Лабораторный практикум по биохимии

Российский государственный педагогический 

университет им. А. И. Герцена

Е. С. Остроглядов,

Т. А. Новикова, И. Е. Ефремова

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

ПО БИОХИМИИ

Учебное пособие

Санкт-Петербург

Издательство РГПУ им. А. И. Герцена

2018

УДК 577.1
ББК 24.73

O 78

Печатается по решению кафедры органической химии РГПУ им. А. И. Герцена

Рецензенты: д-р хим. наук, проф. М. М. Зобачева (РГПУ им. А. И. Герцена),

канд. хим. наук, доц. Т. П. Ефимова (РГПУ им. А. И. Герцена)

Остроглядов Е. С., Новикова Т. А., Ефремова И. Е.

O 78
Лабораторный практикум по биохимии: учебное пособие. — СПб.: 
Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2018. — 79 с.

ISBN 978–5–8064–2623–0

Учебное пособие предназначено для студентов факультетов химии и биологии. 

В нём представлены экспериментальные работы по темам «Белковые аминокислоты», 
«Пептиды и белки», «Углеводы», «Липиды», «Нуклеиновые кислоты», «Витамины» и 
«Ферменты». Подробные описания методик проведения этих работ, а также их относительная простота даёт возможность использования их на факультативных занятиях в 
школе.

Для эффективного освоения учебного материала в пособие включены вопросы и 

задания для актуализации знаний по соответствующим темам, самоконтроля и самостоятельной работы студентов.

ISBN 978–5–8064–2623–0

УДК 577.1
ББК 24.73

© Е. С. Остроглядов, Т. А. Новикова,

И. Е. Ефремова, 2018

© О. В. Гирдова, оформление обложки, 2018
© Издательство РГПУ им. А. И. Герцена, 2018

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Правила работы в химической лаборатории, техника безопасно
сти и оказание первой помощи при несчастных случаях .............................. 4

2. Белковые аминокислоты: методы идентификации и разделения................ 7

2.1. Вопросы для актуализации знаний по теме «Белковые амино
кислоты»............................................................................................................ 7

2.2. Экспериментальная работа: качественные реакции на белко
вые аминокислоты............................................................................................ 8

2.3. Экспериментальная работа:
горизонтальный электрофорез 

белковых аминокислот на бумаге................................................................. 13

2.4. Экспериментальная работа: распределительная хроматография 

белковых аминокислот на бумаге................................................................. 19

3. Пептиды и белки: качественное обнаружение и методы осаждения............. 28

3.1. Вопросы для актуализации знаний по теме «Петиды и белки» ................. 28
3.2. Экспериментальная работа: качественное обнаружение пепти
дов и белков..................................................................................................... 30

4. Углеводы: качественное обнаружение ............................................................... 38

4.1. Вопросы для актуализации знаний по теме «Углеводы»............................ 38
4.2. Экспериментальная работа: качественное обнаружение угле
водов................................................................................................................. 39

5. Липиды: выделение и изучение их свойств .................................................... 43

5.1. Вопросы для актуализации знаний по теме «Липиды»............................... 43
5.2. Экспериментальная работа: выделение липидов и изучение их 

свойств ............................................................................................................. 44

6. Нуклеопротеины: выделение и определение состава.................................... 51

6.1. Вопросы для актуализации знаний по теме «Нуклеиновые кис
лоты»................................................................................................................ 51

6.2. Экспериментальная работа: выделение нуклеопротеинов из 

дрожжей и определение их состава .............................................................. 52

7. Витамины: качественное определение............................................................. 57

7.1. Вопросы для актуализации знаний по теме «Витамины»........................... 57
7.2. Экспериментальная работа: качественные реакции на витамины .............. 58

8. Ферменты: качественное определение и изучение их свойств.................... 66

8.1. Вопросы для актуализации знаний по теме «Ферменты»........................... 66
8.2. Экспериментальная работа: качественные реакции на ферменты.............. 68

Рекомендуемая литература ........................................................................... 79

1. ПРАВИЛА РАБОТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ,

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОКАЗАНИЕ

ПЕРВОЙ ПОМОЩИ ПРИ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЯХ

Выполнение практических занятий по биологической химии требу
ет предварительной самостоятельной подготовки студентов. Каждый 
студент обязан внимательно ознакомиться с содержанием практического занятия, используя настоящее руководство, лекционные записи,
учебные пособия и учебники. В тетради необходимо кратко законспектировать описание опыта, объяснить наблюдаемые явления и обязательно привести уравнения всех реакций.

На занятии студенты совместно с преподавателем разбирают со
держание опытов, а затем переходят к выполнению работы, проделывая 
каждый эксперимент индивидуально, или по двое (по указанию преподавателя). Результаты каждого опыта студенты обязаны показать преподавателю, дать необходимые объяснения и лишь затем вылить содержимое пробирок в склянку для сливов, либо в раковину, и приступить к 
выполнению следующего опыта.

