摘要：以甘油二酯、縮二脲和蛋白質為實驗材料，探討了縮二脲試劑檢測蛋白質的原理，同時對縮二脲和縮二脲試劑進行了區(qū)分。

關鍵詞：縮二脲試劑 蛋白質 實驗原理

一、話題分析

(一）教科書分析

“檢測生物組織中的碳水化合物、脂肪和蛋白質”是人民教育版教材《生物必修1》第2章的內容，也是高中生物第一個生物化學實驗。良好的科學探究質量的重要實驗。

(二）研究分析

教學對象為一年級學生，初中階段已掌握基本實驗技能，但能力和技能有待進一步提高，在高中階段進行更深層次的探索。在這個實驗之前，學生們已經研究了細胞中的化合物。實驗過程中，教師有意識地引導學生注意辨別同一物質顏色的明顯差異。據此，學生推測檢測到的物質是被識別的物質內容不同。

(三）目標分析

1.通過對實驗結果的觀察和對比分析，可以從結構和功能的角度解釋雙縮脲試劑用于蛋白質檢測的原理，認識到滅活的蛋白質破壞了空間結構，因此失去了它的功能。原創(chuàng)活動。（人生觀）

2.能夠根據教材要求的實驗設計相關實驗，樹立科學探究意識，掌握生化實驗定量分析的基本方法。（科學探究）

3.可以分析生物組織中蛋白質的大致含量，為日常均衡健康飲食營養(yǎng)提出寶貴建議。（社會責任感）

二、實驗教學內容

(一）使用設備

縮二脲試劑、蛋清、奶粉、甘油二酯、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，縮二脲（H2NOC-NH-CONH2）可以與Cu2+相互作用形成紫色或紫紅色的絡合物。這種反應稱為縮二脲反應。因為蛋白質分子中含有許多類似于縮二脲結構。因此蛋白質可以與縮二脲試劑發(fā)生顯色反應?？s二脲反應主要涉及肽鍵，受蛋白質特異性影響較小，與蛋白質分子中所含肽鍵的數(shù)量相似。肽鍵有一定的關系，肽鍵的個數(shù)越多，顏色越深，因此可以通過縮二脲試劑的反應對蛋白質進行定量分析。

