探究雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)的原理

李會娜 崔海娣

摘 要：以雙甘肽、縮二脲和蛋白質(zhì)為實驗材料對雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)的原理進(jìn)行探究，同時區(qū)分雙縮脲和雙縮脲試劑。

關(guān)鍵詞：雙縮脲試劑 蛋白質(zhì) 實驗原理

一、選題分析

（一）教材分析

《檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)》是人教版教材生物必修一第2章的內(nèi)容，也是高中生物的第一個生物化學(xué)類實驗，所以該實驗是培養(yǎng)學(xué)生探究技能，養(yǎng)成良好科學(xué)探究素質(zhì)的重要實驗。

（二）學(xué)情分析

授課對象為高一年級學(xué)生，初中已經(jīng)掌握了基本的實驗技能，但針對高中更深層次的探究，其能力和技能還有待進(jìn)一步提高。在本實驗之前，學(xué)生已經(jīng)進(jìn)行了細(xì)胞中化合物的學(xué)習(xí)，在實驗過程中，教師有意識地引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注同一種物質(zhì)在鑒定中存在著顏色深淺的明顯差異，學(xué)生據(jù)此推測所檢測材料中被鑒定物質(zhì)的含量不同。

（三）目標(biāo)分析

1.通過對實驗結(jié)果的觀察和比較分析，能用運用結(jié)構(gòu)與功能觀解釋雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)的原理并意識到失活的蛋白質(zhì)破壞了空間結(jié)構(gòu)，所以失去原有的活性。（生命觀念）

2.能夠根據(jù)必修一的課本實驗設(shè)計相關(guān)實驗，建立科學(xué)的探究意識，掌握生化實驗中定量分析的基本方法。（科學(xué)探究）

3.能夠分析生物組織中蛋白質(zhì)的大致含量，對日常均衡健康的飲食營養(yǎng)提出有價值的建議。（社會責(zé)任）

二、實驗教學(xué)內(nèi)容

（一）使用器材

雙縮脲試劑、雞蛋清、奶粉、雙甘肽、縮二脲、試管、試管架、燒杯、量筒、滴管、酒精燈、鐵絲網(wǎng)、三腳架等。

（二）實驗原理

在堿性溶液（NaOH）中，雙縮脲（H2NOC—NH—CONH2）能與Cu2+作用，形成紫色或紫紅色的絡(luò)合物，這個反應(yīng)叫作雙縮脲反應(yīng)。由于蛋白質(zhì)分子中含有很多與雙縮脲結(jié)構(gòu)相似的肽鍵，因此，蛋白質(zhì)可與雙縮脲試劑發(fā)生顏色反應(yīng)，雙縮脲反應(yīng)主要涉及肽鍵，受蛋白質(zhì)特異性影響較小，且和蛋白質(zhì)分子中所含肽鍵數(shù)目有一定的關(guān)系，肽鍵數(shù)目越多，顏色越深，因此，通過雙縮脲試劑反應(yīng)可以對蛋白質(zhì)進(jìn)行定量分析。

（三）實驗改進(jìn)要點

通過比較雞蛋清、煮熟的雞蛋清、縮二脲、雙甘肽、不同濃度的奶粉和不同稀釋梯度的蛋清液進(jìn)行的雙縮脲試劑反應(yīng)，幫助學(xué)生深入理解雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)的原理并對雙縮脲和雙縮脲試劑進(jìn)行區(qū)分。

