Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы биохимии. Статическая биохимия. Практикум для СПО
.pdf
91
мотического давления клеточного сока и межклеточного вещества.
Ионы угольной (HCO
3
–
) и фосфорной (HPO
4
2–
) кислот играют очень
важную роль в образовании буферной системы тканей и биологических жидкостей и способствуют сохранению на определенном уровне
концентрации водородных ионов (рН).
Минеральные соли всасываются в кишечнике. Многие ткани об-
ладают способностью избирательно их задерживать. Например, NaCl
задерживается в коже, Fe — в печени, Ca и F — в костной ткани и т.
п. Избыток солей выводится из организма с мочой и калом, значительное количество — с потом.
Как и все разнообразные органические вещества, минеральные
соли в живом организме непрерывно обмениваются.
КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В РАСТИТЕЛЬНЫХ ПРОДУКТАХ
Лабораторная работа № 1.
Содержание минеральных веществ в растениях
Цель работы — провести анализ минеральных веществ
в растительном материале.
Опыт 1. Определение золы («сырой») в растениях
Оборудование и реактивы: фарфоровые чашечки, муфельная
печь, электроплитка или газовая горелка, эксикатор, часовые стекла,
аналитические весы.
Сухое вещество растений содержит в себе как органические, так
и минеральные соединения. Последние остаются после сжигания органического вещества в виде «сырой» золы и составляют в среднем
от 5 до 15 % сухого вещества растений. «Сырой» золу называют по-
92
тому, что в ней, помимо зольных элементов растений, содержатся некоторые примеси — углистые частицы, песчинки, плохо смытая почва. Количество золы и ее состав зависят от вида, органа, возраста растений, почвенно-климатических условий, применяемых форм и доз
минеральных удобрений и других факторов. Для определения в растениях «сырой» золы используют метод сухого озоления растительного материала, основанный на сжигании органического вещества
при высокой температуре в муфельной печи. В полученной этим путем золе можно определить те элементы, которые не теряются вследствие образования легколетучих соединений при температуре 500–
600 °С. К ним относятся калий, кальций, магний, алюминий, марганец
и т. д. Можно проводить озоление как сухих, так и свежих растений.
Ход анализа: фарфоровые чашечки или тигли объемом 25–50 мл
предварительно прокалить в муфельной печи при температуре 500–
600 °C в течение 2–3 ч., доведя до постоянного веса. Взвесить на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Поместить в эксикатор. На
аналитических весах с такой же точностью взять 1 г воздушно-сухого
растительного материала. Навеску в чашечке укладывать рыхло для
свободного доступа кислорода. Во время озоления содержимое чашечки не перемешивают. Первоначальное озоление растительного
материала ведут при доступе воздуха на электроплитке или газовой
горелке. Нагревание слабое, обугливание осуществляется без возгорания и покраснения пробы. Если наблюдается покраснение, чашку
снимают и возгорание прекращают, накрывая пробу часовым стеклом. Через 15–20 мин., когда материал почернеет и прекратится выделение дыма, перенести чашечки в нагретую муфельную печь. Далее
ведут озоление в течение 1,5–2 ч. при температуре не выше 500 °С,
так как при более высокой температуре наблюдаются потери хлорида
калия, хлорида натрия, оксида фосфора и натрия. Затем осторожно
переносят чашечки в эксикатор, охлаждают до комнатной температу-
93
ры и взвешивают на аналитических весах. Повторяют прокаливание
чашек с навеской в течение 40–60 мин., охлаждают и взвешивают.
Расчет ведут по формуле, представленной ниже:
х = , (5)
где х — содержание золы, %;
С — вес чашки с золой, г;
А — вес пустой чашки, г;
В — вес чашки с навеской, г;
100 — множитель для выражения содержания золы в процентах.
Вес золы (г) определяется по разности между последним весом
чашечки с золой и весом пустой прокаленной чашечки.
Опыт 2. Определение кремнекислоты в растениях
Оборудование и реактивы: фарфоровые тигли, фильтры («Синяя лента»), стеклянные палочки, часовое стекло, мерный цилиндр,
водяная баня, воронки, смесь НCl и HNO3 (1 : 1), 0,01 н раствор роданистого аммония.
Данный метод основан на осаждении кремниевой кислоты
и определении ее количества весовым методом.
Ход работы: охлажденный тигель взвешивают для определения
количества золы. После взвешивания золу переносят в фарфоровую
чашку, куда приливают 50 мл концентрированной НСl и HNO3 (1 : 1).
