强度与一定浓度范围内的蛋白质含量成正比,因此可以通过与相同处理的蛋白质标准溶液比较得到蛋白质含量。

(三)实验教学特色

通过比较相同稀释比例的奶粉和蛋清的缩二脲反应,培养和影响学生的营养价值,体现应用科技解决生活实际问题的目的。从本次实验的奶粉结果中,学生可以体会到本课的定量检测对于开展科学研究和解决生活中的问题具有重要意义。将学习内容与实际生活紧密结合,让学生深刻体会科技的价值;引导学生承担社会责任,重视科学进步。

参考

[1] 朱政伟,赵占良。生物必修1 - 分子和细胞。第二版[M].北京:人民教育出版社,2007:104-105.

[2] 陈宁清,郑思雨。双缩脲试剂在蛋白质检测中的应用研究[J]. 中国医疗器械杂志, 2014, 38 (6): 458-460.


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