Weird Science

Białko - budulec życia

Poniższy arty­kuł został opu­bli­ko­wany pier­wot­nie w cza­so­pi­śmie dla nau­czy­cieli Bio­lo­gia w Szkole (2/2017):

Ilustracja

Ples M., Białko - budu­lec życia, Bio­lo­gia w Szkole, 2 (2017), Forum Media Pol­ska Sp. z o.o., str. 54-60

Inte­re­su­jące jest, że mimo tysięcy lat roz­woju kul­tury i nie­zli­czo­nych wysiłków filo­zo­fów oraz nau­kow­ców w dal­szym ciągu nie udało się sfor­mu­ło­wać nie budzącej wąt­pli­wo­ści defi­ni­cji tak ważn­ego, przy­najm­niej z naszego punktu widze­nia zja­wi­ska, jakim jest życie.

Naj­czę­ściej pojęcie życia okre­śla się na dwa, wza­jem­nie uzu­pełn­ia­jące się spo­soby. Po pierw­sze defi­niuje się je jako zespół tzw. pro­ce­sów życio­wych, będących wysoko zor­ga­ni­zo­wa­nym zbio­rem prze­mian fizycz­nych i reak­cji che­micz­nych. Zacho­dzą one w ukła­dach nazy­wa­nych orga­ni­zmami i otwar­tych z punktu widze­nia ter­mo­dy­na­miki, tj. zdol­nych zarówno do wymiany mate­rii, jak i ener­gii z oto­cze­niem. Orga­ni­zmy są zbu­do­wane hie­rar­chicz­nie, skła­dają się z różnej liczby komórek (co najm­niej z jed­nej) i uczest­ni­czą w często bar­dzo zło­żo­nych pro­ce­sach bio­lo­gicz­nych [1]. Po dru­gie, życie defi­niuje się jako wła­ści­wość swo­i­stą dla ukła­dów, w których zacho­dzą wspom­niane uprzed­nio pro­cesy [2].

Zasta­na­wia­jąc się nad defi­ni­cją życia zwy­kle dosyć szybko napo­ty­kamy pewien istotny pro­blem. Życie po czę­ści jest pro­ce­sem, a nie tylko pewną cechą skom­pli­ko­wa­nych ukła­dów fizy­ko­che­micz­nych. Dodat­kowo defi­ni­cja życia powinna być wystar­cza­jąco ogólna, tak by można było w niej skla­sy­fi­ko­wać wszyst­kie znane nam orga­ni­zmy żywe, które są prze­cież tak różn­o­rodne [3].

Życie możemy też zde­fi­nio­wać opi­sowo jako wła­ści­wość układu (orga­ni­zmu), który wyka­zuje następu­jące cechy [4]:

Zau­ważmy, że według tej defi­ni­cji np. wirusy, cho­ciaż wyka­zują pewne cechy istot żywych (np. zdol­ność do powie­la­nia się i adap­ta­cji) to jed­nak nie są one orga­ni­zmami żywymi, ponie­waż nie posia­dają budowy komór­ko­wej i nie pro­wa­dzą wła­snych pro­ce­sów meta­bo­licz­nych.

Cza­sem sto­suje się też reduk­cjo­ni­styczną defi­ni­cję życia, mówiącą, że życie jest sys­te­mem albo zbio­rem ele­men­tów zdol­nych do ewo­lu­cji w sen­sie bio­lo­gicz­nym. Niek­tórzy bada­cze zarzu­cają jej jed­nak prze­sadną ogól­n­ość, ponie­waż w jej myśl żywe są np. niek­tóre pro­gramy kom­pu­te­rowe. Dobrym przy­kła­dem jest tutaj sys­tem Tierra [5].

Wszyst­kie orga­ni­zmy żywe, jakie znamy mają w zasa­dzie podobny skład che­miczny. Naj­ważn­iej­szymi pier­wiast­kami koniecz­nymi do ist­nie­nia ziem­skiego życia są węgiel C, wodór H, azot N, tlen O, fos­for P oraz siarka S. Razem two­rzą różn­ego rodzaju związki orga­niczne potrzebne do życia, m.in. kwasy nukle­i­nowe, cukry i tłusz­cze. Rów­nie ważną klasą sub­stan­cji są tutaj białka nazy­wane też pro­te­i­nami.