Содержимое тщательно перемешивают, накрывают стеклом и нагревают на водяной бане около часа. Затем стекло снимают и содержимое чашки выпаривают досуха. Остаток просушивают в сушильном
шкафу при температуре не выше 120 °С (во избежание перевода
94
кремниевой кислоты в растворимое состояние), растворяют в кипящей воде, подкисленной НСl, отфильтровывают через плотный
фильтр в мерную колбу на 500 мл. Осадок на фильтре промывают горячей водой, подкисленной НСl, до исчезновения в промывных водах
реакции на железо (проба с роданистым аммонием). Фильтр сжигают
в предварительно взвешенном тигле, прокаливают до постоянного
веса 2–3 ч. и взвешивают. Содержание кремниевой кислоты (в %)
рассчитывают по формуле:
х = , (6)
где х — содержание кремневой кислоты, г;
А — вес кремниевой кислоты, г;
100 — пересчет в проценты;
В — вес навески, г.
Опыт 3. Определение содержания ионов хлора
по методу Шестакова и Качеева
Оборудование и реактивы: 0,02 н раствор AgNO3? 2 % раствор
NH4Fe(SO4)2·12H2O, 0,02 н раствор NH4SCN, HNO3 (конц.).
Данный метод основан на взаимодействии хлора с азотнокислым серебром.
Ход работы: растительный материал (листья, корни, стебли)
фиксируют в сушильном шкафу в течение 30 мин. при 105 °С, а затем
досушивают до постоянного веса при 60 °С. Навеску растительного
материала 20 мг заливают 5 мл бидистиллированной воды, настаивают в течение 24 ч. при комнатной температуре, а затем отфильтровывают. Осадок на фильтре промывают 3 мл бидистиллированной воды.
95
Затем подкисляют 2 каплями HNO3 (конц.), добавляют в него 5 мл
0,02 н раствора AgNO3 и 2 мл 2 % раствора железоаммонийных квасцов и титруют 0,02 н раствором роданистого аммония до появления
розовой окраски. Содержание ионов хлора (в мг ‧ экв на 1 г сухой
массы) определяют по формуле:
х = , (7)
где х — содержание хлорид ионов, мг·экв;
А — количество роданистого аммония, пошедшего на титрование, мл;
Н — навеска сухого вещества, г.
Контрольные вопросы и задания
1. Установите, каковы биологические функции минеральных
веществ.
2. Расскажите, какие элементы, встречающиеся в организмах,
относят к макро- и микроэлементам.
3. Расскажите, как проводят озоление растений. Чем отличается
сухое сжигание от мокрого?
4. Укажите, на чем основано количественное определение
кремнекислоты в растительном материале.
Литература:
1. Биологическая, физическая и коллоидная химия : методиче-
ские указания к лабораторным работам и контрольные вопросы и задачи для студентов II курса агротехнического ф-та спец. «Зоотехния» /
96
составители : В. В. Осташкова, В. П. Андреев, Я. П. Нижник ; редактор : Л. П. Соколова. — Петрозаводск : Изд-во ПетрГУ, 2007. — 100 с.
2. Большой практикум «Биохимия» : лабораторные работы :
учебное пособие для студентов биологического факультета, обучающихся по направлению «Биология» / составители : М. Г. Кусакина,
В. И. Суворов, Л. А. Чудинова. — Пермь : Пермский гос. нац. исслед.
ун-т, 2012. — 147 с.
3. Комов, В. П. Биохимия : учебник для студентов высших
учебных заведений, обучающихся по направлению 655500 «Биотехнология» / В. П. Комов, В. Н. Шведова. — 2-е изд., испр. — Москва :
Дрофа, 2006. — 639 с.
4. Филиппович, Ю. Б. Основы биохимии : учебник для студен-
тов вузов, обучающихся по направлению и специальности «Химия» и
«Биология» / Ю. Б. Филиппович. — 4-е изд., перераб. и доп. —
Москва : Агар ; Санкт-Петербург : Флинта, 1999. — 507 с.
5. Филиппович, Ю. Б. Практикум по общей биохимии : учебное
пособие для хим. спец. пед. ин-тов / Ю. Б. Филиппович, Т. А. Егорова, Г. А. Севастьянова ; под общ. ред. Ю. Б. Филипповича. — 2-е изд.,
перераб. — Москва : Просвещение, 1982. — 311 с.
97
7. УГЛЕВОДЫ
Углеводы составляют 85–90 % веществ, входящих в состав растительного организма. Их традиционно определяют как вещества, содержащие углерод, водород и кислород в соотношении (СН2)n, где
n = 3. Один атом углерода несет карбонильную группу, остальные —
гидроксидные. К углеводам относят и другие, очень сходные соединения, хотя они не соответствуют определению. Углеводы можно
подразделить на моносахариды, олигосахариды, полисахариды и недостаточно четко определенную группу соединений, называемых
сложными углеводами.
Моносахариды можно классифицировать как альдозы и кетозы,
в зависимости от природы их функциональной группы. Различие
между моносахаридами обусловлено неодинаковым числом атомов
углерода, строением активной группы и присутствием хиральных,
или асимметрических, атомов углерода.
