РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И СОСТАВЛЕНИЮ ОТЧЕТА
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой по дисциплине "Биохимия", утвержденной в сентябре 1999 г. Данная дисциплина изучается студентами факультета технологии молочных продуктов на 3-м курсе в 6-м семестре. Трудоемкость изучения дисциплины составляет 198 часов, в т.ч. лабораторные занятия - 52 часа.
Методические указания дополнены и переработаны с учетом формирования у студентов навыков самостоятельной творческой работы. По каждой теме предусмотрены вопросы для самостоятельной подготовки к занятиям, что является одной из форм самоконтроля знаний.
Данные указания являются самостоятельной методической разработкой, они содержат 23 работы. Материал изложен таким образом, чтобы работающий мог выполнить ту или иную задачу самостоятельно, не ожидая указаний со стороны преподавателя. Выполнение этих работ поможет студенту ознакомиться с методами биохимического исследования и тем самым дополнить теоретическую часть изучаемой дисциплины.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И СОСТАВЛЕНИЮ ОТЧЕТА
Цель практикума - закрепить знания теоретических основ биохимии, привить студентам навыки самостоятельной и экспериментальной работы.
Поскольку программа практикума рассчитана на самостоятельное изучение теории по каждой конкретной работе, то, получив от преподавателя задание по выполнению лабораторной работы, подготовьтесь к ее выполнению. Для этого ознакомьтесь с рекомендациями, приведенными в данных методических указаниях. Изучите теоретический материал, пользуясь рекомендованной литературой и конспектами лекций. Проверьте усвоение материала, письменно ответив на вопросы самоконтроля, и будьте готовы к собеседованию по ним.
Приступайте к выполнению работы только после разрешения преподавателя; пройдя предварительное собеседование. Результаты опыта обязательно покажите преподавателю.
Работайте в халатах ! Перед опытом посуду обмойте дистиллированной водой, после него удалите продукты реакции и тщательно помойте посуду.
Составляя отчет по работе, придерживайтесь следующего плана: название работы, цель работы, ответы на вопросы самоконтроля, ход работы, результаты опыта и наблюдения, выводы.
Все таблицы и уравнения помешайте в разделе отчета «Результаты и наблюдения».
При обсуждении результатов четко формулируйте выводы. Следите, чтобы они не подменялись результатами наблюдений и были краткими.
Работа считается зачтенной после представления отчета и ответа на контрольные вопросы преподавателя.
Работа 1, Определение активной кислотности и буферных свойств некоторых биологических жидкостей (2 часа)
Цель занятия - научиться с помощью потенциометра определять рН растворов, изучить буферные свойства молока, слюны, желудочного сока.
Содержание работы. С помощью рН-метра определить рН молока, слюны, препарата желудочного сока, сравнить рН этих жидкостей и их разведений в 2, 5, 10 раз, сделать выводы о буферное™ данных растворов.
Подготовка к занятии). Студент должен знать, что такое рН, сущность потенциометрического метода определения рН, иметь понятие о буферных свойствах растворов и их буферной емкости; знать, какими компонентами обусловлены буферные свойства биологических жидкостей.
Литература [1, с. 109-120; 4, с. 8-13: 7, с. 206-208].
Вопросы для самоконтроля
1. Что называется водородным показателем?
2. В каких пределах изменяется величина рН растворов (кислая, нейтральная, щелочная среда)?
3. Принцип потенциометрического определения рН.
4. Какие растворы называются буферными?
5. Дать понятие буферной емкости.
6. Перечислить основные буферные системы организма.
7. Какова кислотность биологических жидкостей (молока, слюны, желудочного сока) и как она изменяется в зависимости от вида животного или других факторов?
Аппаратура и реактивы: потенциометр, термометр, колбы, стаканчики, мерный цилиндр, пипетки, молоко, препарат желудочного сока.
Ход работы
С помощью рН-метра определить рН исследуемых растворов. Для этого, прочитав инструкцию к прибору, включить его в сеть, дать прогреться 10-15 мин. затем в стаканчик на 100 мл до половины налить исследуемой жидкости и замерить температуру раствора. Установить данную температуру на шкале прибора. Опустить электроды прибора в раствор так, чтобы они на 0,5 см не доставали до дна стакана и были погружены в раствор. По шкале рН потенциометра сделать соответствующие замеры.
Замерить рН молока, слюны, препарата желудочного сока.
Приготовить серию разведений этих растворов. Замерить рН разбавленных растворов. Данные занести в таблицу.
| Исследуемая жидкость | Величина рН | Буферные системы исследуемой жидкости | |||
| исходного раствора | разведенного в n-раз | ||||
| n=2 | n = 5 | n= 10 | |||
| Молоко Слюна Препарат желудочного сока |
Сделать выводы о кислотности и буферности данных биологических жидкостей.
Контрольные вопросы
1.Чем обусловлены слабокислые свойства молока?
2. Как изменяется кислотность молока при хранении?
3. Какова кислотность слюны основных плотоядных и травоядных животных?
4. Чем обусловлены слабощелочные свойства слюны коровы и какое это имеет значение в пищеварении жвачных?
5. У какого животного кислотность желудочного сока больше: у коровы или собаки? Почему?
Работа 2. Сравнительное действие неорганических катализаторов и ферментов (2 часа)
Цель занятия - сравнить каталитические свойства соляной кислоты и амилазы слюны.
Содержание работы. Провести термостатирование расторов крахмала с водой, соляной кислотой и слюной, проделать пробы с йодом и Троммера, сделать выводы о каталитической активности амилазы слюны.
Подготовка к занятию. Необходимо знать природу ферментов, химическое строение молекул крахмала, химизм гидролиза крахмала, продукты гидролиза (полного и частичного), химизм реакции Троммера.
Литература [2, с. 304-306, 45, 47; 6. с. 265-268, 277. 182-187; 7. с. 148; 9, с. 157-166,260-262].
Вопросы для самоконтроля
1 Понятие о ферментах.
2. Химическая природа ферментов.
3. Уравнение гидролиза крахмала с образованием промежуточных и конечных продуктов.
4. Где вырабатывается фермент амилаза?
