Главная Домашние торты План-конспект урока по биологии (5 класс) на тему: Опыт "Определение белка в клетке". Цветные реакции на белки

План-конспект урока по биологии (5 класс) на тему: Опыт "Определение белка в клетке". Цветные реакции на белки

Белок - самая важная составная часть пищи - основа всего живого, строительный материал всякого организма. Тысячи исследователей во всем мире работают с белком, изучают его свойства. Конечно, в наших опытах мы не откроем ничего нового. Но, говорят, лиха беда начало...

Первый опыт - качественная реакция на белок, т. е. такая реакция, которая позволит нам уверенно судить - белок перед нами или нет. Таких реакций несколько. Ту, которую мы проведем, называют биуретовой . Для нее нам потребуются растворы стиральной соды (или едкого натра) и медного купороса.

Приготовьте несколько растворов, которые, как можно предположить, содержат белок. Пусть это будет мясной или рыбный бульон (желательно процеженный через марлю), отвар каких-либо овощей или грибов и др. Растворы налейте в пробирки примерно наполовину. Затем прибавьте немного раствора щелочи - едкого натра или стиральной соды (раствор соды желательно прокипятить и остудить). Наконец, добавьте голубого раствора медного купороса. Если в испытуемом отваре действительно есть белок, то окраска сразу станет фиолетовой. Про такие реакции говорят, что они характерные . Они идут только в том случае, если в растворе действительно есть белок. Для контроля поставьте опыт с лимонадом или с минеральной водой.

Всем известно, что при нагревании белок свертывается и переходит в нерастворимую форму - сырое яйцо становится крутым. Это явление называют денатурацией белка. Каждая хозяйка знает: чтобы приготовить вкусный бульон, надо нарезанное мясо положить в холодную воду. А когда хотят приготовить отварное мясо, то большие куски опускают в кипяток. Есть ли в этом химический смысл? Попробуем разобраться.

Налейте и пробирку холодной воды, опустите в нее немного сырого рубленого мяса и нагрейте. По мере нагревания образуются (и в большом количестве) серые хлопья. Это свернувшийся белок, пена, которую снимают шумовкой, чтобы не портила вид и вкус бульона. При дальнейшем нагревании растворимые в воде вещества постепенно переходят из мяса в раствор. Эти вещества называют экстрактивными, потому что они извлекаются из мяса при его экстракции кипящей водой (проще говоря, при варке бульона). Они-то, в первую очередь, и придают бульону характерный вкус. А мясо, лишившись этих веществ, становится менее вкусным.

В другой пробирке воду вскипятите заранее и положите сырое мясо уже в кипяток. Как только мясо соприкоснется с водой, оно моментально станет серым, зато хлопьев образуется очень мало. Тот белок, что находился на поверхности, под действием высокой температуры сразу свернулся и закупорил многочисленные поры, которые пронизывают мясо. Экстрактивные вещества, и белки в том числе, уже не могут перейти в раствор. Значит, они остаются внутри мяса, придавая ему хороший вкус и аромат. А бульон, разумеется, получается несколько хуже.

Белок денатурируется (свертывается) не только при нагревании. Налейте в пробирку чуть-чуть свежего молока и капните одну-две капли уксуса или раствора лимонной кислоты. Молоко тут же скиснет, образуя белые хлопья. Это свертывается молочный белок. Кстати, без такой реакции не приготовить творога, и не случайно творог так полезен - в него переходит почти весь молочный белок.

Когда молоко оставляют в теплом месте, то его белок тоже свертывается, но уже по иной причине- это работают молочнокислые бактерии. Их известно очень много, и все они вырабатывают молочную кислоту, даже если питаются не молоком, а, скажем, соком капусты. Профильтруйте немного скисшего молока и прибавьте к сыворотке несколько капель какого-нибудь самодельного индикатора. Цвет индикатора покажет, что в растворе есть кислота. Эта кислота - молочная, ее же можно обнаружить и в капустном, и в огуречном рассоле,

В состав некоторых белковых молекул входит, помимо углерода, водорода, кислорода и азота, еще и сера. В этом можно убедиться на опыте. Немного яичного белка поместите в пробирку с раствором едкого натра или стиральной соды и, нагрев пробирку, добавьте в нее немного раствора основного ацетата свинца Рb(СН 3 СОО) 2 * 3Н 2 O - свинцовой примочки, которая продается в аптеках. Если содержимое пробирки почернеет, значит, сера есть: это образуется сульфид свинца PbS, вещество черного цвета.

И в заключение приготовим настоящий белковый клей - казеиновый, которым пользуются по сей день, несмотря на обилие синтетических клеев. Казеин - это основа творога, а если так, то клей мы будем делать из молока, точнее, из его белковых веществ,

Отфильтруйте простоквашу от сыворотки. То, что осталось на фильтре, несколько раз промойте водой, чтобы удалить растворимые примеси, и высушите. Потом промойте полученную массу бензином и высушите вновь; это нужно для того, чтобы избавиться от молочного жира (он растворяется в бензине). Когда масса станет совсем сухой, измельчите ее в ступке - получится порошок казеина.

Сделать из него клей совсем просто - смешать порошок с нашатырным спиртом и водой в отношении 1:1:3. Конечно, вы захотите испытать клей. Попробуйте склеить им какие-нибудь деревянные или керамические предметы, потому что для этих материалов казеиновый клей особенно хорош.

О. Ольгин. "Опыты без взрывов"
М., "Химия", 1986

Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Стоимость участия - 290 руб.