Выполняя опыты, каждый студент должен строго соблюдать сле
дующие основные правила работы в химической лаборатории:

1) в лаборатории необходимо соблюдать чистоту, тишину, порядок 

и правила техники безопасности, которые подобно изложены в инструкции № 315 по технике безопасности кафедры органической химии;

2) каждый работающий должен знать, где в лаборатории находится 

аптечка и противопожарные средства;

3) категорически запрещается в лаборатории курить, принимать 

пищу, пить воду;

4) опыты нужно проводить только в чистой посуде и, завершив ра
боту, необходимо вымыть её;

5) используя реактивы, надо поддерживать на полках и на местах 

общего пользования полный порядок, не перемещать склянки на другое 
место, закрывать их пробками;

6) в лаборатории ничего нельзя пробовать на вкус. При определе
нии запаха нельзя глубоко вдыхать пары;

7) в процессе работы необходимо соблюдать аккуратность, следить, 

чтобы вещества не попадали на кожу лица и рук;

8) нагревая пробирку, не направлять её отверстие на себя и на дру
гих окружающих;

9) запрещается бросать в раковину остатки карбида кальция, 

натрия, сливать вязкие жидкости и кислоты. Их сливают в специальную 
посуду;

10) работу с ядовитыми веществами (бромом) производить в вы
тяжном шкафу;

11) нельзя перемешивать содержимое пробирки, закрывая её паль
цем и встряхивая. Перемешивание веществ в пробирках достигается 
легким ударением пальцами по нижней части пробирки;

12) склянки с горючим и легко воспламеняющимися веществами 

нельзя ставить вблизи нагревательных приборов;

13) в случае вспышки горючих веществ в пробирке — не бросать 

ее, а закрыть чем-либо отверстие пробирки. Если горящая жидкость разлилась по поверхности стола, пола, то необходимо тотчас же очаг огня 
засыпать песком, накрыть асбестовым одеялом или воспользоваться огнетушителем;

14) при работе с натрием необходимо выполнять следующие пра
вила:

– маленький кусочек натрия вынуть из банки пинцетом, высушить 

от керосина фильтровальной бумагой, очистить скальпелем от корки и 
сейчас же вести в реакционную смесь, бумагу осторожно залить водой;

– нельзя остатки натрия выбрасывать в раковину (возможен взрыв) 

или в ведро (возможен пожар). Остатки натрия помещают в специальную склянку;

15) работа с концентрированными кислотами требует максималь
ного внимания и осторожности, особенно при нагревании, так как ожоги 
кислотами очень болезненны, долго заживают, кислоты разрушают 
одежду, обувь. Особенно нужно беречь глаза.

Поэтому при работе с кислотами надо выполнять следующие пра
вила:

– концентрированные кислоты прибавлять небольшими порциями;
– перемешивать смеси с кислотами нужно особенно осторожно, 

чтобы не разлетались брызги;

При ожоге кислотами обожженное место следует немедленно про
мыть большим количеством воды, а затем обработать нейтральным раствором бикарбоната натрия, сделать повязку с мазью от ожогов. В случае 
поражения глаз после оказания первой помощи немедленно обратиться 
к врачу;

16) при работе со щелочами не допускать попадания их на руки, 

лицо и одежду. Особенно беречь глаза! Щелочной ожог сразу же промыть струей воды, затем насыщенным раствором борной кислоты и сразу обратиться к врачу;

17) по окончании работы каждый студент должен убрать своё рабо
чее место, вымыть посуду, привести в порядок реактивы. Качество 
уборки рабочих мест проверяет дежурный и сдаёт лабораторию лаборанту или преподавателю.

2. БЕЛКОВЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ:

МЕТОДЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ И РАЗДЕЛЕНИЯ

2.1. Вопросы для актуализации знаний

по теме «Белковые аминокислоты»

1. Охарактеризуйте белковые аминокислоты (строение, оптическая 

активность, реакционная способность, амфотерность).

2. Как классифицируют белковые аминокислоты?
3. Приведите примеры аминокислот с алифатическими, ароматиче
скими и гетероциклическими радикалами.

4. Приведите примеры аминокислот с неполярными радикалами.
5. Радикалы каких аминокислот при рН 7 имеют положительный 

заряд?

6. Какие аминокислоты называют незаменимыми? Приведите при
меры.

7. На примере валина покажите, как влияет рН среды на ионизацию 

-аминокислот.

8. Приведите уравнения кислотно-основных равновесий для метио
нина, аргинина и глутаминовой кислоты при различных рН.

9. Дайте определение изоэлектрической точке и рассчитайте её для 

фенилаланина, лизина и аспарагиновой кислоты.

