크산토프로테인 반응
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1. 개요
크산토프로테인 반응은 단백질 중 벤젠 고리를 가진 방향족 아미노산인 티로신, 페닐알라닌, 트립토판이 질산과 반응하여 니트로화되는 발색 반응이다. 이 반응은 단백질 검출 및 정성에 사용되며, 시료에 질산을 가하고 가열한 후 알칼리를 첨가하면 황색 또는 오렌지색을 띤다. 반응 후 알칼리를 가하면 황적색으로 변하며, 젤라틴이나 콜라겐처럼 방향족 아미노산을 거의 포함하지 않는 단백질은 반응성이 거의 없다. 이 반응은 피부나 손톱이 질산에 노출되었을 때 나타나는 노란색 변화로도 확인할 수 있다.
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크산토프로테인 반응 | |
---|---|
일반 정보 | |
이름 | 크산토프로테인 반응 |
로마자 표기 | keusantopeurotein baneung |
독일어 이름 | Xanthoprotein-Reaktion |
영어 이름 | xanthoproteic reaction |
설명 | 용액 내의 방향족 아미노산을 검출하는 데 사용되는 방법임. |
반응 | 단백질을 질산으로 가열하면 니트로 유도체 형성에 의해 황색으로 변함. |
추가 반응 | 이 용액에 수산화 암모늄 또는 수산화 나트륨과 같은 알칼리를 첨가하면 색상이 진한 오렌지색으로 바뀜. |
2. 반응 원리
단백질의 발색 반응 중 하나인 크산토프로테인 반응은 정성 분석에는 이용되지만, 정량 분석에는 적당하지 않다. 크산토프로테인 반응은 단백질을 구성하는 아미노산 중 티로신, 페닐알라닌, 트립토판 등 벤젠 고리를 가진 방향족 아미노산이 니트로화되면서 색이 변하는 반응이다.[2]
2. 1. 방향족 아미노산의 니트로화
티로신, 페닐알라닌, 트립토판 등 벤젠 고리를 가진 방향족 아미노산이 니트로화되어 발색 반응이 일어난다. 이 반응은 가열하면 더 잘 일어난다.[2]황색으로 변한 용액을 식힌 후, 알칼리나 암모니아를 넣어 반응시키면, 전자 흡인기(니트로기) 때문에 산성도가 증가한 페놀성 수소가 해리되어 황적색으로 변한다.[2]
페닐알라닌의 벤젠 고리는 반응성이 낮아 진한 질산을 넣고 가열해도 거의 니트로화되지 않는다. 반면, 티로신의 페놀성 벤젠 고리는 파라 위치에 있는 전자 주개기(히드록시기)의 전자 주개적 공명 활성화 때문에 오르토 위치가 비교적 쉽게 니트로화된다.[2]
젤라틴이나 콜라겐처럼 방향족 아미노산을 거의 포함하지 않는 단백질은 크산토프로테인 반응에서 거의 양성을 나타내지 않는다.[2]
2. 2. 색 변화
시료에 질산을 가하고 가열한 후, 알칼리를 가하면 황색 또는 주황색을 띤다. 이 반응은 티로신, 페닐알라닌, 트립토판을 함유하는 대부분의 단백질에서 나타난다.[2] 단백질 속 티로신, 페닐알라닌 등의 잔기가 진한 질산에 의해 니트로화되면 황색으로 변하고, 알칼리성에서는 등황색이 된다. 이는 벤젠핵을 가진 티로신, 트립토판, 페닐알라닌 등이 있을 때 일어나며, 그 색은 벤젠의 니트로 유도체의 색이다.[2]1 mL의 진한 질산(HNO₃)을 시료 1 mL에 첨가하고 가열한 후 식힌다. 수산화나트륨(NaOH) 용액(40% w/v)을 천천히 첨가하여 알칼리성이 될 때까지 넣고 색 변화를 관찰한다. 노란색에서 주황색으로 변하면 방향족 아미노산이 존재함을 의미한다.
황색으로 변한 용액을 식힌 후, 알칼리나 암모니아를 추가하면 전자 흡인기(니트로기)의 효과로 산성도가 증가한 페놀성 수소가 해리되어 황적색으로 변한다.
페닐알라닌의 벤젠 고리는 반응성이 낮아 진한 질산을 가하고 가열하는 정도로는 거의 니트로화되지 않는다. 반면, 티로신의 페놀성 벤젠 고리는 파라 위치의 전자 주개기(히드록시기)에 의한 전자 주개적 공명 활성화로 비교적 쉽게 오르토 위치가 선택적으로 니트로화된다.
젤라틴이나 콜라겐처럼 방향족 아미노산을 거의 포함하지 않는 단백질은 크산토프로테인 반응에서 거의 양성을 나타내지 않는다.
3. 실험 방법
크산토프로테인 반응(Xanthoproteic reaction영어) 실험 방법은 다음과 같다.
1. 시료 1 mL에 진한 질산(HNO₃) 1 mL를 첨가한다.
2. 혼합물을 부드럽게 가열한 후 식힌다.
3. 수산화나트륨(NaOH, 수용액 40% w/v) 용액을 천천히 첨가하여 혼합물이 알칼리성이 될 때까지 넣고 색 변화를 관찰한다.
4. 색깔이 노란색에서 주황색으로 변하면 방향족 아미노산이 존재함을 나타낸다.
인간의 피부나 손톱이 질산에 노출되면 시간이 지나면서 노란색으로 변하는데, 이는 단백질의 존재를 나타낸다. 손톱은 밝은 노란색을 띠는데(손톱은 케라틴이라는 단백질로 구성되어 있음), 피부의 노란색 변색과 달리 벗겨지지 않는다.
4. 응용 및 한계
크산토프로테인 반응은 단백질 검출이나 정성에 이용되지만, 단백질 정량에는 적합하지 않다. 이 반응은 티로신, 페닐알라닌, 트립토판을 함유하는 대부분의 단백질에서 나타난다.[2]
1 mL의 진한 질산(HNO₃)을 시료 1 mL에 첨가하여 혼합물을 가열한 후 식힌다. 여기에 수산화나트륨(NaOH, 수용액 40% w/v) 용액을 천천히 첨가하여 혼합물이 알칼리성이 될 때까지 넣고 색 변화를 관찰한다. 색깔이 노란색에서 주황색으로 변하면 방향족 아미노산이 존재함을 나타낸다.
젤라틴이나 콜라겐 등 방향족 아미노산을 거의 포함하지 않는 단백질은 크산토프로테인 반응에서 거의 양성을 나타내지 않는다.
5. 생활 속 사례
질산이 사람의 피부나 손톱에 닿으면 시간이 지나면서 노랗게 변색되는데, 이는 피부와 손톱을 구성하는 단백질 때문이다. 손톱은 케라틴이라는 단백질로 구성되어 있어 질산에 닿으면 밝은 노란색을 띠지만, 피부와 달리 벗겨지지 않는다.
참조
[1]
서적
Textbook of biochemistry for dental/nursing/pharmacy students
https://books.google[...]
Jaypee Brothers Medical Publishers Pvt. Limited
2024-04-08
[2]
웹인용
크산토프로테인 반응
https://terms.naver.[...]
2022-02-11
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