Аппаратура и реактивы: пробирки, пинетки, водяная баня, спиртовка, 1%-ный раствор крахмала, 10%-ный раствор НСl, раствор йода в йодистом калии, 10%-пый раствор NаОН, 3%-ный раствор СuS04.
Ход работы
В три пробирки налить по 5 мл 1%-ный раствора крахмала. Затем в первую пробирку добавить 1 мл дистиллированной воды, во вторую - 1 мл 10%-ного раствора НСl,в третью - 1 мл слюны. Содержимое пробирок перемешать и поставить пробирки №1 и №3 в водяную баню при 38 °С, а пробирку №2 - в кипящую водяную баню.
Через 15-20 мин пробирки охладить и взять из них по 1-2 мл для проведения пробы с йодом и Троммера. Перед проведением пробы Троммера содержимое пробирки №2 нейтрализовать раствором щелочи. Полученные результаты занести в следующую таблицу:
| № пробирки | Субстрат | Катализатор | После нагревания | |
| проба с йодом | реакция Троммера | |||
| крахмал | - | |||
| крахмал | соляная кислота | |||
| крахмал | амилаза слюны |
Сделать вывод об активности неорганического катализатора и фермента.
Контрольные вопросы
1, Где осуществляется гидролиз крахмала в организме?
2. Механизм ферментативного катализа.
Работа 3. Специфичность действия ферментов (2 часа)
Цель занятия - изучить свойство избирательного ферментативного действия на примере амилазы слюны.
Содержание работы. Провести термостатирование растворов крахмала и сахарозы со слюной, проделать реакцию Троммера. сделать вывод о специфичности амилазы.
Подготовка к занятию. Необходимо знать механизм действия ферментов, виды специфичности, химическое строение молекул крахмала и сахарозы, химизм гидролиза крахмала и сахарозы, сущность реакции Троммера.
Литература [2. с. 304-324, 299-306, 45, 47; 6, с. 175-177, 182-187, 265-268; 7, с. 63, 151-152].
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое фермент?
2. Химическая природа ферментов.
3. Каков механизм действия ферментов?
4. Чем обусловлена избирательность действия ферментов?
5. Какие виды специфичности характерны для ферментов?
6. Напишите реакцию гидролиза крахмала.
7. В каких пищеварительных соках содержатся ферменты амилаза, мальтаза, сахароза?
8. В каком отделе пищеварительного тракта осуществляется гидролиз крахмала у животных и человека?
Аппаратура и реактивы: водяная баня, набор пробирок, спиртовка, пипетки на 5 и 1мл, 1%-ные растворы крахмала, сахарозы, 10%-ный раствор гидроксида натрия, 5%-ный раствор сульфата меди.
Ход работы
В одну пробирку налить 5 мл 1%-ного раствора крахмала, в другую - 5 мл 1%-ного раствора сахарозы. В обе пробирки добавить по 5 мл слюны. Поместить пробирки на водяную баню при 38-40СС на 10-15 мин.
Для получения слюны в рот набирают 10-15 мл дистиллированной воды, выдерживают 2-3 мин, переносят в стаканчик. После этого с содержимым пробирок делают реакцию Троммера, позволяющую определить наличие в растворе углеводов, которые имеют в молекуле свободную карбонильную группу (альдегидную или кетонную). К их числу принадлежат все моносахариды и многие дисахариды, в том числе и мальтоза.
Для выполнения пробы Троммера возьмите в чистые пробирки по 1мл исследуемой жидкости, прилейте к ней такое же количество 10%-ного гидроксида натрия и по каплям 5%-ный раствор сульфата меди до появления не исчезающей мути (гидроксида меди).
Осторожно нагрейте в пламени спиртовки верхнюю часть всех растворов, проследите за изменением окраски.
Сделайте логические выводы о происходящих реакциях и специфичности фермента амилазы.
Определите вид специфичности амилазы.
Контрольные вопросы
1. Почему реакция Троммера дает отрицательный эффект с растворами крахмала и сахарозы?
2. Чем обусловлена специфичность фермента амилазы?
3. Почему гидролиз крахмала не завершается в желудке животных и человека?
4. В каком отделе пищеварительного факта и в виде какого соединения происходит всасывание продуктов гидролиза крахмала в кровь?
Работа 4. Термолабильность ферментов (2 часа)
Цель занятия - изучить влияние температуры на активность сычужного фермента и амилазы.
Содержание работы. Провести термостатирование раствора крахмала с кипяченой и некипяченой слюной, молока с сычужным ферментом.
С раствором крахмала проделать качественные реакции на йод и Троммера.
Сделать вывод о чувствительности ферментов к низким, высоким и средним температурам.
Подготовка к занятиям. Необходимо знать химическую природу и механизм действия ферментов, химизм реакции гидролиза крахмала и механизм действия сычужного фермента, сущность реакции Троммера, влияние температуры на скорость реакции.
Литература [4. с.133-136, 139-144, 197-198, 252-253; 9, с. 154-182; 2,с.299-324].
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое ферменты?
2. Химическая природа ферментов.
3. Химическая структура простых (протеинов) и сложных (протеидов) ферментов.
4. Что такое денатурация белка?
5. Влияние температуры на активность ферментов (изобразить графически).
6. Написать уравнение реакции гидролиза крахмала.
7. Что такое химозин? Где он вырабатывается и на какой субстрат действует?
Аппаратура и реактивы: водяная баня, набор пробирок, спиртовка, водный раствор сычужного фермента в 0,9%-ном растворе №01, пипетки на 2 и 5 мл. 1%-ный водный раствор крахмала, 5%-ный раствор сульфата меди, молоко, лед, раствор йода в йодистом калии.
Ход работы
Опыт 1. Влияние температуры на активность амилазы слюны
Налить в три пробирки по 5 мл 1%-ного раствора крахмала. В одну из них добавить 1 мл слюны, предварительно нагретой до кипения, в другую - 1 мл не нагретой слюны, в третью - слюну не добавлять.
Тщательно перемешать содержимое пробирок, поставить их в водяную баню при температур 37°С на 15 мин.