Обычная кухня и научная лаборатория имею много общего. В кастрюлях и на сковородках происходят сложные биохимические процессы. Некоторые из них можно воспроизвести у себя дома и почувствовать себя настоящим химиком
Сегодня мы будем изучать состав молока. Все дети знают, что молоко – очень полезный продукт. Правда, не все любят молоко. Но от этого его полезность не уменьшается. Вспомните, что млекопитающие животные выкармливают своих детенышей молоком. Следовательно, оно очень питательно и легко усваивается. В молоке одновременно содержатся все основные вещества пищи – это белки, жиры и углеводы. Наибольшее количество энергии дают жиры. Углевод молока называется лактоза. Но в отличие от глюкозы или сахарозы (пищевого сахара), лактоза почти не имеет сладкого вкуса.

Люди употребляют в пищу, в основном, молоко коров. Но у животных состав молока различается. Проанализируй таблицу и ответь на вопросы.

Теперь сделаем несколько опытов с молоком.

Можно взять один образец молока, но гораздо интереснее сравнить несколько образцов разных производителей. Если у кого-то есть возможность сравнить молоко из магазина и молоко от своей коровы или коров с фермы, то это очень интересно.

К сожалению, на многих заводах молоко часто делают из сухого молока или добавляют его к нормальному свежему молоку. От этого некоторые свойства молока могут меняться.

Вам понадобятся: несколько образцов молока (обязательно запишите название фирмы – производителя), несколько пробирок (можно попросить у учителя химии, если такой возможности нет, то взять маленькие стаканы или даже рюмки), уксусная кислота, медный купорос, немного раствора щелочи или стиральной соды, пипетка (есть в аптеках).

Опыт 1. Определение жира в молоке.

В коровьем молоке обычно содержится 3-4 % жира. Ты, наверно, уже знаешь, что жир не смешивается с водой. Но в молоке этот жир не отделяется сразу от воды, его можно увидеть, только, если молоко долго постоит. Тогда жир всплывет на поверхность. Это и будут сливки. Молочный жир находится в молоке в виде шариков, которые образуют с водой эмульсию типа «масло в воде». Жировые шарики защищены прочными и упругими оболочками из белка, поэтому не слипаются друг с другом при столкновении.

На фильтровальную бумагу надо нанести по капле каждого образца молока. (Постарайся, чтобы капли были одинаковые.) Когда они подсохнут, измерь линейкой диаметр каждого пятна. Чем он больше, тем больше содержание жира в молоке. Так как в продаваемом молоке содержание жира обычно почти одинаковое, то для интереса можно взять сливки. В них жира должно быть намного больше.

Опыт 2. Обнаружение белка в молоке

В пробирку надо налить несколько мл (миллилитров) молока и осторожно по стенкам добавить равный объем слабого раствора медного купороса (бледно-голубого цвета) и немного раствора щелочи или стиральной соды и перемешать. Появляется фиолетовая окраска. Это говорит о наличии белка в исследуемом продукте.

В молоке содержится несколько видов белков. Основной белок - это казеин. Именно из казеина образуется творог. Когда молоко свежее, все белки находятся в растворенном виде. Но если молоко прокисло, вы замечаете, что оно стало более густым – превратилось в простоквашу. Если ее нагреть, то выпадает осадок белка. Именно так готовят творог. Но если вы не хотите ждать, пока молоко прокиснет, можно добавить к нему пищевую кислоту – уксусную или лимонную и получить осадок казеина.

Опыт 3. Определение наличия казеина в молоке.

Налить в стаканчик 5 столовых ложек молока добавить 1 столовую ложку уксусной кислоты (9%), или несколько капель уксусной эссенции, перемешать. Можно увидеть образование белых хлопьев. Это казеин.

Опыт 4. Получение молочной сыворотки.

Когда образуется осадок казеина, то в жидкой части – сыворотке остаются другие белки и лактоза. Чтобы получить сыворотку надо отфильтровать осадок. Для этого возьми маленький стакан. Помести в него воронку. В нее положи фильтр из нескольких слоев марли или бинта и вылей на воронку молоко с образовавшимся творогом. Творог (казеин) останется на фильтре, а с сывороткой мы проделаем другие опыты.

Опыт 5. Обнаружение белка в сыворотке.

Надо, как и в опыте 2, к нескольким мл сыворотки добавить раствор медного купороса и щелочь и перемешать. Фиолетовое окрашивание показывает, что в сыворотке после выделения казеина остается еще много других белков. Поэтому сыворотка тоже полезный и питательный продукт.

Опыт 6 . Обнаружение углеводов в молоке.

Немного сыворотки надо налить в чашку или блюдечко, которое можно нагревать на огне, и выпарить жидкость. После испарения жидкости сыворотка обугливается и появляется сладкий запах, похожий на запах жженого сахара. Мы доказали, что в молоке есть углеводы.

Опыт 7. Симпатические чернила.

Так называют жидкости, которые при писании не оставляют на бумаге никакого цветного следа. Текст можно будет прочитать только после особой обработки – нагрева или смачивания определенным веществом. Молоко прекрасно подходит для тайнопис и. Поэтому последнее задание будет такое – напиши отзыв о нашем конкурсе молоком, аккуратно прогладь этот лист бумаги не очень горячим утюгом, пока не проявится текст. Сфотографируй его и фотографию помести под таблицей ответов.

Исследовательская работа.

Мы предлагаем сравнить по ряду показателей несколько видов молока- от разных производителей и домашнее и магазинное.

Проведите необходимые опыты и заполните таблицу.

Таблица вопросов и ответов

1.	Чье молоко более питательно – собаки или коровы и почему?
2.	Почему самое жирное молоко (до 40% жира) у китов и дельфинов
3.	Дети часто спрашивают: «Почему молоко белое, если корова ест зеленую траву?» Попробуй ответить на этот вопрос.
4.	Из всех ли образцов молока удалось получить осадок казеина, то есть творог?
5.	Какие еще белки есть в молоке кроме казеина?
6.	Почему многие люди, став взрослыми, не могут употреблять молоко, так как оно вызывает у них расстройство пищеварения? Найди ответ на это вопрос в книгах или интернете.
7.	Какие продукты получают из молока?

