Титрування
Вміст обох колб титруйте розчином калій перманганату (С = 0,1 моль/л) до появи стійкого (що не зникає протягом 1 хв.) слаборожевого забарвлення.
Відмітьте в обох випадках об’єм робочого розчину KMnO4, який пішов на титрування в кожній колбі (в першій колбі V1, в другій – V2).
Взаємодія гідроген пероксиду з робочим розчином відбувається згідно схеми:
5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 5O2 + 8H2O.
4. Проведення розрахунків
Розрахунки активності каталази проводять за формулою:
Е =
,
де Е – активність каталази, V1 – об’єм розчину калій перманганату, витраченого на титрування гідроген пероксиду в першій колбі, см3, V2 – об’єм розчину калій перманганату, витраченого на титрування гідроген пероксиду в другій колбі, см3, V – загальний об’єм ферментного екстракту (об’єм фільтрату), см3, V3 – аліквотний об’єм ферментативного препарату, взятий для ферментативної реакції, см3, Т – титр розчину калій перманганату з С = 0,1 моль/л за гідроген пероксидом, мг/см3, m – маса рослинного матеріалу, взятого для дослідження, г, mM молярна маса гідроген пероксиду, мкг/моль.
ВИСНОВОК: Зробіть висновок про активність каталази в рослинному матеріалі.
Лабораторна робота №5 тема: обмін вуглеводів і ліпідів
МЕТА: Закріпити і систематизувати знання про обмін вуглеводів і ліпідів, його роль у процесах життєдіяльності. Уточнити знання про види бродіння, в тому числі – про спиртове бродіння. Розглянути якісні реакції на жовчні кислоти як складові жовчі – речовини, що емульгує, розщеплює і сприяє всмоктуванню продуктів розпаду ліпідів.
Теоретична частина
В тканинах живих організмів вуглеводи перебувають в стані безперервного синтезу і розкладу. Регуляція обміну вуглеводів здійснюється нейрогуморальними механізмами взаємоперетворень резервного вуглеводу глікогену і моносахаридів (глюкоза, фруктоза).
В організмі людини і тварин вуглеводи окиснюються в аеробних та анаеробних умовах. До певного етапу – утворення піровиноградної кислоти – окислення глюкози відбувається однаково як у аеробних, так і в анаеробних умовах. А от ПВК в анаеробних умовах перетворюється на кінцевий продукт гліколізу – молочну кислоту, а в аеробних – розщеплюється через систему дикарбонових і трикарбонових кислот (цикл Кребса) до кінцевих продуктів – вуглекислого газу і води.
Послідовне перетворення хімічних речовин в циклі Кребса тривале в часі і супроводжується виділенням енергії певними порціями. Ця енергія акумулюється в так званих макроергічних зв’язках сполуки, що називається аденозинтрифосфорна кислота (аденозинтрифосфат, АТФ). АТФ синтезується і в анаеробних умовах, але в значно менших кількостях.
В 1860 році Луї Пастер встановив, що бродіння – не спонтанний процес, а результат життя за відсутності повітря. Він помітив, що в анаеробних умовах дріжджі зброджують значно більше цукру, ніж в аеробних, і що анаеробне бродіння потрібне для життя дріжджових клітин.
Існує багато типів бродіння. Як свідчать сучасні теорії еволюції, життя виникло в ті часи, коли кисню на Землі було надзвичайно мало. Унаслідок цього найбільш примітивні організми повинні були існувати за рахунок бродіння, яке є найдавнішим і найпростішим шляхом одержання енергії клітинами.
Бродіння має важливе значення і для організму людини. Хоча в звичайних умовах м’язи отримують необхідну кількість кисню і відбувається аеробне окислення субстратів з виділенням великої кількості енергії, все ж іноді буває, що забезпечення м'язів киснем недостатнє. При крайньому напруженні зусиль, коли вже весь запас кисню використаний, м’язові клітини утворюють лактат шляхом бродіння. Більше того, у білих м’язах риб або домашньої птиці аеробний механізм є порівняно невеликим, і основним продуктом обміну є молочна кислота. В організмі людини теж є клітини, які слабко забезпечуються кров’ю, наприклад кришталик і рогівка ока. У клітинах цих тканин забезпечення енергією здійснюється переважно шляхом зброджування глюкози в лактат.
Частина лактату, що утворюється в м'язах і інших тканинах, надходить в кров і переноситься в печінку, де він знов окислюється в піруват. Менша частина пірувату потім окиснюється в циклі Кребса, але більша частина знову перетворюється в глюкозу, яка може надходити в кров і повертатися в м'язи. Весь цей процес називається циклом Корі.