Затем с содержимым пробирок провести пробу с йодом. Для этого отлить из каждой по 1 мл раствора в чистые пробирки и добавит к ним по 1-2 капли раствора йода в йодистом калии. Наблюдать полученную окраску растворов.
С содержимым исходных пробирок проделать пробу Троммера, взяв из каждой по 1 мл жидкости.
Добавить к этому количеству по 1 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия и несколько капель 5%,-ного раствора сульфата меди до образования голубого осадка. Нагреть в пламени спиртовки до начала разложения гидратов. Проследить, где появится красная окраска.
Сделать вывод о наличии продуктов гидролиза крахмала.
Опыт 2. Влияние температуры на активность сычужного фермента
В три пробирки налить по 2 мл 0,1%-ного раствора сычужного фермента. Содержимое первой пробирки вскипятить. Затем все три поставить в холодную волу, наклеить этикетки. Прилить в каждую пробирку 2 мл молока, перемешать и поставить вторую пробирку в ледяную воду, а две другие - в водяную баню при 38-40°С на 8-10 мин.
Наблюдать, что произойдет с молоком в первой и третьей пробирках.
Проследите, происходят ли изменения с молоком в ледяной воде.
Поместите вторую пробирку из ледяной воды в баню при температуре 38-40°С и наблюдайте, свернется ли молоко. Сделайте общий вывод по двум опытам о влияния низкой и высокой температуры на активность ферментов.
Контрольные вопросы
1. Какова зависимость между температурой и скоростью ферментативных реакций?
2. Приведите примеры использования высоких и низких температур в животноводстве, молочной и пищевой промышленности, в быту.
3. Изобразите графически влияние температуры на скорость реакции с участием неорганических катализаторов и биологических катализаторов-ферментов. Объясните различие.
Работа 5. Влияние рН на действие ферментов (2 часа)
Цель занятия - изучить влияние концентрации водородных ионов на ферментативную активность амилазы слюны.
Содержание работы. Провести гидролиз крахмала в присутствии слюны при различной кислотности среды. Сделать выводы о скорости ферментативной реакции при разном значении рН.
Подготовка к занятию. Необходимо знать, что такое рН и как кислотность среды влияет па диссоциацию и пространственную конфигурацию белковой молекулы, механизм действия ферментов, химизм гидролиза крахмала.
Литература [4, с. 133-136, 139-144, 197-198, 252-253; 9, с. 154-182; 2, с. 299-324].
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое фермент?
2. Какова химическая природа ферментов?
З.Как влияет кислотность среды на диссоциацию белков? 4.Почему концентрация водородные ионов в среде влияет на активность ферментов.
5. Как окрашиваются йодом декстрины?
6. Как приготовить буферный раствор?
Аппаратура и реактивы: водяная баня с термометром, штатив с пробирками, пипетки, раствор фосфата натрия однозамещенного, фосфата натрия двузамещенного, раствор крахмала, раствор йода в йодистом калии.
Ход работы
Пронумеровать шесть пробирок и приготовить в них фосфатные буферные смеси с различным значением рН по схеме:
| Реактивы | № пробирки | |||||
| №Н2Р04 (мл) №2НР04 (мл) | 4,7 0,3 | 4,4 0,6 | 2,5 2,5 | 1,7 3,3 | 0,6 4,4 | 0,3 4,7 |
| рН буферной смеси | 5,6 | 6,0 | 6,8 | 7,0 | 7,8 | 8,1 |
| Окраска растворов |
Вдругие шесть пробирок палить по 5 мл крахмала, добавить по 1 мл фосфатной буферной смеси с различным значением рН. Затем в каждую пробирку добавить по 1 мл разведенной слюны (1:1), тщательно перемешать содержимое пробирок и поставить в водяную баню при 38-40°С. Через 3-5 мин из пробирки № 3 взять несколько капель раствора и провести реакцию с йодом на стекле. Повторить пробу до тех пор, пока не произойдет полного расщепления крахмала (сохраняется желтая окраска йода).
После этого пробирки вынуть из бани и добавить в каждую по 1- 2 капли йода. Наблюдать появление различной окраски в соответствии с глубиной ферментативного гидролиза крахмала.
Записать результаты в таблицу и сделать выводы о значении рН среды, наиболее благоприятном для действия амилазы.
Контрольные вопросы
1. Объясните, почему амилаза слюны теряет свою активность при попадании в желудок?
2. Где преимущественно осуществляется гидролиз крахмала в организме животного?
3. Приведите пример фермента, активного только в кислой среде.
Работа 6. Активирование и торможение действия фермента амилазы (2 часа)
Цель занятия - изучить влияние активаторов и ингибиторов на ферментативный гидролиз крахмала.
Содержание работы. Провести гидролиз крахмала со слюной в присутствии ионов К+, Na+, С1-, Сu2+, в водном растворе, сделать выводы о глубине ферментативного гидролиза крахмала в присутствии ингибиторов и активаторов.
Подготовка к занятию. Необходимо знать механизм ферментативного гидролиза крахмала, роль активаторов ферментативных процессов, обратимые и необратимые ингибиторы ферментов, механизмы образования активных ферментов из проферментов.
Литература [2, с. 297; 315; 4, с. 133-145,197-198; 7, с. 165-175,262].
Вопросы для самоконтроля
1. Роль и природа ферментов.
2. Что собой представляют активаторы ферментов?
3. Механизм торможения ферментов.
4. Виды ингибирования.
5. Привести примеры активаторов ферментов.
6. Привести примеры ингибиторов ферментов.
Аппаратура и реактивы: водяная баня с термометром, штатив с пробирками, пипетки, 1%-ные водные растворы хлорида натрия, калия, сульфата меди, ацетата меди, 1%-ный раствор крахмала, раствор йода в йодиде калия.
Ход работы
В четыре пробирки налить по 1 мл 1%-ного раствора NаСl, КСl, СuS04 и (СН3СОО)2Сu (каждый раствор в отдельную пробирку), в пятую пробирку - 1 мл дистиллированной воды. Добавить в каждую пробирку по 2 мл раствора крахмала и по 1 мл слюны. Перемешать содержимое пробирок и поместить их в водяную баню при 38-40°С. Через 2-3 мин из пробирки № 5 взять несколько капель на стекло и провести реакцию с йодом. При появлении фиолетово-красного окрашивания вынуть пробирки и поместить их в стакан со льдом.