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ГИМНАЗИЯ №8
городского округа города Райчихинска Амурской области

Белок. Значение белка для человека

Выполнила:
ученица 4 класса «А»
Тягло Анастасия
Руководитель: Одокиенко

Елена Яковлевна

Содержание

Введение

I. Основная часть

II. Белок. Значение белка для человека

Химические опыты с белком

2.1. В поисках белка
2.2. Разрушение белков
3.3. Воздействие тяжелых металлов на белки

3.4. Из чего сделан белок

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Введение

Проблема исследования:

Актуальность исследовательской работы

Современная книга о происхождении жизни могла бы начинаться фразой: «В начале был белок». Другое название белка – протеины происходит от греческого слова «протос», то есть первый, важнейший и подчеркивает их исключительную роль в процессах жизнедеятельности.

Белки всюду, где есть жизнь!

Белок – неотъемлемая составляющая нашего организма, нарушение которой может вызвать его разрушение. Необходимость постоянного получения белковой пищи человеком вызвано наличием у белка определенных функций, которые необходимы живому организму для его развития, размножения и осуществления жизнедеятельности.

Волосы, ногти, когти, шерсть, перья, копыта, наружный слой кожи – все они целиком состоят из белка. В мышцах действуют незримые белковые «пружины». Внутренняя поверхность глаза покрыта слоем высокочувствительного белка. В светлячках белки «зажигают ночью холодный огонь». В электрическом органе морского ската белковые вещества вырабатывают электричество. Белки крови некоторых антарктических рыб имеют свойство антифриза – предохраняют кровь от замерзания. Белки заведуют питанием организма, ростом, движением, чувствительностью, работой мозга, охраняют от возбудителей болезней – бактерий, вирус ов, лечат от насморка и гриппа.

Чего только они не делают! От белка хлорофилла зависит зеленая окраска листьев. Этот белок обладает замечательным свойством: ловит солнечный луч и с помощью его энергии, в процессе фотосинтеза, из простых веществ – углекислого газа и воды создает более сложные вещества и строит из них живое тело растения.

Главное свойство человеческого организма – способность извлекать из окружающей среды и запасать энергию, благодаря которой тело может совершать работу. Организм развивается, для этого в нем синтезируются химические вещества, необходимые для роста и обновления тканей. Все возможные соединения непрерывно транспортируются в живую клетку и из нее. Она получает необходимые соединения благодаря питанию. Молекулы, попадающие в организм с пищей, - это полимерные соединения: белки, жиры, углеводы.

Функционирование белка лежит в основе важнейших процессов жизнедеятельности организма. Обмен веществ (пищеварение, дыхание и др.), мышечное сокращение, нервная проводимость и жизнь клетки в целом неразрывно связаны с активностью ферментов – высокоспецифических катализаторов биохимических реакций, являющихся белками. Основу костной и соединительной тканей, шерсти, роговых образований составляют структурные белки.

Биохимический синтез белка в промышленных целях важен для человечеств, это позволяет создавать искусственные препараты, продукты питания и средств индивидуальной защиты.

Всё это определяет актуальность проблемы исследовательской работы.

Цель исследования: изучить значение белка в исследовании и практической жизнедеятельности человека.

Объект наблюдения: яичный белок как биохимический комплекс

Задачи исследования:

Изучить значение белка в жизни человека.

Эксперимент. С помощью химических опытов определить значимость белка.

Методы исследования:

Анализ научно-популярной литературы по теме исследования.

Поиск информации в Интернете.

Наблюдение за свойствами белка в ходе проведения опытов.

Анализ химических опытов.

Химия всего живого

I.1 Азбука живой материи. Белки.

Более четырех миллиардов лет назад на Земле из маленьких неорганических молекул непостижимым образом возникли белки, ставшие строительными блоками живых организмов. Свое название белки получили от яичного белка, который с незапамятных времен использовался человеком как составная часть пищи. Согласно описаниям Плиния Старшего, уже в Древнем Риме яичный белок применялся и как лечебное средство. Однако подлинная история белковых веществ начинается тогда, когда появляются первые сведения о свойствах белков как химических соединений (свертываемость при нагревании, разложение кислотами и крепкими щелочами и т. п.)
Впервые термин белковый (albumineise) применительно ко всем жидкостям животного организма использовал французский физиолог Ф. Кене в 1747 г.

Белки, или протеины (от греческого «протос» - «первый»), - это природные органические соединения, которые обеспечивают все жизненные процессы любого организма. Из белков построены хрусталик глаза и паутина, панцирь черепахи и ядовитые вещества грибов… с помощью белков мы перевариваем пищу и боремся с болезнями. Благодаря особым белкам по ночам светятся светлячки, а в глубинах океана мерцают таинственным светом медузы.

Белковых молекул в живой клетке во много раз больше, чем всех других (кроме воды). Ученые выяснили, что у большинства организмов белки составляют более половины их сухой массы. И разнообразие видов белков очень велико – в одной клетке такого маленького организма, как бактерия Escbericbia coli насчитывается около трех тысяч различных белков.

Впервые белок был выделен в виде клейковины в 1728 году итальянцем Якопо Бартоломео Беккари (1682 – 1766 годы жизни) из пшеничной муки. Это событие принято считать рождением химии белка. С тех пор почти за три столетия из природных источников получены тысячи различных белков и исследованы их свойства.

II . Химические опыты с белком

2.1.В поисках белка

Опыт 1

Для проведения эксперимента потребуется: яичный белок, волосы, шерсть, стеклянная палочка, сухое горючее, чашка для выпаривания, спички (слайд ).

Взять стеклянную палочку;

Нанести на нее яичный белок;

Нагреть в пламени сухого горючего до почернения. (слайд )

Повторяется опыт с волосами (слайд ), шерстью ( слайд ).

