Pobierz Właściwości fizykochemiczne dwucukrów i ich znaczenie ... i więcej Schematy w PDF z Biologia tylko na Docsity! Właściwości fizykochemiczne dwucukrów i ich znaczenie biologiczne Wprowadzenie Przeczytaj Film samouczek Sprawdź się Dla nauczyciela Co ma formę krystaliczną, słodki smak i rozpuszcza się w wodzie? Cukier! Czyli… disacharyd (dwucukier) sacharoza, zwany także cukrem stołowym. Czym jest cukier? To związek organiczny z grupy węglowodanów. Jak powstają dwucukry? Trzeba połączyć dwa cukry proste (monosacharydy) wiązaniem glikozydowym (cukrowym). Tylko które cukry proste – każdy z każdym? Teoretycznie tak, ale nie wszystkie tak powstałe dwucukry mają znaczenie biologiczne. Zwykły cukier, a kryje tyle tajemnic! Twoje cele Przedstawisz budowę dwucukrów. Rozróżnisz dwucukry po ich właściwościach fizykochemicznych. Określisz znaczenie biologiczne dwucukrów. Disacharydy powstają w wyniku reakcji kondensacji z udziałem dwóch monosacharydów – w jej wyniku między dwoma cukrami prostymi wytwarza się mostek tlenowy. Do najważniejszych disacharydów należą sacharoza, maltoza i laktoza. Źródło: Pixabay, domena publiczna. Właściwości fizykochemiczne dwucukrów i ich znaczenie biologiczne biodegradowalnych poliestrów. U ludzi laktoza jest trawiona w jelicie cienkim przez enzym laktazę. Cząsteczka laktozy. Źródło: Wikimedia Commons, domena publiczna. Sacharoza składa się z α‐D-glukozy i β‐D-fruktozy połączonych wiązaniem α‐1,2‐glikozydowym. Ponieważ wiązanie to zostało utworzone przez dwa węgle anomeryczne, sacharoza nie ma wolnego końca redukującego. W dużych ilościach znajduje się w burakach cukrowych i trzcinie cukrowej. Pod wpływem enzymu sacharazy (inwertazy) jest rozkładana do cukrów składowych w równej ilości (1:1). Taka mieszanina nazywa się cukrem inwertowanym. Naturalnie występuje on w dużych ilościach w miodzie, natomiast miód sztuczny zawiera tylko 47% cukru inwertowanego. Cząsteczka sacharozy. Źródło: Don A. Carlson, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0. Trehaloza składa się z dwóch cząsteczek α‐D-glukozy połączonych wiązaniem α‐1,1‐glikozydowym i w związku z tym jest cukrem nieredukującym. Znajduje się w drożdżach, niektórych pleśniach, a także w innych młodych grzybach. Obecna jest również jako cukier zapasowy w hemolimfie owadów. W roślinach występuje w śladowych ilościach, ale jest niezbędna w mechanizmach tolerancji na stres cieplny i suszę. Ulega trawieniu w jelicie cienkim za pomocą enzymu trehalazy. Stosuje się ją m.in. do produkcji sztucznych łez oraz płynu do przechowywania narządów do przeszczepów. Cząsteczka trehalozy. Źródło: Wikimedia Commons, domena publiczna. Laktuloza to dwucukier złożony z β‐D-galaktozy i β‐D-fruktozy połączonych wiązaniem β‐1,4‐glikozydowym. Powstaje z przekształcenia laktozy w wysokiej temperaturze, np. podczas produkcji mleka UHT. Nie ulega trawieniu w jelitach, jest słabo wchłaniana i wydalana z moczem. Wytwarza się ją syntetycznie. Laktuloza ma właściwości łagodnie przeczyszczające i stosuje się ją w zaparciach oraz chorobach wątroby. Po rozłożeniu przez bakterie z rodzaju Bifidobacterium zakwasza treść jelita grubego, co prowadzi do zmniejszenia stężenia amoniaku we krwi. Cząsteczka laktulozy. Źródło: Wikimedia Commons, domena publiczna. Celobioza to dwucukier redukujący, złożony z dwóch cząsteczek β‐D-glukozy połączonych wiązaniem β‐1,4‐glikozydowym. Jest jednostką strukturalną celulozy i powstaje w wyniku jej rozkładu przez enzym celulazę, który może także rozłożyć