Работа 3. Качественные реакции на белки, жиры и углеводы

Работа 3. Качественные реакции на белки, жиры и углеводы

 

Цель:

Изучить способы обнаружения белков и углеводов с помощью качественных реакций.

Методические рекомендации:

Расскажите, что белки – это полимеры, о функциях белков в клетках. Упомяните, что мономеры, из которых состоят белки – это аминокислоты, они бывают заменимые и незаменимые. Расскажите о пищевой ценности белков, о том, сколько их в разных продуктах питания.

Техника безопасности:

Рекомендуется проводить работу в лабораторных халатах и специальных перчатках, аккуратно обращаться с химическими реактивами.

Материалы, оборудование, реактивы и объекты:

Чашка Петри, пипетка стеклянная 10 мл, пипетка стеклянная 5 мл, мерный цилиндр на 50 мл, автоматическая пипетка 100 мкл, стакан стеклянный 100 мл, пробирка химическая ПХ-14, спиртовка, зажим пробирочный, магнитная мешалка, ложка-шпатель, 10% раствор щелочиNaOH, 1% раствор медного купороса, спиртовой раствор йода

Дополнительное оборудование и материалы

Яйцо куриное вареное, яйцо куриное сырое, картофель сырой, кусочки сливочного масла, жирного мяса, семя подсолнечника, раствор глюкозы, краситель судан III, спирт.

Календарь подготовки

Небольшое количество судана III (на кончике ложки-шпателя) растворите в 30 мл спирта.

Ход работы

· Для того, чтобы познакомиться с качественной реакцией на белок, вам нужно взять яйцо, отделить белок от желтка. Белок перелейте в химический стакан, добавьте пипеткой 2 мл воды и перемешайте с помощью магнитной мешалки. Возьмите 10 мл белка 40 мл воды и 40 мл 10% щелочи, смешайте в химическом стакане при помощи магнитной мешалки. После этого возьмите автоматическую пипетку, выставьте на табло дозатора 100 мкл и наденьте на нее чистый наконечник.

Не забудьте, что при заборе жидкости в пипетку, нажимать на поршень принято до первого щелчка, иначе набирается больше жидкости, чем указано на дозаторе, и она заливается внутрь пипетки, загрязняя ее.

Наберите в наконечник пипетки 100 мкл медного купороса и добавляйте его по капле в стакан, помешивая после каждого пипетирования стеклянной палочкой до появления фиолетового окрашивания.

Будьте внимательны! При передозировке медного купороса окрашивания не произойдет.

· Качественная реакция на глюкозу. Возьмите 1 мл раствора глюкозы, 1 мл 10% раствора щелочи и 1 мл воды, налейте в химическую пробирку и нагрейте ее над спиртовкой, взяв пробирку с помощью пробирочного зажима, чтобы не обжечься.ДОБАВИТЬ МЕДНЫЙ КУПОРОС - сколько

Если глюкозы много, то выпадает оранжевый осадок (оксид меди 1), если мало, то синеватый осадок, который при нагревании желтеет, а потом приобретает ярко-оранжевый цвет.

· Качественная реакция на крахмал. Разрежьте клубень картофеля и вареное яйцо пополам. На срез капните спиртовой раствор йода. Картофель посинеет, яйцо нет.

· Качественная реакция на жиры. В чашку Петри положите маленькие кусочки сливочного масла, вареного яйца, жирного мяса, разрезанное вдоль скальпелем семя подсолнечника. На каждый из объектов автоматической пипеткой капните по 50-100 мкл раствора судана III. Запишите наблюдения.

Занесите результаты экспериментов в таблицу

Оформление результатов

Реакция на:	Реактивы	Описание протекания реакции
Белок
Углевод (глюкоза)
Углевод (крахмал)
Жиры

Вывод: с помощью качественных реакций на определенные группы веществ мы можем определить их присутствие в сложных природных смесях.

 

Работа 4. Денатурация белка

Цель

Исследование влияния различных факторов на денатурацию белков.

Методические подходы

Работа может проводиться в 9 и 10 классе на уроках общей биологии.

Техника безопасности

Работа с концентрированной кислотой требует осторожности!

Календарь подготовки

Заранее приготовить раствор яичного белка: возьмите яйцо, отделите белок от желтка. Белок перелейте в химический стакан, добавьте пипеткой 2 мл воды и перемешайте с помощью магнитной мешалки. Возьмите 10 мл белка (примерно 1/6 от белка одного яйца), 40 мл воды и 40 мл 10% щелочи, смешайте в химическом стакане при помощи магнитной мешалки.

Оборудование и материалы

Пробирки ПХ-14 2 шт., штатив для пробирок, магнитная мешалка, нагреватель для пробирок.

