探究雙縮脲試劑檢測蛋白質的原理

李會娜 崔海娣

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

關鍵詞：雙縮脲試劑 蛋白質 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》是人教版教材生物必修一第2章的內容，也是高中生物的第一個生物化學類實驗，所以該實驗是培養學生探究技能，養成良好科學探究素質的重要實驗。

（二）學情分析

授課對象為高一年級學生，初中已經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一步提高。在本實驗之前，學生已經進行了細胞中化合物的學習，在實驗過程中，教師有意識地引導學生關注同一種物質在鑒定中存在著顏色深淺的明顯差異，學生據此推測所檢測材料中被鑒定物質的含量不同。

（三）目標分析

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

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

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

二、實驗教學內容

（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、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合物，這個反應叫作雙縮脲反應。由于蛋白質分子中含有很多與雙縮脲結構相似的肽鍵，因此，蛋白質可與雙縮脲試劑發生顏色反應，雙縮脲反應主要涉及肽鍵，受蛋白質特異性影響較小，且和蛋白質分子中所含肽鍵數目有一定的關系，肽鍵數目越多，顏色越深，因此，通過雙縮脲試劑反應可以對蛋白質進行定量分析。

（三）實驗改進要點

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行的雙縮脲試劑反應，幫助學生深入理解雙縮脲試劑檢測蛋白質的原理并對雙縮脲和雙縮脲試劑進行區分。

（四）實驗主要內容

為盡可能保證各管所加入試劑反應的時間一致，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，比較相同稀釋倍數下的奶粉溶液和蛋清溶液。通過觀察分析各組實驗結果，第一組結果中，發現除雙甘肽沒有出現紫色反應，其他幾個試管均出現了紫色反應，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樣液均可發生反應，產生紫色結果，而與雙甘肽沒有產生紫色反應。同樣稀釋倍數的煮熟與未煮熟的蛋清液結果無明顯差異，煮沸失活的蛋白質雖然空間結構被破壞，肽鍵并沒有斷裂。進一步證實雙縮脲試劑檢測的原理本質上與蛋白質無關，而準確說更是檢測肽鍵的有無，且能夠發生雙縮脲反應的化合物應該是含有兩個或兩個以上的肽鍵。第二組結果，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進行定量測定。當然，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果不太明顯。第三組結果，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增大逐漸出現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下的奶粉和蛋清液的結果比較差異還是很大的，說明不同的物質其含有的蛋白質含量存在差異。

三、實驗效果評價

（一）讓學生深刻理解雙縮脲試劑檢測蛋白質的原理

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

（二）讓學生了解凱氏定氮法與雙縮脲試劑對蛋白質定量分析的不同

凱氏定氮法是測定奶粉中蛋白質含量的國家標準方法，但操作繁瑣耗時，且蛋白質含量是通過測定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含量虛高，導致出現問題奶粉。為了彌補上述方法的不足，可以采用雙縮脲試劑直接對蛋白質定量分析。因為蛋白質與雙縮脲試劑顏色反應強度在一定濃度范圍內與蛋白質含量成正比，經與同樣處理的蛋白標準液比較，即可求得蛋白質含量。當然，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）實驗教學特色

通過比較相同稀釋倍數的奶粉和蛋清的雙縮脲反應，從而培養并影響學生的營養價值觀，體現了應用技術解決生活實際問題的目的。從本次實驗的奶粉結果可以使學生意識到本節課學習的定量檢測對于開展科學研究、解決生活中的問題具有重要意義。將學習內容與生活實際密切結合，使學生深切體會到技術的價值；引導學生擔負社會責任，關注科學進步的重要性。

參考文獻

[1]朱正威，趙占良.生物必修1——分子與細胞.第2版[M].北京：人民教育出版社，2007：104-105.

[2]陳寧清，鄭司雨.雙縮脲試劑在檢測蛋白質上的應用研究[J].中國醫療器械雜志，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，中學一級教師，河北正定中學，研究方向：高考改革下的生物教學方向。