（四）實驗主要內(nèi)容

為盡可能保證各管所加入試劑反應(yīng)的時間一致，把實驗分三組來做：第一組，比較雙甘肽、縮二脲、蛋清以及煮熟的蛋清、奶粉之間的顏色差異；第二組，配置不同濃度梯度的奶粉；第三組，比較相同稀釋倍數(shù)下的奶粉溶液和蛋清溶液。通過觀察分析各組實驗結(jié)果，第一組結(jié)果中，發(fā)現(xiàn)除雙甘肽沒有出現(xiàn)紫色反應(yīng)，其他幾個試管均出現(xiàn)了紫色反應(yīng)，但顏色深淺存在差異。驗證了雙縮脲試劑能夠與縮二脲、有活性和滅活的蛋白質(zhì)樣液均可發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生紫色結(jié)果，而與雙甘肽沒有產(chǎn)生紫色反應(yīng)。同樣稀釋倍數(shù)的煮熟與未煮熟的蛋清液結(jié)果無明顯差異，煮沸失活的蛋白質(zhì)雖然空間結(jié)構(gòu)被破壞，肽鍵并沒有斷裂。進(jìn)一步證實雙縮脲試劑檢測的原理本質(zhì)上與蛋白質(zhì)無關(guān)，而準(zhǔn)確說更是檢測肽鍵的有無，且能夠發(fā)生雙縮脲反應(yīng)的化合物應(yīng)該是含有兩個或兩個以上的肽鍵。第二組結(jié)果，比較不同濃度梯度的奶粉，可以看出隨著奶粉稀釋度的增大，顏色逐漸變淺，從而推知雙縮脲試劑可以對蛋白質(zhì)進(jìn)行定量測定。當(dāng)然，我們可以看到由于奶粉溶解后本身是乳白色非透明，所以濃度越大的奶粉顯色結(jié)果不太明顯。第三組結(jié)果，不同稀釋梯度的奶粉溶液以及不同稀釋梯度的蛋清溶液均隨著稀釋倍數(shù)增大逐漸出現(xiàn)明顯的顏色遞減的梯度變化。同時，可以看到相同的稀釋倍數(shù)下的奶粉和蛋清液的結(jié)果比較差異還是很大的，說明不同的物質(zhì)其含有的蛋白質(zhì)含量存在差異。

三、實驗效果評價

（一）讓學(xué)生深刻理解雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)的原理

每一種蛋白質(zhì)都有特定的生物學(xué)功能，主要由其特定的結(jié)構(gòu)所決定，煮沸后的蛋白質(zhì)破壞了空間結(jié)構(gòu)，所以永久失去原有的活性。但失活的蛋白質(zhì)肽鍵沒有受到影響，依然可以和雙縮脲試劑反應(yīng)生成紫色。通過比較有活性和煮沸失活的蛋白質(zhì)的反應(yīng)結(jié)果，可以讓學(xué)生深刻理解雙縮脲試劑檢測蛋白質(zhì)的原理，是因為銅離子與肽鍵反應(yīng)而非與蛋白質(zhì)本身反應(yīng)。

（二）讓學(xué)生了解凱氏定氮法與雙縮脲試劑對蛋白質(zhì)定量分析的不同

凱氏定氮法是測定奶粉中蛋白質(zhì)含量的國家標(biāo)準(zhǔn)方法，但操作繁瑣耗時，且蛋白質(zhì)含量是通過測定N的含量推算出來的。有人利用凱氏定氮法的缺陷，向奶粉中添加尿素、硫酸銨、三聚氰胺等含氮化合物造成蛋白質(zhì)含量虛高，導(dǎo)致出現(xiàn)問題奶粉。為了彌補(bǔ)上述方法的不足，可以采用雙縮脲試劑直接對蛋白質(zhì)定量分析。因為蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑顏色反應(yīng)強(qiáng)度在一定濃度范圍內(nèi)與蛋白質(zhì)含量成正比，經(jīng)與同樣處理的蛋白標(biāo)準(zhǔn)液比較，即可求得蛋白質(zhì)含量。當(dāng)然，要想精確定量還需借助紫外分光光度計的比色法分析其濃度，在紫外可見光譜中的波長為540nm。

（三）實驗教學(xué)特色

通過比較相同稀釋倍數(shù)的奶粉和蛋清的雙縮脲反應(yīng)，從而培養(yǎng)并影響學(xué)生的營養(yǎng)價值觀，體現(xiàn)了應(yīng)用技術(shù)解決生活實際問題的目的。從本次實驗的奶粉結(jié)果可以使學(xué)生意識到本節(jié)課學(xué)習(xí)的定量檢測對于開展科學(xué)研究、解決生活中的問題具有重要意義。將學(xué)習(xí)內(nèi)容與生活實際密切結(jié)合，使學(xué)生深切體會到技術(shù)的價值；引導(dǎo)學(xué)生擔(dān)負(fù)社會責(zé)任，關(guān)注科學(xué)進(jìn)步的重要性。

參考文獻(xiàn)

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[2]陳寧清，鄭司雨.雙縮脲試劑在檢測蛋白質(zhì)上的應(yīng)用研究[J].中國醫(yī)療器械雜志，2014，38（6）：458-460.

作者簡介

李會娜（1980.11—），女，籍貫：河北省安國市，博士，中學(xué)一級教師，河北正定中學(xué)，研究方向：高考改革下的生物教學(xué)方向。