W niniej­szym arty­kule chciałbym przy­bli­żyć sza­now­nemu Czy­tel­ni­kowi pewne zagad­nie­nia na temat zna­cze­nia bia­łek, ich budowy i pro­stych spo­so­bów wykry­wa­nia obec­no­ści tych sub­stan­cji w mate­riale bio­lo­gicz­nym.

Białka – nie­zwy­kłe sub­stan­cje

Białka są wiel­ko­cząstecz­ko­wymi bio­po­li­me­rami czy raczej bio­po­li­kon­den­sa­tami zbu­do­wa­nymi z reszt ami­no­kwa­sów połączo­nych ze sobą wiąza­niami pep­ty­do­wymi -CONH- (Rys.1).

Ilustracja
Rys.1 – Budowa wiąza­nia pep­ty­do­wego; R, R' – reszty ami­no­kwa­sów

Wiąza­nie pep­ty­dowe łączy grupę α-ami­nową jed­nego ami­no­kwasu z grupą α-kar­bok­sy­lową dru­giego ami­no­kwasu.

Ami­no­kwasy będące ele­men­tami skła­do­wymi bia­łek są grupą orga­nicz­nych związ­ków che­micz­nych zawie­ra­jących zasa­dową grupę ami­nową oraz kwa­sową grupę kar­bok­sy­lową [6]. W skład natu­ral­nych bia­łek wcho­dzi 20 ami­no­kwa­sów: ala­nina, argi­nina, aspa­ra­gina, cyste­ina, feny­lo­a­la­nina, gli­cyna, glu­ta­mina, histy­dyna, izo­leu­cyna, kwas aspa­ra­gi­nowy, kwas glu­ta­mi­nowy, leu­cyna, lizyna, metio­nina, pro­lina, seryna, tre­o­nina, tryp­to­fan, tyro­zyna i walina.

Zwy­kle liczba reszt ami­no­kwa­so­wych poje­dyn­czego łańc­u­cha białk­o­wego jest więk­sza niż 100. Cza­sem białko bywa zbu­do­wane z wielu łańc­u­chów nazy­wa­nych pod­jed­nost­kami.

Syn­teza bia­łek odbywa się w komór­kach przy udziale spe­cja­li­zo­wa­nych struk­tur - rybo­so­mów [7].

Struk­turę białka można opi­sy­wać na czte­rech hie­rar­chicz­nych pozio­mach:

Funk­cje bia­łek są bar­dzo różn­o­rodne. Niek­tóre z nich są sub­stan­cjami budul­co­wymi, pełnią więc funk­cję struk­tu­ralną. Wspom­nieć tu należy nie tylko o budu­jących okre­ślone struk­tury kera­ty­nie, ela­sty­nie i kola­ge­nie, ale także np. o odpo­wia­da­jących za przy­le­ga­nie do sie­bie komórek kadhe­ry­nach. Inne, jak wcho­dzące w skład mięśni aktyna i mio­zyna, umożl­i­wiają upo­rząd­ko­wany ruch orga­ni­zmu. Za tran­s­port okre­ślo­nych sub­stan­cji w obrębie orga­ni­zmu odpo­wiada np. hemo­glo­bina i trans­fer­ryna, za odpo­wiedź immu­no­lo­giczną nato­miast m.in. immu­no­glo­bu­liny. Bar­dzo ważnym obsza­rem dzia­ła­nia bia­łek jest sze­roko pojęta regu­la­cja pro­ce­sów bio­che­micz­nych zacho­dzących w orga­ni­zmie, od zmian w prze­pusz­czal­no­ści błon bio­lo­gicz­nych, aż po regu­la­cję wzro­stu i różn­i­co­wa­nia. Nie­o­ce­niony jest tu udział enzy­mów, będących bio­lo­gicz­nymi kata­li­za­to­rami. Wyka­zują one zdol­ność do przy­spie­sza­nia różn­o­rod­nych reak­cji, sta­no­wiących che­miczną stroną zja­wi­ska nazy­wa­nego przez nas życiem [8].