При проведении данного опыта можно увидеть различие тканей животного, растительного и искусственного происхождения.

Вывод : синтетика при поджигании плавится, растительные волокна пахнут горелой бумагой, а шерсть – паленым белком.

Молекула белка очень длинная. Химики называют такие молекулы полимерными (от греческого «поли» - «много» и «мерос» - «часть», «доля»). Длинная молекула полимера состоит из множества маленьких молекул, связанных друг с другом. (слайд)

Большинство полимеров не принимает устойчивой формы в пространстве. Отдельные маленькие молекулы, входящие в состав белка, обладают способностью «слипаться», так как между ними действуют силы притяжения. В результате у любой белковой цепи есть характерная только для нее пространственная структура. Именно она определяет свойства белков. Без такой структуры они не могли бы выполнять те функции, которые осуществляют в живой клетке.

Опыт 2

Для проведения эксперимента потребуется: вода, яичный белок, соляная кислота, гидроокись натрия, 3 пробирки, кастрюля. (слайд)

Приготовить смесь из 1 мл. яичного белка и 7-8 мл. воды, разлить ее в три пробирки;

Добавить к смеси в первую пробирку 0,5 мл соляной кислоты;

Долить во вторую пробирку 0,5 мл. гидроокиси натрия. (слайд)

Поставить три пробирки на водяную баню. (слайд)

Вывод: Видно, что в первых 2 пробирках жидкость прозрачная, а в третьей мутная. Это значит, что в пробирке со смесью белка и воды белок свернулся. В первых двух пробирках этого не случилось потому, что аминокислотные цепи, из которых состоит белок, были разрушены кислотой и щелочью еще до нагревания.

Кислотные щелочные ожоги на коже появляются именно из-за того, что белок разрушается под воздействием этих веществ. (слайд)

Белки выполняют опорную и защитную функции, скрепляя биологические структуры и придавая им прочность. Кожа представляет собой почти чистый белок коллаген, а волосы, ногти и перья состоят из прочного нерастворимого белка кератина.
При длительном кипячении белков в присутствии сильных кислот или щелочей белковые цепи распадаются на составляющие их молекулы, называемые аминокислотами. Из аминокислот состоит белок. Этот процесс называют свертыванием или денатурацией белка.

2.3.Разрушение белков

Опыт 3

Для проведения эксперимента потребуется: вода, поваренная соль, яичный белок, стеклянная палочка, пробирка. (слайд)

Насыпать в пробирку около 1 см. поваренной соли (слайд)

Добавить минимальное количество воды, которое необходимо для его растворения; (слайд)

Внести в этот соляной раствор стеклянную палочку, которая намазана яичным белком(слайд).

Вывод: опыт показал разрушение (денатурация) белка под воздействием соли. (слайд )
Белки служат питательными веществами. В семенах многих растений (пшеницы, кукурузы, риса и других) содержатся пищевые белки. К ним относятся также альбумин – основной компонент яичного белке и казеин – главный белок молока. При переваривании в организме человека белковой пищи происходит гидролиз пептидных связей. Белки «разбираются» на отдельные аминокислоты, из которых организм в дальнейшем «строит» новые пептиды (соединения аминокислот в длинную цепочку) или использует для получения энергии. Отсюда и название: греческое слово «пептос» означает «переваренный». Гидролизом пептидной связи управляют тоже белки – ферменты.

Опыт 4

Для проведения эксперимента потребуется: вода, яичный белок, медь сернокислая, хлорид кобальта, никель сернокислая, 3 пробирки. (слайд)

В этом опыте я увидела вредное воздействие тяжелых металлов на живой организм. Для иллюстрации этого процесса проще всего использовать обыкновенный белок.

Налить в 3 пробирки 1-2 мл. воды и добавить в каждую 3-4 капли яичного белка. (слайд)

В первую пробирку добавить 2-4 ложечки меди сернокислой, во вторую пробирку насыпать 2-4 ложечки хлорида кобальта, в третью пробирку добавить 2-4 ложечки никеля сернокислого (слайд)

- в каждой из трех пробирок выпал осадок

Это значит, что белок был разрушен. (слайд)

Вывод: Все живые существа состоят из белков, жиров и углеводов. Без белков жизнь невозможна. Именно поэтому тяжелые металлы, разрушающие белки, являются очень опасными веществами. Попадая в организм с водой и пищей, они постепенно накапливаются и становятся причиной многих, в том числе и смертельных, заболеваний.

Заключение

Исследуя проблему «Белок. Значение белка для человека» я выяснила, что белки играют важнейшую роль в жизнедеятельности всех организмов. При пищеварении белковые молекулы перевариваются до аминокислот, которые хорошо растворяются в водной среде, проникают в кровь и поступают во все ткани и клетки организма. Наибольшая часть аминокислот расходуется на синтез белков различных органов и тканей, часть - на синтез гормонов, ферментов и других биологически важных веществ, а остальные служат как энергетический материал.

Белки участвуют в регуляции клеточной и физиологической активности. К подобным белкам относятся многие гормоны (от греческого «гормао» - «побуждаю»), такие, как инсулин, регулирующий обмен глюкозы и гормон роста.
Белки наделяют организм способностью изменять форму и передвигаться. За это отвечают белки актин и миозин, из которых построены мышцы.

Таким образом, белки - важнейшие компоненты пищи человека и корма животных. Совокупность химических превращений белков занимает ведущее место в обмене веществ организмов. Скорость обновления белков у живых организмов зависит от содержания белков в пище, а также его биологической ценности, которая определяется наличием и соотношением незаменимых аминокислот.

Основными источниками белков для человека являются: мясо, яйца, рыба, фасоль, горох и бобы. В отличие от углеводов и жиров в организме не происходит накапливания и запасания белков.