10. Каким образом определяют величины рКа функциональных 

групп аминокислот?

11. С какими реагентами аминокислоты выступают в качестве нук
леофилов? Приведите уравнения реакций с конкретными аминокислотами.

12. Назовите классы производных аминокислот по карбоксильной 

группе. Какими способами они могут быть получены? Приведите уравнения реакций с конкретными аминокислотами.

13. Чем обусловлена реакционная способность белковых амино
кислот?

14. Приведите примеры реакций, которые используют для идентифи
кации N-и C-концевых аминокислот при анализе структуры пептидов.

15. Приведите примеры реакций, которые используют для защиты и 

активации функциональных групп аминокислот в пептидном синтезе.

16. Каково поведение -аминокислот при нагревании? Охарактери
зуйте строение и реакционную способность продуктов реакции.

2.2. Экспериментальная работа:

качественные реакции на белковые аминокислоты

Ранее многочисленные качественные цветные реакции на амино
кислоты составляли основу анализа -аминокислот и белков. В настоящее время, когда исследования аминокислот и белков проводятся 
физико-химическими методами, многие качественные реакции всё же
сохраняют своё значение и применяются для обнаружения, идентификации и количественного анализа аминокислот.

Различают два типа качественных реакций:
– универсальные реакции — реакции, позволяющие обнаруживать 

все -аминокислоты, так как они протекают за счет общих групп аминокислот (амино- и/или карбоксильной);

– специфические реакции — реакции, которые дают возможность 

определить отдельные -аминокислоты, что обусловлено участием в 
этих реакциях радикала аминокислот.

Реактивы и оборудование

1. Растворы аминокислот: глицин, пролин, тирозин, триптофан, ар
гинин, гистидин, цистеин, нитрит натрия (5%-ный раствор), ледяная уксусная кислота, 1%-ный раствор нингидрина, 3%-ный раствор сульфата 
меди, 10%- и 20%-ные растворы гидроксида натрия, реактив Миллона, 
концентрированная серная кислота, п-диметиламинобензальдегид, спиртовой раствор -нафтола, раствор гипобромита натрия, 40%-ный раствор 
мочевины, 1%-ный раствор сульфаниловой кислоты, 5%-ный раствор 
соляной кислоты, 0,5%-ный раствор нитрита натрия, концентрированная 
азотная кислота, раствор ацетата свинца.

2. Пробирки, держатели, плитки, водяные бани.

Порядок выполнения работы

При подготовке к лабораторной работе следует изучить теоретиче
ский материал по теме «Белковые аминокислоты» и выполнить задания 
для актуализации знаний, предложенные в методическом пособии. Перед выполнением экспериментальной работы необходимо подробно 
ознакомиться с предлагаемыми методиками проведения реакций и правилами техники безопасности.

Экспериментальная работа состоит из двух этапов:
– проведение качественных реакций на -аминокислоты;
– выполнение контрольной задачи, связанной с определением ами
нокислот в предложенных растворах.

Ход работы и результаты оформить в виде таблицы.

Лабораторная работа № 1.

Качественные реакции на белковые аминокислоты

№ опыта
Название реакции

и её краткое описание

Уравнение реакции

и условия её проведения

Наблюдения
и объяснение

2.2.1. Универсальные реакции

1. Реакция Ван-Слайка на первичную аминогруппу
Аминокислоты, содержащие первичную аминогруппу, реагируют с 

азотистой кислотой с образованием неустойчивого диазосоединения, 
разлагающегося с выделением свободного азота и образованием гидроксикислот. Реакция применяется для количественного определения аминокислот по измерению объёма выделившегося газообразного азота.

Выполнение работы. К 1 мл раствора глицина прилить равный объ
ём 5%-ного раствора нитрита натрия и 0.5 мл ледяной уксусной кислоты. Смесь взбалтывают и наблюдают выделение пузырьков азота.

2. Нингидриновая реакция
-Аминокислоты, реагируя с нингидрином, подвергаются окисли
тельному дезаминированию и одновременно декарбоксилированию. Образовавшийся аммиак затем реагирует с эквимолекулярными количествами окисленного и восстановленного нингидрина, образуя синефиолетовый комплекс — пурпур Руэмана* — интенсивность окраски 
которого пропорциональна количеству аминокислоты.

Некоторые аминокислоты не дают с нингидрином сине-фиолето
вого окрашивания. Так, пролин и гидроксипролин, содержащие иминогруппы, образуют с нингидрином производные иного строения, 
окрашенные в жёлтый или оранжевый цвета. Серосодержащие аминокислоты с нингидрином образуют соединения, имеющие оранжево-бурую
окраску.

Реакция с нингидрином используется для обнаружения и точного 

определения небольших количеств аминокислот. При определенным 
образом подобранных условиях, интенсивность окраски можно исполь
* Пурпур Руэмана или сине-фиолетовый Руэмана назван так по имени учё
ного, открывшего эту реакцию в 1910 году.