Зброджування глюкози в етиловий спирт відбувається в анаеробних умовах дихотомічним шліхом за участі ферментної системи дріжджів.
Таким чином, бродіння – це розщеплення вуглеводів під впливом мікроорганізмів. Залежно від кінцевих продуктів розрізняють різні види бродіння. Так, молочнокисле бродіння – процес, в результаті якого утворюється молочна кислота. Він відбувається шляхом утворення тих же продуктів, що й під час гліколізу у м'язах. Спиртове бродіння – багатофазний процес, який відбувається за аналогією з молочнокислим бродінням та гліколізом до стадії утворення ПВК. Схематично ці два процеси можн відобразити так:
СН3 СН3
│ │
С = О + НАД · Н + Н+ → СНОН + НАД
│ │
СООН СООН
піруват лактат
молочнокисле бродіння
СН3 СН3 СН3
│ │ │
С
= О
С = О + НАД · Н + Н+
→ СН2ОН
│ │
СООН Н
піруват етаналь етанол
спиртове бродіння
Крім молочнокислого і спиртового бродіння є й інші види: оцтовокисле, змішане кисле, при якому утворюється мурашина кислота, оцтова кислота, етанол, молочна і бурштинова кислоти, пропіоновокисле, маслянокисле, бутанольне, метанове.
Обмін ліпідів, як і обмін вуглеводів, є багатоступеневим процесом, і також пов’язаний з виділенням енергії.
Майже половина енергії окиснювальних процесів, що відбуваються в організмі людини, забезпечуються окисненням вищих жирних кислот як компоненту ліпідів. Для прискорення гідролізу тригліцеридів важливим є емульгування. Утворення емульсій має велике біологічне значення. Так, жири в травному каналі емульгуються за участю жовчних кислот, що забезпечує їх швидше перетравлення. Адсорбуючись на поверхні жирових крапель, емульгатори перешкоджають зливанню окремих дрібних краплин жиру у більші, бо утворюють на поверхні тонку плівку. Несвіжі жири легше утворюють більш стійкі емульсії, бо містять велику кількість вільних жирних кислот. Останні утворюються під час спонтанного гідролізу при тривалому зберіганні жиру.
Вищі жирні кислоти утворюються під час гідролізу ліпідів під дією ферментів ліпаз. Вони спочатку активуються, а потім окиснюються, і цей процес супроводжується синтезом АТФ. Це відбувається в мітохондріях клітин печінки, куди надходять вищі жирні кислоти. В результаті складних хімічних циклів вищі жирні кислоти перетворюються в активну форму оцтової килоти (ацетил – КоА), яка в циклі три карбонових кислот окиснюється до вуглекислого газу і води. Через ацетил – КоА відбувається взаємозв’язок вуглеводного і ліпідного обмінів. З ацетил – КоА утворюються також кетонові тіла, до яких належать ацетооцтова і β – гідроксимасляна кислоти та ацетон:
СН3 СН3
│ │
С = О СНОН СН3
│ │ │
СН2 СН2 С = О
│ │ │
СООН СООН СН3
ацетооцтова кислота β – гідроксимасляна кислота ацетон (пропанкетон, пропанон)
Ацетооцтова і β – гідроксимасляна кислоти є важливими формами метаболітів ліпідного обміну. З печінки вони надходять в кров, потім – у м'язи, де й окиснюються.
Вищі жирні кислоти – одне з найважливіших джерел енергії під час тривалої м’язової діяльності і у період відпочинку після тривалого фізичного навантаження.
В організмі здорової людини ацетон утворюється в дуже низьких концентраціях і не має певного фізіологічного значення.
Як уже було зазначено, перетравлення жирів включає емульгування та гідролітичне розщеплення їх на гліцерин і вищі жирні кислоти. В процесі емульгування, розщеплення і подальшого всмоктування вищих жирних кислот велике значення має жовч. Основними складовими частинами жовчі, які зумовлюють її роль в цих процесах, є жовчні кислоти.
За своєю хімічною будовою жовчні кислоти є похідними холанової кислоти (містять циклічну структуру циклопентатпергідрофенантрену). До них належать холева, дезоксихолева, літохолева кислоти. Біологічну дію проявляють солі жовчних кислот, які утворюють парні сполуки з амінокислотою аланіном або таурином.
Жовчні пігменти – білірубін і білівердин – утворюються в в печінці під час розкладання гему – небілкової частини білка крові гемоглобіну. Жовчні пігменти можна визначити за допомогою нітратної кислоти, яка окислює їх з утворенням забарвлених продуктів реакції.
Якісний і кількісний аналіз жовчних пігментів у крові та сечі мають важливе діагностичне значення для визначення функціонального стану печінки.