Первая группа - молочные продукты. Именно молоко почти полностью обеспечивает потребность не только детского, но и взрослого организма. В 100 г молока содержится 3 г белка. Пол-литра молока в день - это более половины суточной потребности человека в животном белке. Белки молока содержат все аминокислоты необходимые организму. В молочных белках содержатся в значительных количествах метионин - аминокислота, важная для обеспечения нормальной деятельности печени. Таким образом, в молоке и молочных продуктах удачно сочетаются полноценные белки.
Вторая группа - мясо, рыба, яйца. Степень усвоения мясных продуктов очень высока. Биологическая ценность белков рыбы не ниже, поскольку их аминокислотные составы близки. Установлено, что белки рыбы и многих продуктов моря даже несколько легче перевариваются и усваиваются в организме человека, чем белки мяса.

Третья группа - мука, хлебобулочные изделия, крупы, макаронные изделия. Основное значение продуктов этой группы, содержащих большое количество углеводов - снабжение организма энергией.

Картофель употребляется населением многих стран в относительно больших количествах. Содержащиеся в них растительные белки удовлетворяют общую потребность человека в белках примерно на 30 - 35%.

Знание пользы и вреда белка для организма поможет избежать многих заболеваний.

Повсюду, где мы встречаем жизнь, мы находим, что она связана с каким-либо белковым телом, и повсюду, где мы встречаем какое-либо белковое тело, которое не находится в процессе разложения, мы без исключения встречаем и явление жизни... Жизнь – есть способ существования белковых тел.

Список использованных источников и литературы

1. Большая энциклопедия эрудита. М.: «Махаон», 2004. – 488с.
2. Универсальный справочник школьника. 5-11 класс. Учебное пособие нового типа: Книга 2. / Под ред. Алексашиной, И.Ю., Алексеева, С.В. – СПб.: ИД «Весь», 2004. – 704 с.

3. Энциклопедия для детей. [Том 17]. Химия / ред. коллегия: М. Аксенова, В.Володин, И.Леенсон и др. – М.: Аванта, 2006. – 640с.
4. Яковишин, И. А. Химические опыты с мороженым // Химия в школе - 2006 № - 6 с. 69 – 72.

5.Интернет ресурс .

Как только человек начал готовить себе пищу, так он, пусть и неосознанно, стал химиком. На сковородах и в жаровнях, в бочках и глиняных сосудах шли сложнейшие химические и биохимические процессы . Между прочим, не все они получили полное объяснение и сегодня, что, впрочем, не мешает людям варить, печь, солить и мариновать. Однако многое уже хорошо изучено. И кое-что - конечно, не самое сложное - можно воспроизвести даже в домашней лаборатории .

У опытов, помещенных в этом разделе, есть по меньшей мере одно неоспоримое достоинство: нужные вещества (точнее,- продукты) найдутся в кухонном шкафу или в холодильнике. Или же их можно купить в продовольственном магазине. Вам понадобятся небольшие количества веществ, но если вы купите того или иного продукта больше, чем требуется для опыта, остальное не пропадет.

Самая важная составная часть пищи - белок , основа всего живого, строительный материал всякого организма . Тысячи исследователей во всем мире работают с белком, изучают его свойства. Конечно, в наших опытах мы не откроем ничего нового. Но, говорят, лиха беда начало... Первый опыт - качественная реакция на белок , т. е. такая реакция, которая позволит нам уверенно судить - белок перед нами или нет. Таких реакций несколько. Ту, которую мы проведем, называют биуретовой . Для нее нам потребуются растворы стиральной соды (или едкого натра ) и медного купороса .

Растворы налейте в пробирки примерно наполовину. Затем прибавьте немного раствора щелочи - едкого натра или стиральной соды (раствор соды желательно прокипятить и остудить). Наконец, добавьте голубого раствора медного купороса. Если в испытуемом отваре действительно есть белок, то окраска сразу станет фиолетовой .

Про такие реакции говорят, что они характерные . Они идут только в том случае, если в растворе действительно есть белок . Для контроля поставьте опыт с лимонадом или с минеральной водой.

Всем известно, что при нагревании белок свертывается и переходит в нерастворимую форму - сырое яйцо становится крутым. Это явление называют денатурацией белка. Каждая хозяйка знает: чтобы приготовить вкусный бульон, надо нарезанное мясо положить в холодную воду. А когда хотят приготовить отварное мясо, то большие куски опускают в кипяток. Есть ли в этом химический смысл ? Попробуем разобраться.

Налейте и пробирку холодной воды, опустите в нее немного сырого рубленого мяса и нагрейте. По мере нагревания образуются (и в большом количестве) серые хлопья. Это свернувшийся белок , пена, которую снимают шумовкой, чтобы не портила вид и вкус бульона. При дальнейшем нагревании растворимые в воде вещества постепенно переходят из мяса в раствор. Эти вещества называют экстрактивными , потому что они извлекаются из мяса при его экстракции кипящей водой (проще говоря, при варке бульона). Они-то, в первую очередь, и придают бульону характерный вкус. А мясо, лишившись этих веществ, становится менее вкусным.

В другой пробирке воду вскипятите заранее и положите сырое мясо уже в кипяток. Как только мясо соприкоснется с водой, оно моментально станет серым, зато хлопьев образуется очень мало. Тот белок, что находился на поверхности, под действием высокой температуры сразу свернулся и закупорил многочисленные поры, которые пронизывают мясо. Экстрактивные вещества , и белки в том числе, уже не могут перейти в раствор. Значит, они остаются внутри мяса, придавая ему хороший вкус и аромат. А бульон, разумеется, получается несколько хуже.

Белок денатурируется (свертывается) не только при нагревании. Налейте в пробирку чуть-чуть свежего молока и капните одну-две капли уксуса или раствора лимонной кислоты . Молоко тут же скиснет, образуя белые хлопья. Это свертывается молочный белок. Кстати, без такой реакции не приготовить творога, и не случайно творог так полезен - в него переходит почти весь молочный белок.