(三）實驗改進點

通過比較不同濃度的蛋清、煮蛋清、縮二脲、雙縮水甘油醚、奶粉和不同稀釋梯度的蛋清液的縮二脲試劑反應，幫助學生深入了解縮二脲試劑檢測蛋白質的原理縮二脲和縮二脲試劑。

(四）實驗主要內容

為保證每管加入的試劑反應時間盡可能一致，實驗分為三組：第一組比較甘油二酯、縮二脲、蛋清、煮蛋清和牛奶的色差粉末; 第二組用不同濃度梯度的奶粉配制；第三組與相同稀釋比例的奶粉溶液和蛋清溶液進行比較。通過對各組實驗結果的觀察和分析，在第一組結果中，發(fā)現(xiàn)除甘油二酯外沒有紫色反應，其他幾個試管也出現(xiàn)紫色反應，但顏色深淺存在差異。經驗證，縮二脲試劑可與縮二脲反應，活性和滅活的蛋白質樣品會產生紫色結果，但不會與甘油二酯發(fā)生紫色反應。在相同稀釋度下，煮熟和未煮熟的蛋白的結果沒有顯著差異。雖然煮沸滅活的蛋白質的空間結構被破壞，但肽鍵沒有斷裂。進一步證實縮二脲試劑檢測的原理本質上與蛋白質無關，但更準確的說是檢測肽鍵的有無，能夠進行縮二脲反應的化合物應該含有兩個或兩個以上肽鍵。第二組結果，對比不同濃度梯度的奶粉，可以看出隨著奶粉稀釋度的增加，顏色逐漸變淺，因此推斷雙縮脲試劑可以定量測定蛋白質。當然，我們可以看到，由于奶粉本身溶解后呈乳白色，不透明，濃度較高的奶粉顯色效果并不明顯。第三組結果表明，隨著稀釋倍數(shù)的增加，不同稀釋梯度的奶粉溶液和不同稀釋梯度的蛋清溶液逐漸呈現(xiàn)出明顯的顏色遞減梯度變化。同時可以看出，相同稀釋比例下的奶粉和蛋清液的結果還是有很大差異的，說明不同的物質含有不同的蛋白質含量?？梢钥闯?，由于奶粉本身溶解后呈乳白色，不透明，濃度較高的奶粉顯色效果不明顯。第三組結果表明，隨著稀釋倍數(shù)的增加，不同稀釋梯度的奶粉溶液和不同稀釋梯度的蛋清溶液逐漸呈現(xiàn)出明顯的顏色遞減梯度變化。同時可以看出，相同稀釋比例下的奶粉和蛋清液的結果還是有很大差異的，說明不同的物質含有不同的蛋白質含量?？梢钥闯?，由于奶粉本身溶解后呈乳白色，不透明，濃度較高的奶粉顯色效果不明顯。第三組結果表明，隨著稀釋倍數(shù)的增加，不同稀釋梯度的奶粉溶液和不同稀釋梯度的蛋清溶液逐漸呈現(xiàn)出明顯的顏色遞減梯度變化。同時可以看出，相同稀釋比例下的奶粉和蛋清液的結果還是有很大差異的，說明不同的物質含有不同的蛋白質含量。第三組結果表明，隨著稀釋倍數(shù)的增加，不同稀釋梯度的奶粉溶液和不同稀釋梯度的蛋清溶液逐漸呈現(xiàn)出明顯的顏色遞減梯度變化。同時可以看出，相同稀釋比例下的奶粉和蛋清液的結果還是有很大差異的，說明不同的物質含有不同的蛋白質含量。第三組結果表明，隨著稀釋倍數(shù)的增加，不同稀釋梯度的奶粉溶液和不同稀釋梯度的蛋清溶液逐漸呈現(xiàn)出明顯的顏色遞減梯度變化。同時可以看出，相同稀釋比例下的奶粉和蛋清液的結果還是有很大差異的，說明不同的物質含有不同的蛋白質含量。

三、實驗效果評估

(一）讓同學們深入了解縮二脲試劑檢測蛋白質的原理

每種蛋白質都具有特定的生物學功能，這主要取決于其特定的結構。煮沸的蛋白質破壞了空間結構，因此它永久失去了原來的活性。但失活的蛋白肽鍵不受影響，仍可與縮二脲反應生成紫色。通過比較活性蛋白質和煮沸滅活蛋白質的反應結果，學生可以深入了解縮二脲試劑如何檢測蛋白質，因為銅離子與肽鍵而不是與蛋白質本身發(fā)生反應。

(二）讓學生了解蛋白質定量分析用凱氏定氮法和縮二脲法的區(qū)別

凱氏定氮法是測定奶粉中蛋白質含量的國標方法雙甘肽，但操作繁瑣費時，蛋白質含量是通過測定N含量來計算的。有人利用凱氏定氮法的缺點，在奶粉中添加尿素、硫酸銨、三聚氰胺等含氮化合物，造成蛋白質含量虛高，導致奶粉出現(xiàn)問題。為了彌補上述方法的不足，可采用縮二脲試劑直接定量分析蛋白質。由于蛋白質和縮二脲試劑的顯色反應強度與一定濃度范圍內的蛋白質含量成正比，因此可以通過與相同處理的蛋白質標準溶液比較得到蛋白質含量。

(三）實驗教學特色

通過比較相同稀釋比例的奶粉和蛋清的縮二脲反應，培養(yǎng)和影響學生的營養(yǎng)價值，體現(xiàn)應用科技解決生活實際問題的目的。從本次實驗的奶粉結果中，學生可以體會到本課的定量檢測對于開展科學研究和解決生活中的問題具有重要意義。將學習內容與實際生活緊密結合，讓學生深刻體會科技的價值；引導學生承擔社會責任，重視科學進步。

參考

[1] 朱政偉，趙占良。生物必修1 - 分子和細胞。第二版[M]．北京：人民教育出版社，2007：104-105.

[2] 陳寧清，鄭思雨。雙縮脲試劑在蛋白質檢測中的應用研究[J]. 中國醫(yī)療器械雜志, 2014, 38 (6）: 458-460.