Ход работы

· Налейте в пробирку немного раствора яичного белка, нагрейте до кипения. Охладите содержимое пробирки. Что происходит с белком при нагревании?

· Налейте в пробирку немного раствора яичного белка, добавьте в пробирку концентрированной азотной кислоты. Что вы наблюдаете?

Результаты и оформление

Опишите результаты экспериментов

Выводы

Что происходит с белками при нагревании и в кислой среде?

 

 

Цель

Обнаружить пептидную связь в молекулах белка. Обнаружить наличие ароматических групп в радикалах аминокислот в белках.

Методические подходы

Работа может проводиться в 10 классе на уроках общей биологии, раздел «Химический состав клетки».

Биуретовая реакция обуславливается присутствием в молекуле пептидной группы –СО–NH–, входящей в состав биурета (NH₂-CO-NH-CO-NH₂), откуда и произошло название самой реакции. Ее дают не только белки, но и полипептиды. Большинство белков при нагревании их с концентрированной азотной кислотой дает желтое окрашивание. Желтый – по-гречески «ксантос», откуда и произошло название ксантопротеиновой реакции. Эта реакция используется для обнаружения аминокислот, содержащих ароматические радикалы. Тирозин, триптофан, фенилаланин при взаимодействии с концентрированной азотной кислотой образуют нитропроизводные, имеющие желтую окраску. В щелочной среде нитропроизводные этих аминокислот дают соли, окрашенные в оранжевый цвет. Этим же объясняется появление желтого окрашивания при попадании концентрированной азотной кислоты на кожу, шерсть и т. д.

Техника безопасности:

Рекомендуется проводить работу в лабораторных халатах и специальных перчатках. Соблюдать правила техники безопасности при работе со спиртовкой и с растворами кислот и щелочей.

Оборудование и материалы

Чашка Петри, пипетка стеклянная 10 мл, пипетка стеклянная 5 мл, мерный цилиндр на 50 мл, стакан стеклянный 100 мл, пробирка химическая ПХ-14 (3 шт.), спиртовка, зажим пробирочный, ложка-шпатель, 10% раствор NaOH, 1% раствор медного купороса, спиртовой раствор йода

Объекты

Белок куриного яйца, культура дрожжей (Saccharomyces cerevisiae)

Календарь подготовки

Культуру дрожжей готовим предварительно: в теплую подсахаренную воду за 1—2 ч до занятия кладут небольшой кусочек дрожжей, закрывают фильтровальной бумагой и помещают в термостат.

Белок куриного яйца отделяют от желтка, помещают в стакан и добавляют воды.

Ход работы

· Биуретовая реакция

Обнаружение белка в культуре дрожжей. В пробирку влейте 2 мл суспензии дрожжей, добавьте 1—2 мл щелочи (NaOH) и по каплям медный купорос (СuSO₄).

После каждой капли пробирку встряхивайте. Если возникает фиолетовое окрашивание, значит, в дрожжах есть белки. Интенсивность окраски осажденной суспензии свидетельствует об относительном количестве белков.

К исследуемому раствору куриного белка (2–3 мл) прилейте 1–2 мл 10 % раствора щелочи и несколько капель 1 % раствора медного купороса. В присутствии белковых веществ жидкость окрашивается в фиолетовый цвет.

· Ксантопротеиновая реакция

К исследуемому раствору в пробирке прилейте 1–2 мл концентрированной азотной кислоты. В пробирке выпадает осадок, отметьте его цвет. Нагрейте пробирку. Как изменяется цвет осадка? Проявление желтого осадка при нагревании указывает на присутствие белка. Остужаем пробирку. Под тягой добавляем несколько капель раствора аммиака. Как изменяется цвет осадка?

Оформление результатов

В тетради зарисовать пробирки и показать окраску полученных соединений.

Вывод

Какие химические связи образуются между аминокислотами в молекуле белка? Какая реакция позволяет их обнаружить?

Что можно обнаружить с помощью ксантопротеиновой реакции?

 

Цель

Изучить способы осаждения белка.

Изучить влияние солей тяжелых металлов на белки.

Методические подходы

Работа может проводиться в 9 и 10 классе на уроках общей биологии. Также данный практикум может быть проведен в интегрированных уроков химии и биологии в 10 классе. Денатурация — нарушение пространственной структуры белка под воздействием определенных факторов. Первичная структура сохраняется, но изменяются нативные свойства белка и нарушается функция. Соли тяжелых металлов вызывают необратимую денатурацию белка. Осаждение белков — процесс снятия гидратной оболочки и заряда.