Białka występują pow­szech­nie w świe­cie mate­rii oży­wio­nej. Jak jed­nak wyka­zać ich obec­ność i spe­cy­ficzne wła­ści­wo­ści? Na szczę­ście ist­nieje wiele metod – w następ­nym roz­dziale posta­ram się przy­bli­żyć kilka z nich. Sta­ra­łem się doko­nać takiego wyboru, by nie wyma­gały one spe­cjal­nego sprzętu ani dro­gich odczyn­ni­ków.

Wykry­wamy białka i ami­no­kwasy

Chcąc przy­stąpić do doświad­czeń musimy się zao­pa­trzyć w wygodne źródło białka. Odpo­wied­nia będzie tu owo­al­bu­mina występu­jąca w jajach, np. kurzych. Do doświad­cze­nia należy więc białko jaja kurzego roz­cieńczyć wodą desty­lo­waną około dzie­sięcio­krot­nie i prze­sączyć. Pow­stały roz­twór jest lekko żółt­awy (Fot.1) i nie można go zbyt długo prze­cho­wy­wać.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.1 – Roz­twór białka jaja kurzego wyko­rzy­stany w doświad­cze­niach

Prze­nie­śmy nieco roz­tworu białka do pro­bówki (Fot.2). Dla uwi­docz­nie­nia ocze­ki­wa­nych zmian pro­bówkę naj­le­piej umie­ścić na ciem­nym tle.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.2 – Roz­twór białka w pro­bówce

Do pro­bówki należy następ­nie dodać kilka kro­pli alko­holu ety­lo­wego C2H5OH o stęże­niu przy­najm­niej 70% i zamie­szać. Efekt jest natych­mia­stowy – próbka białka męt­nieje (Fot.3).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.3 – Roz­twór białka; widoczne zmęt­nie­nie

Jeśli zde­kan­tu­jemy lub odsączymy osad i prze­nie­siemy go do wody desty­lo­wa­nej, to nie nastąpi ponowne jego roz­pusz­cze­nie. Obser­wo­wana zmiana jest więc nie­o­dw­ra­calna.

Obser­wo­wane zja­wi­sko jest nazy­wane dena­tu­ra­cją białka. Polega ona na pow­sta­niu pod wpły­wem pew­nych czyn­ni­ków zmian w II-, III- i IV-rzędo­wej struk­tu­rze bia­łek, przy zacho­wa­niu ich sekwen­cji ami­no­kwa­so­wej. Zmia­nie ule­gają wła­ści­wo­ści che­miczne i fizyczne białka, m.in. jego roz­pusz­czal­ność. Obser­wuje się wtedy często pro­cesy agre­ga­cji i wytrąca­nia, co zano­to­wa­li­śmy wła­śnie w tym przy­padku.

Czyn­niki dena­tu­ru­jące mogą być zarówno pocho­dze­nia fizycz­nego, jak i che­micz­nego. Do pierw­szych można zali­czyć ogrze­wa­nie powy­żej okre­ślo­nej tem­pe­ra­tury (nazy­wa­nej tem­pe­ra­turą dena­tu­ra­cji), silne mie­sza­nie, wytrząsa­nie, wysta­wie­nie na dzia­ła­nie pro­mie­nio­wa­nia UV, a także na ultra­dźw­ięki o odpo­wied­nio dużym natęże­niu. Wśród czyn­ni­ków che­micz­nych można wymie­nić dzia­ła­nie wielu alko­holi (m.in. ety­lo­wego), soli metali ciężk­ich, sil­nych kwa­sów i zasad, chlorku gua­ni­dyny CH6ClN3 i innych sub­stan­cji.

Dena­tu­ru­jące wła­ści­wo­ści alko­holu ety­lo­wego mają pewne zasto­so­wa­nia prak­tyczne. To wła­śnie m.in. wła­śnie im ta sub­stan­cja zaw­dzięcza wła­ści­wo­ści anty­bak­te­ryjne. Śmierć bak­te­rii jest skut­kiem dena­tu­ra­cji bia­łek wcho­dzących w skład ich komórek, a w szcze­gól­no­ści błony komór­ko­wej.