Затем в каждую пробирку добавить по 1-2 капли йода и сравнить окраску растворов. Результат занести в таблицу и сделать выводы об активирующем и ингибирующем действии ионов на амилазу слюны.
| Показатели | Содержимое пробирок | ||||
| NаСl | КСl | CuSO4 | (СНзСОО)2Сu | Н2О | |
| Окраска | |||||
| Продукты гидролиза. |
Контрольные вопросы
1. Какие ионы являются активаторами амилазы слюны?
2. На основании чего сделан такой вывод?
3. Какие ионы служат ингибиторами амилазы?
4. Назовите активаторы и парализаторы, образуемые животным эрганизмом.
5. Значение ингибиторов для живых организмов.
Работа 7. Качественные реакции на витамины А и С (2 часа)
Цель занятия — знать водо- и жирорастворимые витамины, их влияние на обмен веществ, источники витаминов в пище, приобрести навыки качественного определения витаминов А и С.
Содержание работы. Провести качественные реакции на витамины А и С.
Подготовка к занятию. Необходимо знать классификацию витаминов, их влияние на обмен веществ, источники витаминов в пище.
Литература [% с. 238-245. 274-281; 4, с. 104-110. 131-133].
Вопросы для самоконтроля
1.Кто впервые открыл существование биологически активных веществ, позднее названных витаминами?
2. В чем значение витаминов для организма?
3. Назовите водорастворимые и жирорастворимые витамины.
4. Напишите структурные формулы витаминов А и С.
Аппаратура и реактивы: штатив с пробирками (8 шт.); пипетки; спиртовка; исследуемый раствор, содержащий витамин С; 10%-ный раствор рыбьего жира в хлороформе; 1%-ный раствор хлорида железа (III);концентрированная серная кислота; 0,1%-ный раствор йода в йодистом калии; 10%-ный раствор ТМа2СО; 0,01%-ный раствор метиленовой сини; 45%-ный раствор красной кровяной соли.
Ход работы
1 Качественные реакции на витамин А
Проба с хлоридом железа (III). В пробирку налить 5 мл раствора рыбьего жира в хлороформе и добавить несколько капель (1-2 мл)
1%-ного раствора хлорида железа (III). В присутствии витамина А раствор окрашивается в ярко-зеленый цвет.
Проба с серной кислотой. В пробирку налить 5 мл раствора рыбьего жира в хлороформе и 1-2 мл концентрированной серной кислоты. При наличии витамина А появляется синяя окраска, сменяющаяся фиолетовой, а затем красно-бурой.
2. Качественные реакции на витамин С
Проба с йодом. В две пробирки налить по 10 капель дистиллированной воды и по 1-2 капли 0,1%-ного раствора йода в йодистом калии. Добавить в одну пробирку 10 капель дистиллированной воды, в другую - 10 капель вытяжки из исследуемого материала. Отметить, что происходит с окраской жидкостей в той и другой пробирке. Объяснить уравнение происходящей реакции:
Проба с метиленовым синим. В две пробирки налить по 1 капле 0,01%-ного раствора метиленовой сини и 10%-ного раствора соды. В одну пробирку добавить 5 капель дистиллированной воды, в другую -5 капель вытяжки из исследуемого.материала. Нагреть обе пробирки одновременно на спиртовке, наблюдать за изменением окраски.
Проба с красной кровяной солью и хлоридом железа (Ш). В одну пробирку налить 1-2 мл дистиллированной воды, в другую - такой же объем вытяжки из исследуемого материала. В обе пробирки добавить по несколько капель раствора красной кровяной соли и по несколько капель раствора хлорида железа. В присутствии витамина С появляется зеленое окрашивание.
Вопросы для самоконтроля
1. Назовите основные источники витаминов А и С в пище.
2. Какое значение для нормального состояния костной ткани имеет аскорбиновая кислота?
3. Какова роль витамина А в обмене веществ?
Работа 8. Качественные реакции на витаминД (2 часа)
Цель занятия- изучить реакции определения наличия витамина Д, знать его свойства.
Содержание работы. Провести качественные реакции на витамин Д.
Подготовка к занятию. Необходимо изучить строение, получение в организме и химические свойства витамина Д, а также его биологическое действие.
Литература [2, с. 238-249; 7, с. 166: с. 125-132].
Вопросы для самоконтроля
1. Напишите формулу одного из витаминов группы Д.
2. Каков химизм образования витамина Д из провитамина в коже под действием УФ лучей?
3. Какова биологическая роль витамина Д?
4. Источники витамина Д для сельскохозяйственных животных.
5. Меры профилактики Д-авитаминоза для молодняка сельскохозяйственных животных и птиц.
Аппаратура и реактивы: штатив с пробирками, спиртовка, рыбий жир или витамин Д, раствор брома в хлороформе (1:60), хлороформ, анилиновый реактив.
Ход работы
Бромхлороформная проба. В сухую пробирку внести 2-3 капли рыбьего жира или 1 каплю концентрированного витамина Д и 2-4 капли раствора брома в хлороформе. Наблюдать появление зеленовато-голубого окрашивания.
Анилиновая проба. В сухую пробирку внести 2 капли рыбьего жира и 10 капель хлороформа, а затем при постоянном помешивании 1-2 капли анилинового реактива. Осторожно нагреть при постоянном помешивании и кипятить 30 с. Наблюдать переход желтой эмульсии в зеленый, а затем в красный цвет.
Параллельно проводят опыт с холостой пробой (без витамина Д).
Контрольные вопросы
1. Почему птицы страдают от недостатка витамина Д в большей степени?
2. Источником каких витаминов является желток куриного яйца?
Работа 9. Качественные реакции на никотиновую кислот (2 часа)
Цель занятия - изучить химические свойства, строение и биологическую роль витамина РР (В5).
Содержание работы. Провести качественную реакцию на витамин РР.
Подготовка к занятию. Изучить строение, химические свойства, биологическое действие никотиновой кислоты.
Литература [2, с. 265-269: 7, с, 170-172; 9, с. 142-143].