Когда молоко оставляют в теплом месте, то его белок тоже свертывается, но уже по иной причине- это работают молочнокислые бактерии . Их известно очень много, и все они вырабатывают молочную кислоту, даже если питаются не молоком, а, скажем, соком капусты. Профильтруйте немного скисшего молока и прибавьте к сыворотке несколько капель какого-нибудь самодельного индикатора . Цвет индикатора покажет, что в растворе есть кислота. Эта кислота - молочная , ее же можно обнаружить и в капустном, и в огуречном рассоле.

В состав некоторых белковых молекул входит, помимо углерода , водорода , кислорода и азота , еще и сера . В этом можно убедиться на опыте. Немного яичного белка поместите в пробирку с раствором едкого натра или стиральной соды и, нагрев пробирку, добавьте в нее немного раствора ацетата свинца Рb(СН 3 СОО) 2 . 3Н 2 O - свинцовой примочки, которая продается в аптеках. Если содержимое пробирки почернеет, значит, сера есть: это образуется сульфид свинца PbS, вещество черного цвета.

И в заключение приготовим настоящий белковый клей - казеиновый , которым пользуются по сей день, несмотря на обилие синтетических клеев. Казеин - это основа творога, а если так, то клей мы будем делать из молока, точнее, из его белковых веществ.

Отфильтруйте простоквашу от сыворотки . То, что осталось на фильтре, несколько раз промойте водой, чтобы удалить растворимые примеси, и высушите. Потом промойте полученную массу бензином и высушите вновь; это нужно для того, чтобы избавиться от молочного жира (он растворяется в бензине). Когда масса станет совсем сухой, измельчите ее в ступке - получится порошок казеина.

Сделать из него клей совсем просто - смешать порошок с нашатырным спиртом и водой в отношении 1: 1: 3. Конечно, вы захотите испытать клей. Попробуйте склеить им какие-нибудь деревянные или керамические предметы, потому что для этих материалов казеиновый клей особенно хорош.

Углеводы - один из "трех китов" нашего питания (два других -- белки и жиры). Глюкоза и фруктоза , крахмал и клетчатка , десятки других углеводов образуются непрерывно и "сгорают" (окисляются) в растительных и животных клетках, служат важнейшим энергетическим материалом организма.

При всей несхожести отдельных представителей углеводов есть у них, конечно, общие, обязательные для всех свойства. Это и позволяет обнаружить углеводы даже в очень малых количествах. Верный и к тому же красивый способ их распознавания - цветная реакция Молиша .

Налейте в пробирку примерно 1 мл воды и бросьте несколько крупинок сахарного песка (сахарозы ), часть таблетки глюкозы или клочок фильтровальной бумаги (клетчатки ). Теперь добавьте 2-3 капли спиртового раствора резорцина или тимола (эти вещества продают в аптеке). Наклоните пробирку и осторожно налейте по стенке 1-2 мл концентрированной серной кислоты. Будьте осторожны с кислотой, следите, чтобы она не попала на кожу!

Закрепите пробирку в вертикальном положении . Тяжелая кислота опустится на дно, а на границе ее с водой появится яркое красивое кольцо - красное , розовое или фиолетовое .

Если вещество, состав которого неизвестен, даст при реакции Мелиша такое кольцо - можете не сомневаться, что углевод налицо. Помните только, что эта реакция настолько чувствительна, что ее может вызвать даже пылинка и волоконце на стенках пробирки. Поэтому посуду, в которой проводят реакцию, надо очень тщательно мыть, а ополаскивать лучше дистиллированной водой.

Теперь, научившись распознавать углеводы, перейдем к крахмалу , одному из самых известных углеводов. Для начала поучимся правильно готовить крахмальный клейстер -- коллоидный раствор крахмала в воде. Налейте в кастрюлю немного холодной воды и добавьте крахмал, из расчета примерно две чайные ложки на стакан (учитывая и ту воду, которую вы добавите позже). Смесь хорошо размешайте - получится так называемое крахмальное молоко. При перемешивании добавьте к нему кипяток и, продолжая размешивать, нагревайте на огне до тех пор, пока раствор не станет прозрачным. Остудите его. Это и есть крахмальный клейстер, который так хорошо склеивает бумагу; поэтому его часто применяют, например, для приклеивания обоев.

Вы уже знаете, что в присутствии свободного иода крахмал синеет . Это его свойство нам еще пригодится; заметьте только, что раствор иода должен быть очень слабым. Кстати, пользуясь таким раствором (а чтобы приготовить его, достаточно разбавить аптечный раствор водой), можно исследовать на содержание крахмала различные пищевые продукты. Заготовив пробирку со слабым раствором иода, понаблюдаем за превращениями крахмала. Попробуем сделать из крахмального клейстера глюкозу .

Огромные молекулы крахмала под действием воды гидролизуются , расщепляются на более мелкие молекулы. Сначала образуется растворимый крахмал , потом "обрубки" помельче - декстрины , затем дисахарид , но не всем привычная сахароза , а другой - мальтоза , или солодовый сахар . Наконец, при распаде мальтозы образуется глюкоза, виноградный сахар . Готовый продукт гидролиза часто содержит все переходные вещества; в таком виде он известен под названием патоки .

К половине стакана крахмального клейстера добавьте 1-2 чайные ложки разбавленной, примерно 10%-ной серной кислоты . Не забудьте: при разбавлении серной кислоты обязательно нужно лить кислоту в воду, а не наоборот!