Высаливание - это осаждение белков высокими концентрациями нейтральных солей щелочных и щелочноземельных металлов. Чаще это NaCl, (NH₄)₂SO₄, CaCl₂. По мере добавления таких солей к раствору белка они сначала растворяются в свободной воде, а затем, при дальнейшем повышении концентрации соли, конкурируют с белком за обладание водой, которая входит в состав гидратных оболочек. Это обратимый процесс; белок сохраняет структуру и нативные свойства.

Оборудование и материалы

Пипетка стеклянная 2 мл, пипетка стеклянная 5 мл, мерный цилиндр на 50 мл стакан стеклянный 100 мл, пробирка химическая ПХ-14 (4 шт.), промывалка с водой.

Ход работы

· В две пробирки с 1 мл молока добавьте по 1 мл насыщенных растворов солей: в первую – нитрата свинца, во вторую – сульфата меди. Что вы наблюдаете? Добавьте в пробирки воды. Наблюдаете ли вы изменения?

· В пробирку с раствором яичного белка добавьте насыщенный раствор сульфата аммония, перемешайте. Что вы наблюдаете? Добавьте в пробирку воды. Наблюдаете ли вы изменения?

· В пробирку с раствором яичного белка добавьте насыщенный раствор сульфата меди. Что вы наблюдаете? Добавьте в пробирку воды. Наблюдаете ли вы изменения? Не следует добавлять избыток сульфата меди, так как избыток солей вызывает растворение образованного ими осадка

Оформление результатов

Опишите результаты экспериментов в виде таблицы.

	Молоко	Яичный белок
Pb (NO3)2
CuSO4
(NH4)2SO4

Выводы

Какое действие на белок оказывают соли тяжелых металлов? Обратимо ли данное явление?

Чем высаливание отличается от денатурации?

 

 

Цель

Обнаружить восстанавливающие сахара с помощью реакции Троммера

Методические подходы

Работа может проводиться в 10 классе на уроках общей биологии, раздел «Химический состав клетки».

Дисахариды подразделяются на две группы: восстанавливающие и невосстанавливающие.

К восстанавливающим дисахаридам относится, в частности, мальтоза (солодовый сахар), содержащаяся в солоде, т.е. проросших, а затем высушенных и измельченных зернах хлебных злаков. Мальтоза составлена из двух остатков D- глюкопиранозы, которые связаны (1–4) -гликозидной связью, т.е. в образовании простой эфирной связи участвуют гликозидный гидроксил одной молекулы и спиртовой гидроксил при четвертом атоме углерода другой молекулы моносахарида. К невосстанавливающим дисахаридам относится сахароза (свекловичный или тростниковый сахар). Она содержится в сахарном тростнике, сахарной свекле (до 28% от сухого вещества), соках растений и плодах. В противоположность мальтозе гликозидная связь (1–2) между моносахаридами образуется за счет гликозидных гидроксилов обеих молекул, то есть свободный гликозидный гидроксил отсутствует. Вследствие этого отсутствует восстанавливающая способность сахарозы, она не дает реакции "серебряного зеркала", поэтому ее относят к невосстанавливающим дисахаридам.

Оборудование и материалы

Чашка Петри, пипетка стеклянная 2 мл, пипетка стеклянная 5 мл, мерный цилиндр на 50 мл, пробирка химическая ПХ-14 (5 шт.), штатив для пробирок, спиртовка, зажим пробирочный, ложка-шпатель, 10% раствор щелочи, 1% раствор медного купороса.

Ход работы

· К 2 мл исследуемого раствора глюкозы приливают 1 мл 10 %-го раствора едкого натрия и по каплям 1 %-го раствора медного купороса до появления мути голубого цвета. Смесь в пробирке нагревают до кипения. Появление желтого (гидрат закиси меди) или красного (закись меди) осадка указывает на присутствие в растворе восстанавливающего сахара.

· Аналогичный опыт проводят с сахарозой, мальтозой, фруктозой и крахмалом.

Оформление результатов

Зарисовать пробирки, с помощью цветных карандашей показать изменение цвета после кипячения.

Вывод

Какие из изученных углеводов можно отнести к восстанавливающим?

 

 

Цель

Обнаружить в клетках живых организмов наличие гликогена и крахмала.

Методические подходы

Гликоген запасается в клетках грибов и животных. Раствор Люголя окрашивает клетки дрожжей в желтый цвет, а гликоген в коричневый. Количество гликогена в дрожжах меняется в зависимости от их возраста и условий культивирования. В зрелых клетках гликоген занимает от 1/3 до 2/3 клетки и более. В клетках с низкой физиологической активностью окрашенный гликоген занимает менее 1/4 клетки. В молодых клетках гликоген отсутствует, а клетки при окрашивании раствором йода приобретают бледно-желтый цвет.