Poza dena­tu­ra­cją ist­nieje też podobne zja­wi­sko, czyli tzw. wysa­la­nie bia­łek. W tym przy­padku białka wytrącają się z roz­tworu pod wpły­wem roz­two­rów soli metali lek­kich i amonu. Naj­ważn­iej­szą różn­icą jest to, że pro­ces ten jest odw­ra­calny, tj. po prze­nie­sie­niu osadu wytrąco­nego białka do roz­tworu nie zawie­ra­jącego czyn­nika wysa­la­jącego (ani dena­tu­ru­jącego) nastąpi ponowne roz­pusz­cze­nie się białka. Nie docho­dzi tu do usz­ko­dze­nia struk­tury łańc­u­chów, a zja­wi­sko jest efek­tem zabu­rze­nia otoczki sol­wa­ta­cyj­nej i agre­ga­cji cząste­czek bia­łek.

Przejdźmy jed­nak do reak­cji cha­rak­te­ry­stycz­nych, o jakich możemy mówić w odnie­sie­niu do bia­łek. Jedną z ważn­iej­szych jest reak­cja biu­re­towa.

Reak­cja biu­re­towa została opi­sana pier­wot­nie przez Fer­di­nanda Rosego w roku 1833 [9]. Nieco ponad 20 lat późn­iej nie­za­leżnie opi­sał ją pol­ski fizjo­log Gustaw Pio­trow­ski i dla­tego bywa ona nazy­wana także reak­cją Pio­trow­skiego [10].

Reak­cja biu­re­towa pozwala na wykry­wa­nie wiązań pep­ty­do­wych w zróżn­i­co­wa­nych związ­kach orga­nicz­nych, głów­nie w białk­ach.

Do przy­go­to­wa­nia odczyn­nika potrze­bu­jemy:

Wodne roz­twory wodo­ro­tlenku sodu NaOH są sil­nie żrące. Nie wolno dopu­ścić do ich kon­taktu z powierzch­nią ciała.

Aby otrzy­mać odczyn­nik należy 0,75g nie­bie­skich krysz­ta­łów uwod­nio­nego siar­czanu(VI) mie­dzi(II) CuSO4·5H2O roz­pu­ścić w 50cm3 wody desty­lo­wa­nej, a następ­nie dodać 10cm3 wod­nego roz­tworu wodo­ro­tlenku sodu NaOH (Cp=50%). Pow­staje przy tym duża ilość nie­bie­skiego osadu wodo­ro­tlenku mie­dzi(II) Cu(OH)2. Następ­nie trzeba do roz­tworu dodać 2,5g winianu potasu-sodu KNaC4H4O6 i mie­szać inten­syw­nie. Docho­dzi do roz­two­rze­nia osadu i pow­staje kla­rowny roz­twór winia­no­wego kom­pleksu mie­dzi. Ostat­nią rze­czą jaką trzeba zro­bić jest dopełn­ie­nie objęto­ści roz­tworu wodą desty­lo­waną do 100cm3. Gotowy odczyn­nik biu­re­towy odz­na­cza się piękną inten­syw­nie nie­bie­ską barwą (Fot.4).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.4 – Gotowy odczyn­nik biu­re­towy

Odczyn­nik jest trwały i można go prze­cho­wy­wać przez dłuższy czas w zamk­niętym naczy­niu.

Reak­cja biu­re­towa bie­rze swoją nazwę od biu­retu będącego pochodną mocz­nika CO(NH2)2. Mocz­nik jest końc­o­wym pro­duk­tem prze­mian bia­łek i innych związ­ków azo­to­wych w orga­ni­zmach zwie­rząt ure­o­te­licz­nych - jest wyda­lany głów­nie z moczem, w nie­wiel­kich ilo­ściach też z potem. W sta­nie czy­stym sta­nowi białą sub­stan­cję kry­sta­liczną (Fot.5).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.5 – Mocz­nik CO(NH2)2

Mocz­nik w pod­wyższo­nej tem­pe­ra­tu­rze ulega reak­cji kon­den­sa­cji dając w efek­cie dimer, czyli biu­ret H2NC(O)NHC(O)NH2 według rów­na­nia reak­cji przed­sta­wio­nego na Rys.2.