Смесь клейстера с кислотой поставьте кипятиться в кастрюльке, понемногу доливая воду по мере ее испарения. Время от времени берите ложкой пробы жидкости и, слегка охладив, капайте на них разбавленным иодным раствором. Крахмал, как вы помните, дает синее окрашивание , а вот декстрины - красно-бурое . Что касается мальтозы и глюкозы, то они вовсе не окрашиваются. По мере гидролиза цвет проб будет меняться, а когда окрашивание иодом исчезнет, нагревание можно прекратить. Впрочем, для более полного разложения мальтозы имеет смысл прокипятить смесь еще несколько минут.

После кипячения жидкость надо немного охладить и постепенно добавлять в нее при перемешивании около 10 г порошка мела , чтобы полностью нейтрализовать серную кислоту . Смесь при этом будет вспениваться, потому что во время реакции кислоты с мелом выделяется углекислый газ . Как только вспенивание прекратится, поставьте полученную желтоватую жидкость на слабый огонь, чтобы она упарилась примерно на две трети, затем еще горячей профильтруйте ее через несколько слоев марли, после чего упарьте жидкость еще раз, но теперь более аккуратно, уже не на открытом огне, а на водяной бане (смесь легко пригорает). У вас получится густая сладкая патока , основу которой составляет глюкоза . Примерно так же патоку получают в больших количествах на крахмалопаточных заводах.

Глюкоза человеку необходима, она - один из главных поставщиков энергии. Но в хлебе, в картошке, в макаронах содержится преимущественно крахмал, а в организме он превращается в глюкозу под действием ферментов.

В нашем опыте серная кислота в процессе реакции не расходовалась. Она играла роль катализатора, т. е. вещества, резко ускоряющего ход реакции. Каталитическое действие природных ферментов намного сильнее, оно более целенаправленно. Ферментов очень много, и у каждого из них свой, узкий участок работы. Например, содержащийся в слюне фермент амилаза может превращать полисахарид крахмал в дисахарид мальтозу. Проследим на опыте за действием этого фермента.

Значение цветных реакций состоит в том, что они дают возможность обнаружить присутствие белка в биологических жидкостях, растворах и установить аминокислотный состав различных природных белков. Эти реакции применяются как для качественного, так и для количественного определения белка и содержащихся в нем аминокислот. Некоторые реакции присущи не только белкам, но и другим веществам, например, фенол, подобно тирозину, дает розово-красное окрашивание с реактивом Миллона, поэтому проведения одной какой-либо реакции для установления наличия белка не достаточно.

Существует два типа цветных реакций: 1) универсальные – биуретовая (на все белки) и нингидриновая (на все а -аминокислоты и белки); 2) специфические – только на определенные аминокислоты как в молекуле белка, так и в растворах отдельных аминокислот, например реакция Фоля (на аминокислоты, содержащие слабосвязанную серу), реакция Миллона (на тирозин), реакция Сакагучи (на аргинин) и др.

При проведении цветных реакций на белки и аминокислоты необходимо предварительно составить следующую таблицу:

Цветные реакции на белки (качественные реакции)

Цветные реакции на белки Опыт 1. Биуретовая реакция.

Биуретовая реакция – качественная на все без исключения белки , а также продукты их неполного гидролиза , которые содержат не менее двух пептидных связей .

Принцип метода. Биуретовая реакция обусловлена присутствием в белках пептидных связей (- СО – NH -), которые в щелочной среде образуют с сульфатом меди (ІІ) окрашенные в красно-фиолетовый цвет медные солеобразные комплексы . Биуретовую реакцию дают также некоторые небелковые вещества, например биурет (NH 2 -CO-NH-CO-NH 2), оксамид (NH 2 CO-CO-NH 2), ряд аминокислот (гистидин , серин , треонин , аспарагин ).

Биуретовая реакция с глицином

Порядок выполнения работы.

К 1 мл исследуемого 1% раствора белка добавляют равный объем 10 % раствора гидроксида натрия (NaOH) щелочи и затем 2-3 капли 1 % раствора сульфата меди (CuSO 4). разбавленного, почти бесцветного раствора медного купороса.

При положительной реакции появляется фиолетовая окраска с красным либо синим оттенком.

Опыт 2. Реакция на «слабосвязанную серу».

Принцип метода. Это реакция на цистеин и цистин. При щелочном гидролизе «слабосвязанная сера» в цистеине и цистине достаточно легко отщепляется, в результате чего образуется сероводород, который, реагируя со щелочью, дает сульфиды натрия или калия. При добавлении ацетата свинца(II) образуется осадок сульфида свинца(II) серо-черного цвета.

Порядок выполнения работы.

В пробирку наливают 1 мл неразбавленного куриного белка, прибавляют 2 мл 20%-го раствора гидроксида натрия. Смесь осторожно кипятят (чтобы смесь не выбросило).

При этом выделяется аммиак, который обнаруживается по посинению влажной лакмусовой бумажки, поднесенной к отверстию пробирки (не касаться стенки). Образующийся незначительный осадок растворяется при кипении, а затем добавляют 0,5 мл раствора ацетата свинца(II). Наблюдается выпадение серо-черного осадка сульфида свинца(II):

Химизм реакции:

черный осадок

В пробирку наливают 1 мл. неразбавленного куриного белка добавляют 2 мл. концентрированного раствора щелочи, кладут несколько кипятильников. К горячему раствору добавляют раствор плюмбита натрия – образуется желто-бурое или черное окрашивание. (Плюмбит натрия готовят следующим образом: к 1 мл уксуснокислого свинца добавляют раствор щелочи по каплям до растворения образующего вначале осадка гидроксида свинца).

При наличии в молекуле белка серосодержащих аминокислот (цистина, цистеина) из этих аминокислот постепенно отщепляется сера в виде иона в степени окисления – 2, наличие которого и обнаруживается ионом свинца, образующим с ионом серы черный нерастворимый сульфид свинца:

Pb(CH 3 COO) 2 + 2NaOH Pb(OH) 2 + 2 CH 3 COONa,

Pb(OH) 2 + 2NaOH Na 2 PbO 2 + H 2 O,

Na 2 S + Na 2 PbO 2 + 2H 2 O PbS + 4NaOH.

