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Proteinnachweis durch die Biuret-Probe

von Maximilian Wolf

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Ziel des Versuchs Anhand der Biuret-Probe werden Eiweiße in Eiklar-Lösung nachgewiesen.

Vorbemerkung

Die Biuret-Probe beruht auf einer Komplexbildung, bei der sich ein violetter Komplex aus Kupfer(II)-Ion als Zentralteilchen und Peptidbindungen als Liganden bildet. Als Vorwissen sollten zuvor koordinative Bindungen Teil des Unterrichts gewesen sein.

Die 10%ige Natriumhydroxid-Lösung sollte vorbereitet werden, da beim Umgang mit Natriumhydroxid-Plätzchen eine Ersatzstoffprüfung erfolgen muss. Dieser Schritt sollte der Klasse transparent gemacht werden.

Materialien

3 Reagenzgläser, Bechergläser, Reagenzglasstopfen

Chemikalien

Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat-Lösung (10 %), Natriumhydroxid-Lösung (10 %), 2 proteinhaltige Lösungen (aus Gelatine, Eiklar etc.), dest. Wasser

Gefahrstoffe

Gefahrstoff H-Sätze P-Sätze GHS-Piktogramme
Kupfer(II)-sulfat-5-H2O H302, H319, H315, H410 P280, P273, P302+P352, P305+P351+P338, P309+P311 GHS07 GHS09
Natriumhydroxid H314 – GHS05

Durchführung

Zur Herstellung der vorbereiteten Eiklar-Lösung wird das Eiklar eines Eis mit dest. Wasser, in dem 1 g Natriumchlorid gelöst ist, auf 100 mL verdünnt. Zunächst wird die Gelatine-Lösung wird mit 2 Esslöffeln Gelatine-Pulver auf 100 mL dest. Wasser angesetzt. Anschließend werden 5 mL einer 10 %igen Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat-Lösung angesetzt. In 3 Reagenzgläsern werden ca. 2 mL Eiklar-Lösung, eine Gelatine-Lösung und als Blindprobe dest. Wasser vorgelegt. Zu den jeweiligen Lösungen wird das gleiche Volumen an bereitgestellter Natriumhydroxid-Lösung hinzugegeben und durch Schütteln vermischt. Anschließend werden in jedes Reagenzglas 3 Tropfen der Kupfer(II)-sulfat-Lösung hinzugegeben und erneut geschüttelt.

Beobachtung

Bei der Zugabe der hellblauen Kupfer(II)-sulfat-Lösung bildet sich zunächst ein blauer Niederschlag (Abb. 2). Dieser löst sich bei den Proben mit proteinhaltiger Lösung nach Schütteln wieder und es findet eine Farbwechsel statt – es bildet sich eine violette Lösung (Abb. 3). In der Blindprobe bleibt der blaue Niederschlag erhalten (Abb. 1).

Abbildungen

  • Abb. 1: Blindprobe mit hellblauem Kupfer(II)-hydroxid-Niederschlag
  • Abb. 2: Kupfer(II)-hydroxid-Niederschlag unter Anwesenheit von Peptidbindungen
  • Abb. 3: Durch Lösen des Niederschlags entsteht eine violette Lösung

Deutung

Bei der Zugabe der Kupfer(II)-sulfat-Lösung bildet sich in der alkalischen Lösung zunächst ein Niederschlag aus blauem Kupferhydroxid. Dieser löst sich, da die Kupfer-Ionen mit den freien Elektronenpaaren der Stickstoffatome der Aminosäuren in der Peptidbindung eine koordinative Bindung eingehen und sich ein löslicher violetter Komplex bildet. Diese Probe wird Biuret-Probe genannt, da die Probe am Stoff Biuret entdeckt wurde. Biuret entsteht beim Erhitzen von Harnstoff-Lösung, wobei zwei ebenfalls stickstoffhaltige Harnstoff-Moleküle unter Ammoniak-Abspaltung (NH3) kondensieren.

Entsorgung

Kupferhaltige Lösungen werden im Schwermetallbehälter entsorgt. Überschüssige Natriumhydroxid-Lösung wird im Säure-Base-Behälter entsorgt.

Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse

Der Nachweis von Peptiden bzw. Proteinen kann alternativ auch durch Besprühen proteinhal- tiger Substanzen mit ethanolischer Ninhydrin-Lösung oder durch den Xanthoprotein-Nachweis erfolgen. Bei letzterem werden aromatische Aminosäurereste durch Zugabe von SalpetersäureLösung nitriert. Anhand dieses Nachweises können anschließend die Struktur der Reste und der Mechanismus der Nitrierung diskutiert werden.

Der Biuret-Nachweis kann anschließend mit proteinhaltigen Lebensmitteln durchgeführt werden

Mit der Biuret-Probe getestete Aminosäuren (z.B. mit einer Glycin-Lösung) bilden einen blau- en, löslichen Komplex. Auch einzelne Aminosäuren vermögen also an Kupfer(II)-Ionen koordi- nativ zu binden.

Literatur

Schunk, A. (2001). Die Biuret-Reaktion. http://www.axel-schunk.de/experiment/edm0110.html (abgerufen am 13.08.2015)