зовать для колориметрического определения концентрации аминокислот, так как этот метод обладает очень высокой чувствительностью. 
Кроме того, количественные определения можно проводить и газометрически, измеряя объём выделившегося углекислого газа.

Выполнение работы. В пробирку наливают 1 мл раствора глицина, 

в другую — 1 мл раствора пролина. В обе пробирки прибавляют по 
0.5 мл 1%-ного раствора нингидрина. Содержимое пробирок нагревают 
на водяной бане несколько минут до появления окраски. В первой пробирке с раствором глицина появляется сине фиолетовое окрашивание, а 
во второй, с раствором пролина, ярко-жёлтое.

3. Образование комплексов с металлами
-Аминокислоты образуют внутрикомплексные соли с катионами 

двухвалентных металлов. Самыми устойчивыми являются соли меди, 
образующиеся в результате взаимодействия аминокислот с гидроксидом 
меди (II). Комплексы представляют собой окрашенные в синий цвет хелатные соединения. Водные растворы таких комплексных солей, в отличие от растворов солей соответствующих металлов, обладают очень 
низкой электропроводностью.

Выполнение работы. В три пробирки наливают по 1 мл 3%-ного

раствора сульфата меди (II) и в каждую пробирку прибавляют несколько 
капель 10%-ного раствора гидроксида натрия до образования осадка. Затем в одну пробирку добавляют 0.5 мл концентрированного раствор 
глицина, во вторую — 0.5 мл раствора аргинина, а в третью — 0.5 мл 
раствора пролина. Сравнивают окраску образовавшихся комплексных 
солей. В пробирках с глицином и пролином окраска более насыщена по 
сравнению с раствором аргинина.

2.2.2. Специфические реакции

1. Реакция Миллона на тирозин
Тирозин образует с реактивом Миллона (смесь нитратов одно- и 

двухвалентной ртути с примесью азотистой кислоты) кроваво-красный 
осадок, представляющий ртутную соль динитротирозина.

Выполнение работы. К 1 мл концентрированного раствора тирози
на прибавляют 0.5 мл реактива Миллона, перемешивают и нагревают до 
появления красного окрашивания.

2. Реакции на триптофан
Реакции триптофана с альдегидами или альдегидокислотами в 

кислой среде приводят к образованию окрашенных продуктов конден

сации. Это качественные реакции на индольное кольцо триптофана, 
которое может быть обнаружено с помощью реакций Адамкевича (реагент — глиоксиловая кислота) и Эрлиха (реагент — п-диметиламинобензальдегид).

а) Реакция Адамкевича на триптофан
Взаимодействие триптофана с глиоксиловой кислотой, образую
щейся при взаимодействии уксусной кислоты с концентрированной серной кислотой, приводит к образованию красно-фиолетового продукта.

Выполнение работы. К 1 мл триптофана приливают 0.5 мл концен
трированной уксусной кислоты, перемешивают и осторожно по стенке 
пробирки, наклонив её, приливают 1 мл концентрированной серной 
кислоты так, чтобы не происходило смешения жидкостей. На границе 
двух слоёв через некоторое время появляется красно-фиолетовое окрашивание.

б) Реакция Эрлиха на триптофан
Реакция триптофана с п-диметиламинобензальдегидом в серной 

кислоте приводит к образованию окрашенного в фиолетовый цвет продукта конденсации.

Выполнение работы. К 1 мл раствора триптофана приливают 0.5 мл 

раствора п-диметиламинобензальдегида в серной кислоте. Смесь нагревают до появления фиолетового окрашивания.

3. Реакция Сакагучи на аргинин
Эта реакция применяется для идентификации гуанидиновой груп
пировки аргинина. При взаимодействием с -нафтолом в присутствии 
окислителя в щелочной среде гуанидины дают соединения, окрашенные 
в красный цвет. Аргинин, реагируя с -нафтолом и гипобромидом натрия, 
образует продукт конденсации оранжево-красного цвета.

Выполнение работы. К 1 мл раствора аргинина прибавляют 3 капли 

10%-ного раствора гидроксида натрия и 2 капли спиртового раствора 
-нафтола. Хорошо перемешивают, прибавляют 2 капли раствора гипобромита натрия и снова перемешивают. Для стабилизации быстро 
развивающегося оранжево-красного окрашивания приливают 0.5 мл 
40%-ного раствора мочевины.

4. Реакция Паули на гистидин
Гистидин в щелочной среде реагирует с бензолсульфокислотой с 

образованием производного вишнёво-красного цвета. Диазобензолсульфокислота образуется при диазотировании сульфаниловой кислоты.

Взаимодействие диазобензолсульфокислоты с гистидином приво
дит к образованию азосоединения.