Wykrywanie cukrów prostych, Notatki z Biologia

Pobierz Wykrywanie cukrów prostych i więcej Notatki w PDF z Biologia tylko na Docsity! Wykrywanie cukrów prostych Wprowadzenie Przeczytaj Wirtualne laboratorium (WL-I) Sprawdź się Dla nauczyciela Glukoza to najważniejszy związek energetyczny dla większości organizmów, w tym człowieka. Jego stężenie we krwi jest ściśle regulowane hormonalnie: insulina je zmniejsza, a glukagon zwiększa. U chorych na cukrzycę stężenie glukozy we krwi jest znacznie zwiększone. W uwarunkowanej genetycznie cukrzycy typu 1 trzustka produkuje zbyt mało insuliny lub nie produkuje jej wcale. W cukrzycy typu 2 wydzielanie insuliny jest upośledzone lub występuje odporność na insulinę, czyli insulinooporność, wywołana otyłością. W terapii cukrzycy stosuje się nie tylko leki, lecz także odpowiednią dietę. Z tego względu duże znaczenie ma określanie zawartości cukrów w pożywieniu – do ich wykrywania służą reakcje charakterystyczne. Twoje cele Wykażesz, na czym polegają właściwości redukujące cukrów prostych. Opiszesz sposoby, którymi można wykryć obecność cukrów w pożywieniu. Wyjaśnisz przebieg reakcji charakterystycznych cukrów prostych. Reakcje charakterystyczne są to reakcje chemiczne, w których w obecności danego związku zachodzi zmiana zabarwienia roztworu lub np. wytrącenie się osadu. Źródło: PublicDomainPictures, Pixabay, domena publiczna. Wykrywanie cukrów prostych Do wykonania reakcji potrzebne są dwa odczynniki, łączone dopiero podczas wykonywania próby. Odczynnik Fehling I to roztwór kwasu siarkowego i siarczanu(VI) miedzi(II). Fehling II zawiera roztwór wodorotlenku sodu i winianu sodowo‐potasowego. Kiedy oba płyny zmiesza się w równej objętości, powstaje klarowny roztwór o szafirowej barwie. W następnym kroku do płynu dodaje się badaną substancję i całość ogrzewa – krótko nad palnikiem lub kilka minut w łaźni wodnej. Jeśli pojawi się ceglastopomarańczowy osad, świadczy to o obecności cukrów redukujących. W próbie Fehlinga jony miedzi(II) są redukowane przez glukozę do nierozpuszczalnych tlenków miedzi(I), a glukoza utlenia się do kwasu glukonowego (glukonianu). Film przedstawiający wykrywanie cukrów redukujących przy użyciu odczynnika Fehlinga Obejrzyj przeprowadzanie próby Fehlinga. Aby przejść do kolejnego kroku, kliknij napis pod filmem. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. Próba Trommera Próba Trommera także polega na wykrywaniu związków z grupą aldehydową, dzięki ich właściwościom redukującym. Pod wpływem wodorotlenku miedzi(II) zachodzi reakcja redoks, prowadząca do utlenienia aldehydów do kwasów karboksylowych i zredukowania miedzi z II stopnia utlenienia do I. Wykonanie próby polega na ogrzewaniu wodorotlenku miedzi(II) z próbką. W przypadku obecności aldehydów  niebieski osad (Cu(OH) ) zmienia zabarwienie na ceglastoczerwone (Cu O). Próba Tollensa 2CuSO 4 + glukoza +NaOH → Cu 2 O ↓ +glukonian sodu 2 2 2 Cu(OH) 2   +  R− CHO  +  OH −   →  Cu 2 O ↓   +  R− COO −   +  3 H 2 O Lewa probówka przedstawia pozytywny wynik próby aldehydowej Tollensa, czyli charakterystyczną srebrną, lustrzaną powierzchnię. Wskazuje to na obecność cukrów redukujących w badanej próbce. Prawa probówka obrazuje wynik negatywny, czyli brak srebrnego lustra. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. W próbie Tollensa czynnikiem powodującym utlenienie glukozy jest amoniakalny roztwór tlenku srebra(I). W wyniku szeregu reakcji następuje wytrącenie metalicznego srebra (powstanie lustra srebrowego) na ściankach probówki. W ten sposób wytwarza się lustra do użytku domowego, a także srebrzy się wnętrze bombek choinkowych i termosów. Próba Benedicta Wyniki testu Benedicta można interpretować z dokładnością do 0,5-procentowego stężenia cukru w badanej próbce w zależności od jej zabarwienia. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. W specyficznej dla cukrów redukujących i bardzo czułej reakcji Benedicta (pozwalającej wykryć glukozę w stężeniu nawet 0,1%) jako odczynnik stosuje się siarczan(VI) miedzi(II) z węglanem sodu i cytrynianem sodu. Tak jak w próbie Fehlinga tworzy się rozpuszczalny kompleks miedziowy, który ulega rozpadowi z wytworzeniem nierozpuszczalnego tlenku miedzi(I). Jego zabarwienie (od zielonego przez żółtawe do czerwonego) zależy od ilości cząstek cukru w roztworze i na tej podstawie można ocenić procentowe stężenie glukozy w badanej próbce. Barwa zielona jest wynikiem nakładania się pomarańczowej barwy tlenku miedzi(I) na szafirową barwę odczynnika. Ciekawostka Wirtualne laboratorium (WL-I) Laboratorium 1 Przeprowadź doświadczenie w laboratorium biologicznym w celu wykrycia cukrów prostych. Rozwiąż problem badawczy i zweryfikuj hipotezę. W formularzu zapisz swoje obserwacje i wyniki, a następnie sformułuj wnioski. Temat: Wykrywanie cukrów prostych Problem badawczy: Czy w soku z cytryny, cebuli i winogron znajdują się cukry proste (o właściwościach redukujących)? Hipoteza 1: W soku z cytryny, cebuli i winogron znajdują się cukry proste (redukujące). Hipoteza 2: W sokach z cytryny, cebuli i winogron nie występują cukry proste (redukujące). Materiał biologiczny: sok z cytryny; sok z cebuli; sok z białych winogron. Odczynniki: odczynnik Fehlinga; 1-procentowy roztwór glukozy; roztwór skrobi. Sprzęt laboratoryjny: probówki; stojak na probówki; pipety; łaźnia wodna. Zasób interaktywny dostępny pod adresem hps://zpe.gov.pl/a/DSWTnH83W Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. Analiza doświadczenia: Wykrywanie cukrów prostych. Obserwacje: Wnioski: Ćwiczenie 3 Uporządkuj etapy próby Fehlinga. Zmieszanie odczynnika Fehlinga I i odczynnika Fehlinga II Ogrzanie roztworu Przygotowanie probówki Powstanie klarownego roztworu o szafirowej barwie Zaobserwowanie wyniku Dodanie badanej substancji Ćwiczenie 4 Do jednej z probówek wlano 3 ml roztworu glukozy, a do drugiej 3 ml roztworu fruktozy. Do obu probówek dodano równą ilość świeżo zmieszanych odczynników Fehlinga I i II, podgrzano je i obserwowano, czy pojawią się objawy świadczące o zajściu reakcji chemicznej. Oceń słuszność stwierdzenia: „Za pomocą tej próby możliwe jest rozróżnienie obu cukrów”, a następnie wskaż właściwą odpowiedź wraz z uzasadnieniem. Tak, ponieważ glukoza to ketoza, a fruktoza to aldoza. Nie, ponieważ w roztworze glukozy dochodzi do wytrącenia ceglastoczerwonego osadu, a w roztworze fruktozy nie. Tak, ponieważ glukoza to aldoza, a fruktoza to ketoza. Nie, ponieważ zarówno w roztworze glukozy, jak i roztworze fruktozy dochodzi do wytrącenia ceglastoczerwonego osadu.           醙 醙 Ćwiczenie 5 W pewnym badaniu z wykorzystaniem próby Benedicta sprawdzano, które cukry wykazują właściwości redukujące. Wyniki eksperymentu ujęto w poniższej tabeli – uzupełnij brakujące pozycje. Badana substancja Obserwacje Cukier redukujący Glukoza Pomarańczowy roztwór z ceglastoczerwonym osadem Fruktoza Tak Sacharoza Nie Skrobia Klarowny niebieski roztwór Nie Pomarańczowy roztwór z ceglastoczerwonym osadem Klarowny niebieski roztwór Tak Ćwiczenie 6 Próba Barfoeda pozwala na odróżnienie cukrów prostych od wielocukrów. Po dodaniu odczynnika i krótkim ogrzaniu (do 5 min) roztwór zmienia zabarwienie z lekko niebieskiego na pomarańczowe i wytrąca się ceglastoczerwony osad Cu O, jeśli w badanej próbce są monosacharydy. W przypadku oligo- i polisacharydów niebieskie zabarwienie nie zmienia się w tym czasie (przedłużenie ogrzewania prowadzi do rozkładu wielocukrów na cukry proste i może zaburzyć wyniki). Do 5 probówek dodano kolejno: 1 – glukozę, 2 – fruktozę, 3 – laktozę, 4 – sacharozę i 5 – skrobię. 