Вопросы для самоконтроля
1. Какова химическая роль витамина РР?
2. В состав какого фермента входит никотиновая кислота в виде амида?
3. Какова биологическая роль никотиновой кислоты?
Аппаратура и реактивы: фарфоровая чашка, водяная баня, пипетка с грушей, стеклянная палочка, 0,1% раствора никотиновой кислоты, 1%-ный спиртовой раствор, 2,4-динитрохлорбензола (ядовит!), 0,1%-ный спиртовой раствор щелочи.
Ход работы
В фарфоровую чашку налить 1 мл никотиновой кислоты и выпарить досуха на водяной бане. К сухому остатку добавить с помощью пипетки с грушей 1 мл раствора 2,4-динитрохлорбензола, перемешать и снова выпарить на водяной бане. Нагревать сухой остаток в течении 10-15 минут, остудить и добавить 3 мл спиртового раствора щелочи. Наблюдать появление розовато-фиолетовой окраски в присутствии никотиновой кислоты.
Контрольные вопросы
1. Что такое пеллагра и причины ее возникновения?
Работа 10. Качественная реакция на адреналин (2 часа)
Цель занятия - освоить качественные реакции на адреналин.
Содержание работы. Провести качественные реакции на адреналин.
Подготовка к занятию. Изучить химическое строение и механизм действия адреналина, разобраться в нсйрогуморалыюй системе регуляции углеводного обмена.
Литература [2, с. 69-70, 387-389; 7, с. 178-179].
Вопросы для самоконтроля
1. Каково химическое строение адреналина?
2. Где синтезируется гормон адреналин?
3. Регуляция углеводного обмена и роль адреналина в нем.
4. Взаимосвязь адреналина с другими гормонами.
Аппаратура и реактивы: штатив с пробирками, спиртовка, адреналин, водный раствор (содержимое ампулы растворить в 100 мл воды), йод, 0,1%-ный раствор йодного натра.
Ход работы
Опыт 1. К 1 мл водного раствора адреналина прилить I каплю 0,1 н. раствора йода, нагревать до появления розового или красного окрашивания, в результате образования продуктов окисления адреналина.
Опыт 2. К 1-2 мл водного раствора адреналина добавить несколько капель раствора хлорида железа. Жидкость окрашивается в зеленый цвет, который при добавлении щелочи переходит в красный.
Контрольные вопросы
1.Что происходит в организме при повышении и понижении содержания адреналина в крови?
2. Как связан стресс с углеводным обменом?
Работа 11. Качественные реакции на дисахариды (3 часа)
Цель занятия - ознакомиться с основными свойствами дисахаридов: инверсией, реакциями восстановления металлов и образованием озазонов.
Содержание работы, выполнить реакции восстановления дисахаридами металлов, цветные реакции на дисахариды, пробы на брожение.
Подготовка к занятию. Необходимо знать физические и химические свойства основных дисахаридов - мальтозы, лактозы, сахарозы, их структурные формулы, оптическую активность, химизм гидролиза дисахаридов и суммарные уравнения спиртового, молочно - и маслянокислого брожения.
Литература [ 2, с. 31-34; 4,с.55-56; 6, с. 31-33; 7, с. 64-65,77-80].
Вопросы для самоконтроля
1. Написать структурные формулы мальтозы, лактозы, сахарозы, целлобиозы.
2. Чем обусловлена оптическая активность дисахаридов?
3. Какие дисахариды способны восстанавливать металлы, какие нет?
4. Записать управления гидролиза сахарозы, лактозы, мальтозы.
5. Написать уравнение спиртового, молочнокислого брожения.
Аппаратура и реактивы: штатив с пробирками, пипетки, сахароза, мальтоза, 1% и 5%-ные растворы, соляная кислота, лакмус, гидроксид натрия (10%-ный раствор); сернокислая медь (1%-ный раствор); кобальт сернокислый (2%-ный раствор); фенилгидразин солянокислый, уксуснокислый натрий, дрожжи.
Ход работы
Опыт 1. Реакции восстановления, металлов. Налить в пробирки по 2-Змл растворов мальтозы, лактозы и 2 пробирки раствора сахарозы. В одну из пробирок с сахарозой прибавить несколько капель соляной кислоты, перемешать и кипятить на спиртовке 3 -5 мин. Затем охладить и нейтрализовать по лакмусу раствором гидроксида натрия. Со всеми пробами провести реакцию Троммера.
Опыт 2. Проба на сахарозу с сернокислым кобальтом. В пробирку налить 2 - 3 мл раствора сахарозы, прибавить несколько капель 2%-ного сульфата кобальта. При добавлении 1 мл щелочи наблюдать характерное (фиолетовое) окрашивание.
Опыт 3. Реакция на мальтозу и лактозу с фенилгидразином. В 2 пробирки налить 2-Змл воды, прилить 5-8 капель фенилгидразина. 1 мл крепкой уксусной кислоты, 2-3 мл 5%-ного раствора мальтозы и лактозы. Полученные прозрачные смеси нагреть на водяной бане 10-15 мин. Наблюдать обильное выделение озазонов в виде мелких игольчатых кристаллов. Пробирки вынуть из бани, охладить и исследовать полученные кристаллы под микроскопом. Зарисовать кристаллы.
Опыт 4. Проба на брожение. В четыре пробирки налить по 10мл: в первую - 2%-ного раствора глюкозы, во вторую -2%-ного раствора сахарозы, в третью - 2%-ного раствора лактозы и четвертую - дистиллированной воды.
Во все четыре пробирки внести по 0,5 г предварительно растертых стеклянной палочкой дрожжей (нельзя перекладывать стеклянную палочку из одной пробирки в другую, предварительно не промыв ее) тщательно перемешать с растворами в пробирках.
Все четыре пробирки поместить на 5 мин в термостат с температурой 27-30 °С.
Раствор глюкозы с дрожжами из первой пробирки перелить в бродильную трубку Эйнгорна так, чтобы колено было заполнено жидкостью, ополоснуть 2 раза пробирку 2 мл 2%-ного раствора глюкозы, каждый раз сливая в ту же бродильную трубку. Содержимое 2, 3 и 4-й пробирок вылить соответственно в бродильные трубки, также споласкивая соответствующим раствором.