Ilustracja
Rys.2 – Reak­cja kon­den­sa­cji mocz­nika w biu­ret

Biu­ret nie zali­cza się oczy­wi­ście do bia­łek, ale dzięki swo­jej budo­wie jest naj­prost­szym związ­kiem che­micz­nym ule­ga­jącym reak­cji bio­rącej od niego nazwę. Możemy się o tym dosyć łatwo prze­ko­nać.

W dwóch pro­bów­kach należy umie­ścić po kilka cen­ty­me­trów sze­ścien­nych odczyn­nika biu­re­to­wego. Do pierw­szej z nich dodajmy szczyptę mocz­nika, zaś do dru­giej podobną ilość biu­retu (pow­sta­łego przez ogrza­nie mocz­nika). Ciecz w obu pro­bów­kach należy zamie­szać aż do roz­pusz­cze­nia bada­nych sub­stan­cji.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.6 – Reak­cja biu­re­towa; po lewej – odczyn­nik z dodat­kiem mocz­nika (brak zmiany barwy), po pra­wej – odczyn­nik z dodat­kiem biu­retu (widoczna zmiana barwy)

Prak­tycz­nie natych­miast można doko­nać inte­re­su­jącej obser­wa­cji. Ciecz w pro­bówce z dodat­kiem mocz­nika zacho­wuje natu­ralną, błękitną barwę odczyn­nika biu­re­to­wego. W dru­giej zaś możemy zaob­ser­wo­wać wyraźną zmianę barwy na fio­le­tową, co uzna­jemy za pozy­tywny wynik próby (Fot.6). Jak widzimy, mocz­nik nie daje w tym przy­padku żad­nego efektu, w prze­ci­wieńs­twie do jego dimeru.

Odczyn­nik biu­re­towy miał nam jed­nak posłu­żyć do wykry­wa­nia białka. Posłu­żymy się wyko­rzy­sty­wa­nym już uprzed­nio roz­two­rem białka jaja kurzego. Próbę kon­trolną sta­no­wić będzie odczyn­nik biu­re­towy bez dodatku białka (Fot.7A). Do dru­giej pro­bówki zawie­ra­jącej podobną ilość odczyn­nika biu­re­to­wego wystar­czy dodać dosłow­nie kilka kro­pli roz­tworu biała, by ten przy­brał bar­dzo inten­sywną barwę fio­le­tową, w tym przy­padku o wiele inten­syw­niej­szą niż w wyniku poprzed­niej próby z biu­re­tem (Fot.7B).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.7 – Reak­cja biu­re­towa; A – próba kon­trolna, B – odczyn­nik z dodat­kiem białka (widoczna zmiana barwy)

Zmiana barwy jest spo­wo­do­wana pow­sta­wa­niem związ­ków kom­plek­so­wych, w których dwu­do­datni jon mie­dzi Cu2+ jest kom­plek­so­wany przez co najm­niej dwie grupy pep­ty­dowe [11].

Reak­cję biu­re­tową można sto­so­wać w ana­li­zie jako­ścio­wej i ilo­ścio­wej. W tym dru­gim przy­padku wyko­rzy­stuje się zależn­ość inten­syw­no­ści barwy roz­tworu od kon­cen­tra­cji białka.

Reak­cję biu­re­tową sto­suje się m.in. w celu spraw­dze­nia obec­no­ści wol­nego białka w pły­nach ustro­jo­wych, np. we krwi. Obec­ność dużych ilo­ści takiego białka może wska­zy­wać na poważne usz­ko­dze­nia narządów wew­nętrz­nych.

Inną reak­cją cha­rak­te­ry­styczną dla bia­łek jest reak­cja ksan­to­pro­te­i­nowa (gr. ksan­thós – żółty). Spróbu­jemy za jej pomocą wykryć białko w twa­rogu (Fot.8). Wyko­rzy­stuje się w niej kwas azo­towy(V) HNO3 (Cp=65%) i wodę amo­nia­kalną NH3(aq). Pamiętajmy, że wspom­niany kwas jest sil­nie żrący, a w cza­sie reak­cji z jego udzia­łem może docho­dzić do uwal­nia­nia tru­jących tlen­ków azotu. Z wody amo­nia­kal­nej nato­miast uwal­nia się gazowy amo­niak NH3, który ma dzia­ła­nie drażn­iące, a w więk­szych ilo­ściach jest tok­syczny. Zale­cana jest ostrożn­ość!