celobiozę do glukozy. Ponieważ ludzie nie mają tego enzymu, celobioza nie jest przez nich trawiona. Stosuje się ją jako składnik membran celulozowych do dializy. Do organizmów, u których występuje kompleks celulaz, należą: bakterie (np. Clostridium thermocellum), grzyby (np. z rodzaju Trichoderma) oraz zwierzęta bezkręgowe (np. pierścienice, mięczaki). Cząsteczka celobiozy. Film samouczek Polecenie 1 Zapoznaj się z treścią zadania. Swoją odpowiedź zapisz w formularzu. Następnie zapoznaj się z filmem i sprawdź, czy twoje wyjaśnienie jest prawidłowe. Po wzięciu do ust niewielkiej szczypty mąki ziemniaczanej, zawierającej głównie skrobię, początkowo nie odczuwamy żadnego smaku. Po krótkim czasie i wymieszaniu skrobi ze śliną zaczynamy odczuwać smak słodki. Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DbksUIJyd Źródło: Inga Wójtowicz, reż. Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. Film nawiązujący do treści materiału - dotyczy właściwości fizycznych i chemicznych disacharydów i ich znaczenia biologicznego. Polecenie 2 Polecenie 3 Wyjaśnij, uwzględniając procesy, które zachodzą w jamie ustnej, w jaki sposób dochodzi do opisanej zmiany smaków. Dokonaj podziału dwucukrów według wybranego przez siebie kryterium. Porównaj reakcje kondensacji i hydrolizy. Wypisz podobieństwa i różnice. Sprawdź się Pokaż ćwiczenia: 輸醙難 Ćwiczenie 1 Wskaż związek, który nie jest disacharydem. Galaktoza Laktuloza Maltoza Laktoza Ćwiczenie 2 Do nazwy cukru dobierz pasujący opis. Sacharoza Substancja zapasowa u grzybów Maltoza Cukier obecny w mleku ssaków Laktoza Składnik pyłku i nektaru roślin Trehaloza Forma transportowa cukrów u roślin Ćwiczenie 3 Maltoza powstaje z dwóch cząsteczek glukozy. Glukoza ma wzór sumaryczny C H O .6 12 6 Zapisz wzór sumaryczny maltozy. 輸 輸 輸 Ćwiczenie 4 Laktoza znajduje się w mleku i produktach mlecznych. Wyjaśnij, na czym polega nietolerancja laktozy. Ćwiczenie 5 Źródło: Don A. Carlson, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0. Na podstawie wzoru strukturalnego określ, czy ten dwucukier jest cukrem redukującym. Odpowiedź uzasadnij. Ćwiczenie 6 Wrodzona nietolerancja fruktozy (fruktozemia) to choroba uwarunkowana genetycznie. Dopóki niemowlęta są karmione wyłącznie piersią, nie mają objawów tej choroby – występują one dopiero po podaniu dziecku pokarmu słodzonego sacharozą. Wyjaśnij, dlaczego objawy występują dopiero po podaniu dziecku pokarmu słodzonego sacharozą. 醙 醙 難 Dla nauczyciela Autor: Jolanta Loritz‐Dobrowolska Przedmiot: biologia Temat: Właściwości fizykochemiczne dwucukrów i ich znaczenie biologiczne Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie podstawowym i rozszerzonym Podstawa programowa: Zakres podstawowy Treści nauczania – wymagania szczegółowe I. Chemizm życia. 2. Składniki organiczne. Uczeń: 1) przedstawia budowę węglowodanów (uwzględniając wiązania glikozydowe); rozróżnia monosacharydy (glukoza, fruktoza, galaktoza, ryboza, deoksyryboza), disacharydy (sacharoza, laktoza, maltoza), polisacharydy (skrobia, glikogen, celuloza, chityna); określa znaczenie biologiczne węglowodanów, uwzględniając ich właściwości fizyko-chemiczne; planuje oraz przeprowadza doświadczenie wykazujące obecność monosacharydów i polisacharydów w materiale biologicznym; Zakres rozszerzony Treści nauczania – wymagania szczegółowe I. Chemizm życia. 