Все четыре бродильные трубки поставить в термостат с температурой 25 °С. Через 30 мин отмстить результаты брожения по количеству выделившегося углекислого газа.
Результаты опытов занести в таблицу:
| Углевод | Проба Троммера | Реакция с фе- нилгидразином | Проба на брожение |
| Сахароза | |||
| Мальтоза | |||
| Лактоза | |||
| Общие выводы |
Контрольные вопросы
1. Какие виды брожения углеводов используются в молочной промышленности? При производстве каких продуктов?
Работа 12. Качественные реакции на полисахариды (3 часа)
Цель занятия - ознакомиться с цветными реакциями на крахмал, условиями гидролиза крахмала и клетчатки.
Содержания работы. Провести качественные реакции на крахмал (проба с йодом) и продукты его гидролиза, провести реакции кислотного и ферментативного гидролиза крахмала и клетчатки.
Подготовка к занятию. Необходимо знать структурные формулы полисахаридов, изучить физические и химические свойства крахмала, гликогена и клетчатки, продукты и условия их гидролиза.
Литература: (2, с.35-44; 4, с. 56-60; 6. с. 34-40; 7, с.80-86.)
Вопросы для самоконтроля
1. Какие гетеро- и гомополисахариды Вы знаете? Приведите их структурные формулы.
2. Написать схему гидролиза крахмала с указанием промежуточных продуктов гидролиза. Указать окраску декстринов в реакции с йодом.
3. В каких отделах пищеварительного тракта происходит расщепление крахмала и клетчатки?
Аппаратура и реактивы: штатив с пробирками, пипетки, спиртовка, баня водяная. Крахмал (1%-ный раствор), соляная кислота, гидроксид натрия 10%-ный раствор, сульфат меди, 5%-ный раствор, раствор йода, серная кислота (3:1).
Опыт 1. Качественные реакции на крахмал с йодом и проба Троммсра. В 2 пробирки налить по 2-3 мл крахмала, в первую добавить 2-3 капли йода, во вторую - 2 мл щелочи и 2-3 капли сульфата меди. Вторую пробирку нагреть до кипения. Записать наблюдаемые результаты изменения окраски растворов.
Опыт 2. Гидролиз крахмала кислотой. Налить в пробирку 5-10 мл крахмала и несколько капель соляной кислоты, перемешать, прокипятить. Через 1-2 мин после начала кипения взять несколько капель раствора пипеткой и вылить в пробирку с 5-6 мл дистиллированной воды, сюда же добавить 1-2 капли раствора йода. Повторять пробы через следующие 1-2 мин. пока не получится отрицательная реакция - жидкость принимает цвет йода - желтый.
С продуктами гидролиза провести реакцию Троммера.
Результаты записать в таблицу:
| № п.п. | Исследуемое вещество | Проба Троммера | Проба с йодом | Выводы |
| 1. 2. | Раствор крахмала Гидролизат 1-я проба 2-я проба 3-я проба |
Опыт 3. Гидролиз клетчатки. В пробирку поместить кусочек ваты, залить ее крепким раствором серной кислоты. После полного растворения (через 15-20 мин) раствор развести водой в 15-20 раз и кипятить. После окончания гидролиза нейтрализовать раствором щелочи до резкощелочной реакции и по каплям добавить сульфат меди. Провести до конца реакцию Троммера. Сделать выводы.
Контрольные вопросы
1. В чем заключается сходство и различие между ферментативным и кислотным способами гидролиза крахмала? Объясните причину различия.
2. Какие ферменты желудочно-кишечного тракта участвуют в процессах гидролиза углеводов?
3. Как используется ферментативный гидролиз в молочной промышленности? Приведите примеры.
Работа № 13. Растворение и эмульгирование жиров. Исследование молока под микроскопом (3 часа)
Цель занятия - изучить физико-химические свойства жиров.
Содержание работы. Наблюдать процессы растворения, эмульгирования жиров, наблюдать под микроскопом эмульсию молочного жира.
Подготовка к занятию. Вспомнить из органической химии химический состав жиров, их свойства. Изучить процессы метаболизма липидов в организме, роль желчи в процессе их переваривания, нарушения липидного обмена.
Литература [2, с. 71-111; 4, с. 225-251].
Вопросы для самоконтроля
1. Какие вещества называются липидами?
2. Какие функции выполняют липиды в организме?
3. Какова химическая природа нейтральных жиров?
4. Какие жирные насыщенные и ненасыщенные кислоты входят в состав липидов?
5. Переваривание липидов в организме, роль желчи.
6. Написать в тетради структурные формулы холестерина и одной из желчных кислот.
7. Написать все возможные формулы триацилглицеринов, содержащих в своем составе пальмитиновую, олеиновую к стеариновую кислоты.
8. Написать уравнение реакции омыления жира.
Аппаратура и реактивы: штатив с пробирками, пипетки, предметное и покровное стекла, шпатель, микроскоп, жир, серный эфир, хлороформ, спирт, 10%-ный раствор Nа2СО3, белок.
Ход работы
Растворение жиров. В четыре сухих пробирки поместить по 3-4 капли исследуемого жира. Затем в первую пробирку налить 2-3 мл дистиллированной воды, во вторую - серного эфира, в третью - хлороформа, в четвертую - спирта. Взболтать содержимое всех пробирок, поставить в штатив и наблюдать за состоянием жидкостей. Записать результаты в тетрадь и объяснить, что происходит в каждой из четырех пробирок.
Эмульгирование жиров. Взять пять пробирок. В каждую из них налить по 3 мл дистиллированной воды и несколько капель жира. Затем во вторую пробирку добавить 2-3 капли 10%-ного раствора соды, в третью - желчи, в четвертую - белка, в пятую - раствор кислоты.
Взболтать содержимое всех пробирок, поставить на 5 мин в штатив и наблюдать стойкость эмульсии. Результаты занести в следующую таблицу:
| № пробирки | Содержимое пробирок | Наблюдения, выводы |
Исследование жировых шариков молока. Взять пипеткой каплю молока и поместить ее на предметное стекло. Накрыть каплю покровным стеклом и наблюдать под микроскопом. Зарисовать и объяснить наблюдаемую под микроскопом картину.