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.8 – Twa­róg wyko­rzy­stany w doświad­cze­niu

Grudkę twa­rogu umie­śćmy w pro­bówce (Fot.9A). Natu­ralna barwa twa­rogu jest oczy­wi­ście biała. Do pro­bówki dodajmy następ­nie kilka cen­ty­me­trów sze­ścien­nych kwasu azo­to­wego(V) i deli­kat­nie ogrzejmy. Prak­tycz­nie natych­miast twa­róg przy­biera jasno­żółtą trwałą barwę (Fot.9B). Po usu­nięciu kwasu (np. pipetą pasteu­row­ską) próbkę należy zwil­żyć roz­cieńczo­nym wod­nym roz­two­rem amo­niaku, czyli wodą amo­nia­kalną. Efek­tem będzie pogłębie­nie się barwy i jej zmiana na wyraźnie poma­rańczową (Fot.9C). Opi­sane zmiany barw są cha­rak­te­ry­styczne dla wszel­kich ciał białk­o­wych [12].

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.9 – Reak­cja ksan­to­pro­te­i­nowa; A – twa­róg, B – zmiana barwy na żółtą w wyniku dzia­ła­nia kwa­sem azo­to­wym(V) HNO3 i pod­grza­nia, C – wystąpie­nie barwy poma­rańczo­wej pod wpły­wem wody amo­nia­kal­nej

Istotą reak­cji ksan­to­pro­te­i­no­wej jest nitro­wa­nie reszt ami­no­kwa­sów, w których budo­wie występują pier­ście­nie aro­ma­tyczne (tyro­zyna, tryp­to­fan, feny­lo­a­la­nina). Pow­stają przy tym pochodne nitrowe o cha­rak­te­ry­stycz­nej żółtej bar­wie (Rys.3).

Ilustracja
Rys.3 – Reak­cja nitro­wa­nia wol­nej tyro­zyny, w wyniku której pow­staje cha­rak­te­ry­stycz­nie zabar­wiona pochodna nitrowa (dini­tro­ty­ro­zyna)

W śro­do­wi­sku zasa­do­wym, np. pod wpły­wem amo­niaku pow­stałe związki nitrowe prze­cho­dzą w inten­syw­niej zabar­wione pochodne.

Kolejną reak­cją, jaką chciałbym przed­sta­wić jest tak zwana próba nin­hy­dry­nowa. Jest to nie­zwy­kle czuła reak­cja cha­rak­te­ry­styczna pozwa­la­jąca wykry­wać wolne grupy ami­nowe. Dzięki temu można ozna­czać ami­no­kwasy budu­jące białka zarówno jako­ściowo, jak i ilo­ściowo.

Nin­hy­dryna C9H6O4 jest orga­nicz­nym związ­kiem che­micz­nym. W tem­pe­ra­tu­rze poko­jo­wej sta­nowi białą sub­stan­cję kry­sta­liczną. Jest szko­dliwa dla zdro­wia, dla­tego należy uni­kać bez­po­śred­niego kon­taktu z tą sub­stan­cją. Nin­hy­dryna jest nie­zbyt dobrze roz­pusz­czalna w wodzie i alko­ho­lach.