2. Składniki organiczne. Uczeń: 1) przedstawia budowę węglowodanów (uwzględniając wiązania glikozydowe α, β); rozróżnia monosacharydy (glukoza, fruktoza, galaktoza, ryboza, deoksyryboza), disacharydy (sacharoza, laktoza, maltoza), polisacharydy (skrobia, glikogen, celuloza, chityna) i określa znaczenie biologiczne węglowodanów, uwzględniając ich właściwości fizyczne i chemiczne; planuje oraz przeprowadza doświadczenie wykazujące obecność monosacharydów i polisacharydów w materiale biologicznym; Kształtowane kompetencje kluczowe: kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji; kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii; kompetencje cyfrowe; kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się. Cele operacyjne: Uczeń: porządkuje informacje o dwucukrach; bada szybkość rozkładu różnych cukrów przez drożdże; szacuje wpływ cukrów na zdrowie człowieka. Strategie nauczania: konstruktywizm; konektywizm; IBSE. Metody i techniki nauczania: nauczanie wyprzedzające; ćwiczenia laboratoryjne; mapa myśli; praca z filmem samouczkiem. Formy pracy: praca indywidualna; praca w grupach; praca całego zespołu klasowego. Środki dydaktyczne: komputery z głośnikami i dostępem do internetu; słuchawki; film samouczek zawarty w e‐materiale; tablica interaktywna/tablica; pisak/kreda; cukier trzcinowy, glukoza lub fruktoza; maltoza (ew. inne środki słodzące); paczka drożdży (świeże lub suszone); pojemniki szklane (słoiczki, szklanki); łyżeczki; rękawiczki lateksowe; woda; materiały ilustracyjne przyniesione przez uczniów; duże arkusze papieru; klej; nożyczki. Przed lekcją: 1. Uczniowie zapoznają się z treścią e‐materiału w sekcji „Przeczytaj”. Wyszukują również i przynoszą na lekcję artykuły z czasopism ilustrowanych na temat dwucukrów w żywności i medycynie. Przebieg zajęć Faza wstępna: 1. Nauczyciel przygotowuje sprzęt i materiały do doświadczenia. 2. Nauczyciel pyta: „Czy rzeczywiście »cukier krzepi«?” (nawiązanie do sloganu reklamowego wymyślonego przez Melchiora Wańkowicza). 3. Uczniowie swobodnie się wypowiadają – pogadanka. 4. Nauczyciel zaciekawia uczniów: „Dziś sprawdzimy, który cukier jest najlepszy… dla drożdży!”. Faza realizacyjna: 1. Uczniowie w podziale na grupy przygotowują doświadczenie zgodnie z instrukcją (zob. materiały pomocnicze – zał. 1). Można przydzielić każdej grupie dwa, trzy rodzaje cukrów – usprawni to pracę. 2. Czekając na wyniki doświadczenia, uczniowie w grupach wykonują mapy myśli dotyczące podziału cukrów (zob. materiały pomocnicze – zał. 2): na arkuszach papieru przyklejają wycięte z przyniesionych przez siebie czasopism ilustracje produktów (spożywczych lub medycznych) zawierających określone cukry. Korzystają przy tym z różnych źródeł informacji. 3. Po upływie ok. 15 min grupy prezentują wykonane mapy myśli, np. wywieszają je i krótko omawiają. 4. Uczniowie sprawdzają wyniki doświadczenia, notują obserwacje i wnioski na kartach pracy (zob. materiały pomocnicze – zał. 3). Faza podsumowująca: 1. Nauczyciel zbiera karty pracy i omawia je na forum klasy. 2. Nauczyciel wyświetla film samouczek; zwraca uwagę uczniów na to, że kondensacja i hydroliza to procesy przeciwstawne. 3. Po obejrzeniu filmu uczniowie wykonują ćwiczenia interaktywne od 6 do 8. 4. Uczniowie wypowiadają się na temat pracy swojej oraz koleżanek i kolegów (elementy oceny koleżeńskiej): co ich zaskoczyło, co było trudne, a co łatwe. Praca domowa: Wyszukaj w domu produkty spożywcze zawierające syrop glukozowo‐fruktozowy i/lub cukier inwertowany. Utwórz ich listę, którą przedstawisz w klasie. Chętni uczniowie mogą wykonać listę słodzików (produktów zastępujących cukier), w tym alkoholi cukrowych (cukroli).