Оборудование и материалы

Микроскоп, предметные и покровные стекла, препаровальные иглы, пипетка медицинская, скальпель, лоток, микробиологическая петля, фильтровальная бумага, промывалка с водой..

Объекты

Клубень картофеля (Solanum tuberosum), культура дрожжей (Saccharomyces cerevisiae)

Календарь подготовки

В теплую подсахаренную воду за 1—2 ч до занятия кладут небольшой кусочек дрожжей, закрывают фильтровальной бумагой и помещают в термостат.

Ход работы

· Обнаружение гликогена.

Для качественной оценки уровня гликогена в дрожжевых клетках на предметное стекло петлей наносят небольшое количество дрожжевой суспензии и 2- 3 капли раствора Люголя. Каплю накрывают покровным стеклом, излишек жидкости удаляют фильтровальной бумагой.

Изучают на большом увеличении под микроскопом. Через 2- 3 мин клетки дрожжей окрашиваются в желтый цвет, а гликоген в коричневый.

· Обнаружение крахмала.

Разрезают клубень картофеля скальпелем и место разреза скоблятпрепаровальной иглой. В каплю воды на предметном стекле окунают иглу. Помутнение свидетельствует о том, что из разрушенных клеток выделились крахмальные зерна. Осторожно накрывают препарат покровным стеклом. Не снимая покровное стекло окрашивают препарат раствором Люголя, наблюдения заносят в лабораторный журнал.

Оформление результатов

Зарисовать дрожжевую клетку, обозначить скопления гликогена в цитоплазме клеток. Отметить окраску скоплений гликогена. Зарисовать несколько крахмальных зерен, отметить их окраску после обработки раствором Люголя.

Вывод

В клетках каких живых организмов запасается крахмал; гликоген?

 

 

Цель

Обнаружить лигнин в одревесневших клеточных стенках.

Методические подходы

Одревеснение состоит в том, что часть целлюлозной толщи стенки пропитывается лигнином. Ароматическое вещество лигнин является основным инкрустирующим веществом клеточной стенки. Это полимер с неразветвленной молекулой, состоящей из ароматических компонентов. Лигнин, подобно бетонной массе, заполняет промежутки ячеек сетки; при этом арматура и заполнение образуют монолитное целое. Одревеснение понижает пластичность клеточных стенок, закрепляет их форму.

Техника безопасности

Особо обращается внимание на соблюдение правил техники безопасности при работе с растворами кислот, работа с аммиаком проводится под вытяжкой..

Оборудование и материалы

Микроскоп, цифровая фотокамера, компьютер, чашка Петри, пипетка медицинская, предметные и покровные стекла, препаровальные иглы, фильтровальная бумага,

Объекты

Веточки лиственных деревьев

Ход работы

· С помощью лезвия сделать серию тонких срезов предложенного объекта, поместить в чашку Петри. На поверхность среза нанести 5–6 капель 10 %-го раствора марганцевокислого калия. Через минуту удаляют их фильтрованной бумагой. Высушенные места смочить 2–3 каплями концентрированной соляной кислотой. По истечении двух минут удаляют фильтрованной бумагой кислоту. Нанести 2–3 капли 25 %-го раствора аммиака. Появляется красная окраска.

· Поместить окрашенный препарат на предметное стекло, рассмотреть на малом увеличении. Какие клетки приобрели красную окраску? В какой части древесного стебля они расположены?

Оформление результатов

Сфотографируйте и опишите полученные срезы.

Вывод

Почему только у некоторых клеток клеточные стенки приобрели красную окраску?

 

 

Работа 3. Качественные реакции на белки, жиры и углеводы

 

Цель:

Изучить способы обнаружения белков и углеводов с помощью качественных реакций.

Методические рекомендации:

Расскажите, что белки – это полимеры, о функциях белков в клетках. Упомяните, что мономеры, из которых состоят белки – это аминокислоты, они бывают заменимые и незаменимые. Расскажите о пищевой ценности белков, о том, сколько их в разных продуктах питания.

Техника безопасности:

Рекомендуется проводить работу в лабораторных халатах и специальных перчатках, аккуратно обращаться с химическими реактивами.

Материалы, оборудование, реактивы и объекты:

Чашка Петри, пипетка стеклянная 10 мл, пипетка стеклянная 5 мл, мерный цилиндр на 50 мл, автоматическая пипетка 100 мкл, стакан стеклянный 100 мл, пробирка химическая ПХ-14, спиртовка, зажим пробирочный, магнитная мешалка, ложка-шпатель, 10% раствор щелочиNaOH, 1% раствор медного купороса, спиртовой раствор йода