Контрольные вопросы
1. В чем растворяются жиры?
2. Какие системы называют эмульсиями? В чем их отличие от истинных растворов?
3. Объясните эмульгирующее действие мыла, желчи, белка.
4. Каков механизм действия Na2Co3 при добавлении его к жиру? Напишите уравнение реакции.
Работа № 14. Качественные реакции на желчные кислоты (2 часа)
Цель занятия — изучить химические свойства желчных кислот, качественную реакцию на их наличие.
Содержание работы. Проделать качественную реакцию на определение желчных кислот в растворе, подтвердить свойства их поверхностной активности.
Подготовка к занятию. Изучить строение, получение в организме и химические свойства желчных кислот, биологическую роль желчных кислот в организме.
Литература [2, с. 85; 4, с. 226].
Вопросы для самоконтроля
1. Написать в тетради структурные формулы желчных кислот.
2. Что такое парные желчные кислоты?
3. Какую роль играют желчные кислоты в процессе переваривания липидов?
4. Что такое холеиновые кислоты?
5. Какое вещество является предшественником в синтезе желчных кислот в организме?
Аппаратура и реактивы: штатив с пробирками, 5%-ный раствор сахарозы, концентрированная серная кислота, серный порошок, желчь.
Ход работы
Реакция Петтенкофера. Налить в пробирку 2-3 мл разведенной в 2-3 раза желчи, прибавить к ней 2 капли 5%-ного раствора сахарозы и слегка встряхнуть. По стенке пробирки (осторожно!) подлить 1-2 мл концентрированной серной кислоты. Наблюдайте появление окраски на границе двух жидкостей. При осторожном перемешивании содержимое пробирки окрасится в красный цвет.
Проба на понижение поверхностного натяжения. В первую пробирку налить 10 мл дистиллированной воды, во вторую - 9 мл желчи и 1 мл воды, в третью - 1 мл желчи и 9 мл воды. Во все три пробирки на поверхность жидкости осторожно насыпать немного тонко измельченной серы. Пронаблюдать происходящее с порошком серы. Сделать выводы.
Контрольные вопросы
1.В чем заключается химизм реакции Петтенкофера?
2. Как влияют желчные кислоты на поверхностное натяжение?
3.Объяснить поверхностную активность желчных кислот исходя из строения их молекул.
4. В каком виде они находятся в организме в составе желчи?
Работа № 15. Качественные реакции на желчные пигменты (2 часа)
Цель занятия - изучить химические свойства и качественные реакции на желчные пигменты.
Содержание работы. Проделать качественную реакцию с азотной кислотой в пробирке и на бумаге.
Подготовка к занятию. Изучить химическое строение, механизм образования и пути выделения желчных пигментов в организме.
Литература [2, с. 196, 202, 426].
Вопросы для самоконтроля
1. Из чего в организме образуются желчные пигменты?
2. Напишите структурную формулу билирубина.
3. Какой цвет имеют биливердин, билирубин, билицианин, холегелин?
4. Как выделяются желчные пигменты из организма?
5. Напишите схему превращения гемоглобина в уробилин и стеркобилин.
Аппаратура и реактивы: штатив с пробирками, желчь, азотная кислота, фильтровальная бумага.
Ход работы
Проба Гмелина. В пробирку налить 1 мл желчи и осторожно по стенке подслоить 1 мл концентрированной азотной кислоты. На границе жидкостей образуется осадок из желчных кислот и белка, окрашенный окисленными желчными пигментами.
Проба на фильтровальной бумаге. Профильтровав небольшое количество желчи (3-4 мл) через бумажный фильтр, разверните фильтр на стекле и в центр фильтра поместите каплю концентрированной азотной кислоты. Присутствующие в желчи пигменты образуют вокруг капли ряд цветных колец.
Контрольные вопросы.
1.На чем основаны качественные реакции на желчные пигменты с применением азотной кислоты?
2. Назовите желчные пигменты, образующиеся при взаимодействии желчи с азотной кислотой.
3. Можно ли различить желчь коровы и свиньи по внешнему виду?
Работа № 16. Холестерин и определение его в желчи с помощью реакции Сальковского (3 часа)
Цель занятия - изучить строение, физические свойства холестерина и реакцию его обнаружения.
Содержание работы. Экстрагировать холестерин из желчи и подтвердить его наличие с помощью реакции Сальковского.
Подготовка к занятию. Изучить строение, химизм образования, биологическую роль и патологию обмена холестерина. Литература [2, с. 77, 85-86; 4, с. 247; 7, с. 101].
Вопросы для самоконтроля
1. Напишите структурную формулу холестерина.
2. К какой группе органических соединений относится холестерин?
3. Какие биологически активные вещества образуются в организме из холестерина?
4. В каком виде холестерин удаляется из организма?
5. Что такое гиперхолестеринемия и в чем ее отрицательное действие?
Аппаратура и реактивы: штатив с пробирками, фарфоровая чашка, желчь, серный эфир, хлороформ, концентрированная серная кислота, водяная баня.
Ход работы
В фарфоровую чашку налить 10-15 мл неразведенной желчи и выпарить досуха на водяной бане. Остаток несколько раз экстрагировать небольшим количеством эфира. Экстракты слить в фарфоровую чашку. Выпаривать эфир досуха в вытяжном шкафу. Сухой остаток в чашке растворить в 5 мл хлороформа и сверху осторожно подслоить хлороформный экстракт из одной пробирки. На границе жидкостей должно образоваться темно-красное кольцо с зеленоватой флюоресценцией.
Контрольные вопросы
1. В каких органах и тканях холестерин содержится в наибольшем количестве?
2. Каков химический состав желчных камней?
Работа № 17. Белки молока (2 часа)
Цель занятия - знать фракционный состав белков молока, уметь разделять белки на фракции.
Содержание работы. Провести разделение белков молока на фракции методами осаждения.
Подготовка к занятию. Необходимо знать из курса органической химии состав и строение белков, изучить фракционный состав белков молока, их свойства.
