Ziel des Versuchs: In diesem Versuch werden die Proteine in einer Eiklar-Lösung auf unterschiedliche Art und Weise gefällt, woran die Sekundärstruktur und Tertiärstruktur der Proteine diskutiert werden kann.
| Thema: Proteine | Tags: Ei, Eiweiß, Eiweiss, Naturstoff, Fällung | Klassenstufen: 11-12 | Versuchsart: SV |
Materialien
4 Reagenzgläser, 3 Pasteurpipetten, Reagenzglasklammer, Gasbrenner
Chemikalien
Eiklar-Lösung, Ethanol (96%), konz. Salzsäure-Lösung (32%), Gerbsäure-Lösung
Durchführung
Zur Herstellung der Eiklar-Lösung wird das Eiklar eines Eis mit dest. Wasser, in dem 1 g Natriumchlorid gelöst ist, auf 100 mL verdünnt. Jeweils 2 mL der Eiklar-Lösung werden in 4 Reagenzgläser gegeben. Die Reagenzgläser werden wie folgt verwendet:
- RG1: Eiklar-Lösung + 5 Tropfen Gerbsäure
- RG2: Vorsichtiges Erhitzen über der Gasbrennerflamme
- RG3: Eiklar-Lösung + 5 Tropfen Ethanol
- RG4: Eiklar-Lösung + 5 Tropfen konz. Salzsäure-Lösung.
Beobachtung
In allen Reagenzgläsern bildet sich ein weißer Niederschlag: Die Gerbsäure bildet einen grobflockigen gelblich-weißen Niederschlag, in den anderen Reagenzgläsern fällt ein feinerer weißer Niederschlag aus.
Deutung
Alle Reagenzien führen zu einer verminderten Löslichkeit und folglich einer Fällung der in der Lösung befindlichen Proteine. Dabei ist zu beachten, dass die Proteine ihre Primärstruktur behalten, sich aber die Sekundär- und Tertiär-Struktur verändert. Bei Gerbsäuren handelt es sich Polyhydroxyphenole, d.h. Aromaten mit vielen Hydroxygruppen. Diese können viele Wasserstoffbrücken ausbilden und durch ihre Größe benachbarte Aminosäureketten verknüpfen. Diese neuen Verknüpfungen wirken sich negativ auf die Löslichkeit aus. Beim Erwärmen der Proteine geraten die Strukturen der Aminosäuren in starke Bewegung und es finden über neue Wasserstoffbrückenbindungen Umlagerungen statt, die sich ebenfalls negativ auf die Löslichkeit der Proteine auswirken. Ethanol stellt ein polares Lösungsmittel dar, was mit der Hydroxy-Funktion Wasserstoffbrückenbindungen und polare Aminosäurereste neu verknüpft, was ebenfalls die Löslichkeit senkt. Salzsäure-Lösung ist stark sauer und protoniert Carboxy-Gruppen an Aminosäureresten. Dies verändert die Ladung der Reste, womit die Tertiärstruktur nicht aufrecht erhalten bleibt und die Löslichkeit gesenkt wird.
Zusammengefasst lässt sich sagen, dass die eingesetzten Stoffe die Sekundär- und Tertiärstruktur der Proteine beeinflussen, sodass diese nicht mehr löslich sind. Die Primärstruktur bleibt erhalten.
Entsorgung
Die Lösungen in den Reagenzgläsern können gut mit Wasser verdünnt im Ausguss entsorgt werden.Restliches Ethanol im Abfall für organische Lösungsmittel entsorgen. Restliche Salzsäure-Lösung im Behälter für Säure-Base-Abfälle entsorgen.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Im Unterricht kann im Anschluss besprochen werden, wo von Menschen Proteinfällungen mit ähnlichen Chemikalien oder Prozessen eingesetzt werden. Das Kochen von Fleisch oder Eiern, die Herstellung von Käse etc. beruhen auf der Fällung von Proteinen. So kann z.B. thematisiert werden, was Kälber-Lab für die Käseproduktion interessant macht.
Literatur
Jakubke, H., & Jeschkeit, H. (1982). Aminosäuren, Peptide, Proteine. Weinheim: Verlag Chemie.Dittrich, L. & Tietz, J. (2006). Unterrichtsreihe zum Thema Eiweiß. https://www.uni-muenster.de/imperia/md/content/didaktik_der_chemie/schulorientiertes/ws0607/ausarbeitungen/eiweiss.pdf (abgerufen am 12.08.2015)
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