Опыт 3. Ксантопротеиновая реакция белков.

Принцип метода. Эта реакция используется для обнаружения a-аминокислот, содержащих ароматические радикалы. Тирозин, триптофан, фенилаланин при взаимодействии с концентрированной азотной кислотой образуют нитропроизводные, имеющие желтую окраску. В щелочной среде нитропроизводные этих a-аминокислот дают соли, окрашенные в оранжевый цвет. Желатин, например, не содержащий ароматических аминокислот, не дает ксантопротеиновой пробы.

Порядок выполнения работы.

К 1 мл 10 %-го раствора белка куриного яйца добавляют 0,5 мл концентрированной азотной кислоты. В результате коагуляции белка в содержимом пробирки образуется белый осадок или помутнение. При нагревании раствор и осадок окрашиваются в ярко-желтый цвет. При этом осадок почти полностью растворяется в результате гидролиза. После охлаждения добавляют 1–2 мл 20%-го раствора гидроксида натрия (до появления оранжевой окраски раствора).

Рассмотрим механизм ксантопротеиновой реакции по радикалу тирозина:

Химизм реакции :

Оформление опыта: сделать вывод и написать уравнение реакции.

Опыт 4. Реакция Адамкевича (на присутствие в белках триптофана).

Принцип метода. Белки, содержащие триптофан, в присутствии глиоксиловой и серной кислот дают красно-фиолетовое окрашивание. Реакция основана на способности триптофана взаимодействовать в кислой среде с альдегидами глиоксиловой кислоты (являющейся примесью к концентрированной уксусной кислоте) с образованием окрашенных продуктов конденсации. Реакция протекает по уравнению:

Желатин не дает этой реакции, т.к. он не содержит триптофана. Окраска возникает за счет реакции триптофана с глиоксиловой кислотой, всегда присутствующей в уксусной кислоте в виде примеси.

Эту же реакцию на триптофан можно провести, используя вместо уксусной кислоты формальдегид 2,5%-ный раствор концентрированной H 2 SO 4. Раствор перемешать и через 2-3 мин. добавить при взбалтывании 10 капель 5%-ного нитрита натрия. Развивается интенсивно-фиолетовое окрашивание, на этом основан принцип метода реакции.

Порядок выполнения работы.

В пробирку наливают несколько капель неразбавленного белка и прибавляют 2 мл. ледяной уксусной кислоты и несколько капель глиоксиловой кислоты. Смесь слегка нагревают до растворения образующегося осадка, охлаждают и, сильно наклонив пробирку, осторожно по стенке приливают концентрированную H 2 SO 4 так, чтобы обе жидкости не смешивались.

Через 5-10 минут на границе раздела двух слоев наблюдают образование красно-фиолетового кольца.

Опыт 5. Нингидриновая реакция.

Принцип метода. a-Аминокислоты реагируют с нингидрином, образуя сине-фиолетовый комплекс (пурпур Руэманна), интенсивность окраски которого пропорциональна количеству аминокислоты. Реакция идет по схеме:

Химизм реакции :

Реакция с нингидрином используется для визуального обнаружения a-аминокислот на хроматограммах (на бумаге, в тонком слое), а также для колориметрического определения концентрации аминокислот по интенсивности окраски продукта реакции.

Продукт этой реакции содержит в своем составе радикал (R) исходной аминокислоты, который обусловливает различную окраску: голубую, красную, и т.д. соединений, возникающих при реакции аминокислот с нингидрином.

В настоящее время нингидриновая реакция широко используется как для открытия отдельных аминокислот, так и для определения их количества.

Порядок выполнения работы.

В пробирку наливают 1 мл 1-10%-го разбавленного раствора белка куриного яйца и 1-2 мл 1%-го раствора нингидрина в ацетоне. Содержимое пробирки перемешивают и в течение 2-3 мин осторожно нагревают на водяной бане до появления сине-фиолетового окрашивания, свидетельствующее о присутствии в белке α -аминокислот.

Оформление опыта: сделать вывод и написать уравнение реакции.

Опыт 6. Реакция Сакагучи.

Принцип метода. Эта реакция на аминокислоту аргинин основана на взаимодействии аргинина с a-нафтолом в присутствии окислителя. Ее механизм еще полностью не выяснен. По-видимому, реакция осуществляется по следующему уравнению:

Поскольку производные хинониминов (в данном случае нафтохинона), у которых водород иминогруппы –NH– замещен на алкильный или арильный радикал, всегда окрашены в желто-красные тона, то, по-видимому, оранжево-красный цвет раствора при проведении реакции Сакагучи объясняется возникновением именно производного нафтохинонимина. Не исключена, однако, вероятность образования еще более сложного соединения за счет дальнейшего окисления оставшихся NH-групп аргининового остатка и бензольного ядра a-нафтола:

Порядок выполнения работы.

К 2 мл. 1%-го разбавленного раствора белка куриного яйца добавляют 2 мл. 10%-го гидроксида натрия (NaOH) и несколько капель 0,2%-ного спиртового раствора α -нафтола. Содержимое пробирки хорошо перемешивают. Затем приливают 0,5 мл. гипобромита натрия (NaBrO) или гипохлорита натрия (натрий хлорноватистокислый – NaOCl), перемешивают. Тотчас появляется красное, постепенно усиливающееся окрашивание.

Немедленно добавляют 1 мл 40%-го раствора мочевины для стабилизации, быстро развивающегося оранжево-красного окрашивания.

Эта реакция характерна для соединений, содержащих остаток гуанидина

NH = C –NH 2 ,

и указывает на присутствие в белковой молекуле аминокислоты-аргинина:

NH = C –NH – (CH 2) 3 –CH –COOH

Оформление опыта: сделать вывод и написать уравнение реакции.