Oma­wiany związek znaj­duje wiele zasto­so­wań przy bada­niu obec­no­ści i ozna­cza­niu kon­cen­tra­cji ami­no­kwa­sów. Wysoka czu­łość tej metody pozwo­liła wyko­rzy­stać ją też w kry­mi­na­li­styce w celu uwi­dacz­nia­nia odci­sków pal­ców. Aby się o tym prze­ko­nać przy­go­tujmy kartkę papieru, na której odci­śnijmy palec. Uzy­skany w ten spo­sób odcisk jest oczy­wi­ście nie­wi­doczny (Fot.10).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.10 – Papier z pozo­sta­wio­nym odci­skiem palca

Papier należy następ­nie zwil­żyć 0,1% roz­two­rem nin­hy­dryny w alko­holu i pozwo­lić wysch­nąć. Na tym eta­pie w dal­szym ciągu nie dostrze­gamy żad­nych zmian (Fot.11).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.11 – Papier zwil­żony alko­ho­lo­wym roz­two­rem nin­hy­dryny

By uwi­docz­nić odcisk palca należy deli­kat­nie pod­grzać próbkę mate­riału przy dostępie pary wod­nej. Można w tym celu zasto­so­wać żelazko parowe usta­wione na nie­zbyt wysoką tem­pe­ra­turę. Papier należy wtedy umie­ścić między dwiema war­stwami bibuły. W razie wyko­rzy­sta­nia żelazka nie posia­da­jącego możl­i­wo­ści wytwa­rza­nia pary wod­nej należy deli­kat­nie zwil­żyć wodą obie war­stwy bibuły.

W toku takiego postępo­wa­nia możemy bar­dzo szybko zau­wa­żyć poja­wia­nie się obrazu linii papi­lar­nych two­rzących obraz odci­sku palca. Barwa pow­sta­jącego obrazu jest czer­wona (Fot.12).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.12 – Odcisk palca uwi­docz­niony dzięki dzia­ła­niu nin­hy­dryny

Mecha­nizm tej reak­cji jest dosyć skom­pli­ko­wany. Aminy pierw­szo­rzędowe, do których należą m.in. ami­no­kwasy w reak­cji z nin­hy­dryną two­rzą tzw. zasadę Schiffa. Związek ten następ­nie ulega roz­pa­dowi. Pow­stała pochodna rea­guje potem z kolejną cząsteczką nin­hy­dryny, two­rząc kolejną zasadę Schiffa o inten­syw­nej bar­wie, tzw. pur­purę Ruhe­manna [13].

Na skórze, np. na sku­tek wydzie­la­nia potu zaw­sze znaj­dują się nie­wiel­kie ilo­ści bia­łek i ami­no­kwa­sów. Ich ilość jest wystar­cza­jąca, byśmy mogli je wykryć za pomocą opi­sa­nej metody.

Z roz­two­rami nin­hy­dryny należy zaw­sze pra­co­wać w ręka­wicz­kach. Powo­dem jest tutaj nie tylko jej tok­sycz­ność, ale także łatwy do zro­zu­mie­nia fakt, że pozo­sta­wia ona na skórze trudne do usu­nięcia plamy.

Pod­su­mo­wa­nie

Nie będzie prze­sadą, jeśli powiem, że białka odgry­wają zasad­ni­czą rolę we wszyst­kich pro­ce­sach bio­lo­gicz­nych. Pełnią funk­cję struk­tu­ralną. Jako enzymy biorą udział w kata­li­zo­wa­niu prze­mian w ukła­dach bio­lo­gicz­nych - nadają więc ksz­tałt całemu meta­bo­li­zmowi. Nie można też zapo­mi­nać, że uczest­ni­czą w tran­s­por­cie zróżn­i­co­wa­nych cząstek, służą jako prze­ciw­ciała oraz biorą udział w prze­ka­zy­wa­niu impul­sów ner­wo­wych.

Dzięki opi­sa­nym pro­stym doświad­cze­niom jest możl­iwe przy­bli­że­nie ucz­niom metod wykry­wa­nia bia­łek, a także wła­ści­wo­ści tych sub­stan­cji. Myślę, że jest to przy­datna z punktu widze­nia dydak­tyki możl­i­wość.

Lite­ra­tura:

Wszyst­kie foto­gra­fie i sche­maty zostały wyko­nane przez Autora.

W powyższym tek­ście doko­nano nie­wiel­kich zmian edy­tor­skich w sto­sunku do wer­sji opu­bli­ko­wa­nej w  cza­so­pi­śmie, w celu uzu­pełn­ie­nia i lep­szego przy­sto­so­wa­nia do pre­zen­ta­cji na stro­nie inter­ne­to­wej.

Marek Ples

Aa