Аппаратура и реактивы: спиртовка, штатив с пробирками (4 шт.), воронка, фильтры, молоко, 1%-ный раствор уксусной кислоты, 1%-ный раствор углекислого натрия, насыщенный раствор сернокислого аммония, кристаллический (NH4)2 SO4.
Литература [2, с. 478; 4, с. 326; 7, с. 217].
Вопросы для самоконтроля
1. Какие белки и в каком количестве содержатся в молоке?
2. Какие свойства характерны для белков молока?
3. Назовите факторы устойчивости белков (гидрофильных коллоидов) в водном растворе.
4. Что такое высаливание?
5. Почему белки молока называются иммунными?
Ход работы
Опыт 1. Налить, в пробирку 1 мл молока и 2-3 мл воды, перемешать и добавить 1%-ный раствор уксусной кислоты до прекращения выпадения осадка казеиногена. Необходимо учитывать, что при избытке уксусной кислоты казеиноген может раствориться. Осадок отфильтровать и промыть в небольшом количестве воды (3 мл). Казеиноген вместе с жиром молока остается на фильтре, а альбумин и глобулин переходят в фильтрат. Добавить к фильтрату 2-3 капли 1%-ного раствора углекислого натрия (до слабокислой реакции по лакмусу), вскипятить. В результате в осадок выпадут альбумин и глобулин.
Опыт 2. Перемешать в пробирке 2-3 мл молока и 2-3 мл насыщенного раствора сернокислого аммония. В полунасыщенном растворе сернокислого аммония образуется осадок из казеиногена и глобулина. Осадок отфильтровать. К фильтрату добавить кристаллический аммоний до получения в пробирке насыщенного раствора. При этом образуется осадок молочного альбумина.
Контрольные вопросы
1. Чем объяснить, что осаждение глобулина происходит при полунасыщении раствора сернокислым аммонием, а осаждение альбумина - при полном насыщении?
2. Каким образом можно узнать, было ли молоко уже пастеризовано, т. е. нагрето до 80°С?
Работа № 18. Выделение альбуминов и глобулинов из белка куриного яйца (2 часа)
Цель занятия - изучить состав белков белковой оболочки куриного яйца.
Содержание работы. Провести разделение белков белковой оболочки яйца на альбуминовую и глобулиновую фракции, доказать присутствие белков с помощью качественной реакции на белки - биуретовой.
Подготовка к занятию. Изучить состав белков белковой оболочки яйца, охарактеризовать белки альбуминовой и глобулиновой фракций.
Литература [2. с. 487-489].
Вопросы для самоконтроля
1. Привести названия и краткую характеристику белков глобулиновой фракции белковой оболочки яйца.
2. Перечислите и охарактеризуйте белки альбуминовой фракции белковой оболочки яйца.
3. Какой из белков яйца обладает бактерицидными свойствами?
4. В чем сущность биуретовой реакции, ее химизм?
Аппаратура и реактивы: штатив с пробирками, куриный белок, бумажные и ватные фильтры. 10%-ный раствор хлористого натрия. 0,1%-ный раствор гидроксида натрия, 1%-ный раствор серно-кислой меди, фарфоровая чашка.
Ход работы
В фарфоровую чашку взять около 5 мл белка куриного яйца. Взбить его палочкой, смешать с 10-12-кратным объемом дистиллированной воды и перенести в колбу. Профильтровать раствор через ватный фильтр. В фильтрате будет находиться альбуминовая фракция белков, а на фильтре - глобулиновая.
Растворите глобулины на фильтре небольшим количеством 10%-ного раствора хлорида натрия и соберите раствор в отдельную пробирку.
Проделайте с обоими растворами белков биуретовую реакцию. Для этого к 2 мл каждого фильтрата прибавьте 1-2 мл раствора гидроксида натрия и взболтайте. Добавьте 1-2 капли раствора сернокислой меди. Встряхните и следите за окраской. (Избыток сульфата меди может замаскировать реакцию голубым раствором гидроксида меди.)
Контрольные вопросы
1. На чем основано фракционирование белков белковой оболочки яйца?
Работа № 19. Щелочной гидролиз белка (2 часа)
Цель занятия - изучить качественные реакции на серосодержащие аминокислоты и наличие их в белках куриного яйца и кератине волос.
Содержание работы. Провести реакцию Фоля на белок куриного яйца и кератин волос.
Подготовка к занятию. Изучить качественные реакции на серосодержащие аминокислоты, вспомнить из органической химии основные серосодержащие аминокислоты, качественные реакции на общий белок, условия гидролиза белков.
Литература [2, с. 139-143; 4, с. 73; 7, с. 113-114].
Вопросы для самоконтроля
1. Напишите структурные формулы серосодержащих аминокислот.
2. Перечислите качественные реакции на белки, на серосодержащие аминокислоты.
3. Напишите реакцию Фоля с цистеином.
4. Напишите реакцию гидролиза дипептида.
5. Какие серосодержащие аминокислоты входят в состав склеропротеина (кератина) волос?
Аппаратура и реактивы: штатив с пробирками, спиртовка, 10%-ный раствор гидроксида натрия, 1%-ный раствор сернокислой меди, 0,5%-ный раствор уксуснокислого свинца.
Ход работы
Опыт 1. Реакция Фоля на серосодержащие аминокислоты. В пробирку налить 1-2 мл уксуснокислого свинца и по каплям добавлять раствор едкого натра до растворения образовавшегося осадка гидроксида свинца. Затем прилить 4-5 капель белка и нагреть смесь. Наблюдать постепенное потемнение раствора.
Опыт 2. Щелочной гидролиз белка. Положить в пробирку прядку волос (лучше светлых) и залить их 2 мл 10%-ного раствора КаОН. Осторожно нагрейте пробирку на спиртовке, следя за гидролизом кератина. Когда волосы исчезнут, отлейте несколько капель гидролиза-та в пробирку и добавьте 1-2 капли 1%-ного раствора сульфата меди. К оставшейся части раствора добавьте 5 капель раствора уксуснокислого свинца. Запишите и объясните наблюдения, схемы реакций. Сделайте вывод.
Контрольные вопросы
1. Почему при сжигании шерсти, волос ощущается запах серы?