98
Олигосахариды представляют собой небольшой полимер, образованный из n-моносахаридных остатков, связанных гликозидной
связью высвобождением n-1 молекул воды. Наименьшая величина
n = 2, а наибольшая достигает 20. Наиболее распространенный олигосахарид — сахароза.
Фуранозидная конфигурация фруктозидной группы в сахарозе
определяет высокую отрицательную величину свободной энергии
гидролиза ее глюкозидо-фруктозидной связи, равную 6600 кал/моль.
Высокий энергетический уровень глюкозидо-фруктозидной связи в
сахарозе может определять широкий круг превращений, в которых
она участвует. В этом и заключается физиологическое преимущество
сахарозы перед другими олиго- и полисахаридами. Считают, что в
основе использования сахарозы в качестве транспортной формы сахаров лежит принцип защищенности реакционноспособных групп
моносахаридов, входящих в состав ее молекулы, от быстрого использования в метаболизме. В растительном организме непроизводительные траты транспортируемого углерода ограничиваются не только
посредством образования нередуцирующих сахаров, но и путем защиты от ферментативного расщепления. Полисахариды сходны с
олигосахаридами в том, что они образуются при конденсации моносахаридов, соединяющихся гликозидными связями. Однако их молекулярная масса гораздо выше. Сложные полисахариды — это углеводы, связанные с неуглеводными молекулами, к ним относятся гликопротеиды и гликолипиды — полимеры, в которых углевод
ковалентно связан с белком или липидом.
99
Углеводы в живом организме играют важную роль и выполняют
разнообразные функции. Наиболее важная из них — энергетическая,
так как 50–60 % всей энергии, которая используется организмом для
нормальной жизнедеятельности, приходится на углеводы. Основным
источником энергии является окисление гликогена и глюкозы в тканях. Большую роль в энергетическом снабжении клетки выполняют
коферменты (НАД+, ФАД+ и др.), в состав которых входит рибоза.
Углеводы содержатся в больших количествах в продуктах растительного происхождения: крахмале, тростниковом сахаре. Суточная потребность человека в углеводах составляет 500–600 г.
Нормальное содержание глюкозы в крови человека постоянно —
60–100 мг %. Избыток глюкозы, поступающий в организм, откладывается в виде запаса гликогена в печени и мышцах. Источником образования последнего в печени, помимо глюкозы, могут быть гликогенные аминокислоты, молочная кислота, глицерин. Важнейшая роль в
регуляции углеводного обмена принадлежит гормонам: инсулин понижает содержание глюкозы в крови, адреналин и глюкагон, наоборот, повышают его и др.
ХИМИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА УГЛЕВОДОВ
Лабораторная работа № 1.
Изучение строения и свойств углеводов
по качественным реакциям
Цель работы — ознакомиться с качественными реакциями
наиболее распространенных представителей класса углеводов и изучить их основные свойства.
100
Углеводами называют полиоксиальдегиды и полиоксикетоны с
общей формулой (СН2О)n, а также производные этих соединений. В
организме человека и животных углеводы выполняют разнообразные
функции. Они служат источником энергии, являются пластическим
материалом для построения клеток, а также используются в качестве
исходных продуктов для синтеза липидов, белков и нуклеиновых
кислот. Углеводы классифицируются на моносахариды, олигосахариды и полисахариды.
Моносахариды, или простые сахара, состоят из одной полиоксиальдегидной или полиоксикетонной единицы. Олигосахариды содержат в своем составе 2–10 остатков моносахаридов, связанных между
собой гликозидными связями. Полисахариды содержат более 10
остатков моносахаридов и подразделяются на гомополисахариды и
гетерополисахариды.
Опыт 1. Реакция Подобедова — Молиша
Оборудование и реактивы: штатив с пробирками, пипетки, мерный пальчик, α-нафтол, тимол, Н2SO4 (конц.), 1 % раствор сахарозы.
Чувствительными реакциями на углеводы являются реакции с αнафтолом и тимолом. При действии серной кислоты на углеводы образуются фурфурол и оксиметилфурфурол, которые, конденсируясь с
α-нафтолом, образуют окрашенный продукт.
Ход работы: в 2 пробирки наливают по 0,5 мл 1 % раствора сахарозы. В первую пробирку добавляют 1–2 капли раствора αнафтола, во вторую — 1–2 капли раствора тимола. В обе пробирки
осторожно наслаивают H2SO4 (конц.). Серная кислота опускается на
дно пробирки и на границе двух жидкостей образуется в случае с αнафтолом фиолетовое кольцо (в редких случаях окраска желтая), в
случае с тимолом — красноватое. Фурфурол и 5-оксиметилфурфурол,
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]