2 W których probówkach zaobserwowano zmianę barwy roztworu z niebieskiej na pomarańczową i wytrącenie osadu? Uzasadnij wybór jednym argumentem. 醙 醙 Ćwiczenie 7 Zaproponuj metodę wykrywania cukrów prostych w soku z jabłek inną niż wykorzystywana w wirtualnym laboratorium metoda Fehlinga. W dzienniczku zapisz problem badawczy, hipotezę, odczynniki, sprzęt laboratoryjny, instrukcję wykonania doświadczenia oraz spodziewane obserwacje i wnioski. Problem badawczy Hipoteza Odczynniki Sprzęt laboratoryjny Instrukcja wykonania doświadczenia Obserwacje 難 przeprowadza doświadczenie wykazujące obecność monosacharydów i polisacharydów w materiale biologicznym; Kształtowane kompetencje kluczowe: kompetencje cyfrowe; kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się; kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii. Cele operacyjne ( językiem ucznia): Wykażesz, na czym polegają właściwości redukujące cukrów prostych. Opiszesz sposoby, którymi można wykryć obecność cukrów w pożywieniu. Wyjaśnisz przebieg reakcji charakterystycznych cukrów prostych. Strategie nauczania: konstruktywizm; konektywizm. Metody i techniki nauczania: z użyciem komputera; ćwiczenia interaktywne; ćwiczenia laboratoryjne; odwrócona klasa; IBSE (nauczanie przez dociekanie naukowe). Formy pracy: praca indywidualna; praca w parach; praca w grupach; praca całego zespołu klasowego. Środki dydaktyczne: komputery z dostępem do internetu; zasoby multimedialne zawarte w e‐materiale; tablica interaktywna/tablica; pisak/kreda; paski testowe do wykrywania glukozy w moczu (z apteki); produkty spożywcze przyniesione przez uczniów; moździerz z tłuczkiem; wyciskarki do czosnku. Przed lekcją: 1. Uczniowie zapoznają się z treścią e‐materiału. Chętni uczniowie przynoszą produkty spożywcze, np. warzywa korzeniowe (seler, ziemniak), liściaste (sałatę, kapustę), mleko, jogurt, sok owocowy oraz wyciskarki do czosnku. 2. Nauczyciel zaopatruje się w aptece w testy paskowe do wykrywania glukozy w moczu. Przebieg zajęć Faza wstępna: 1. Nauczyciel wyświetla cele zajęć z sekcji „Wprowadzenie”, a następnie wspólnie z uczniami ustala kryteria sukcesu. 2. Nauczyciel sprawdza zrozumienie tematu lekcji, zadając pytania, np.: „Co oznacza stwierdzenie, że cukier ma właściwości redukujące?”, „Do czego wykorzystuje się reakcje charakterystyczne?” (pogadanka). Faza realizacyjna: 1. Nauczyciel zapisuje na tablicy problem badawczy: „Czy w ................ (nazwa produktu spożywczego) znajduje się glukoza?” i wskazując na zgromadzone pomoce dydaktyczne, przedstawia zadanie dla uczniów: „Macie do dyspozycji sprzęt, przyniesione produkty i paski testowe do wykrywania glukozy. Waszym zadaniem jest zaplanowanie i wykonanie badań. Macie na to 15 minut”. 2. Uczniowie w 2–3‐osobowych grupach układają plan badania mającego na celu wykrycie glukozy w przyniesionych przez nich produktach. Nauczyciel podchodzi do grup, sprawdza poprawność wykonania zadania, w razie potrzeby pomaga (przykładowy plan – zał. 1). 3. Po zaakceptowaniu planu przez nauczyciela uczniowie wykonują badania: każdej parze lub grupie zostaje przydzielony jeden produkt. W tym czasie nauczyciel przygotowuje (na tablicy) arkusz do wpisania wyników badań (zał. 2). 4. Przedstawiciele grup wypisują na tablicy wyniki otrzymane dla swojego produktu. Porównują je i wspólnie formułują wniosek. 5. Uczniowie wykonują ćwiczenie nr 5, w którym mają za zadanie uzupełnić brakujące pozycje w tabeli przedstawiającej wyniki otrzymane w badaniu z wykorzystaniem próby Benedicta, sprawdzającej, które substancje są cukrami redukującymi. Następnie porównują swoje rozwiązania z osobą z pary. Wybrane/chętne osoby wypowiadają się na forum klasy. Faza podsumowująca: 1. Uczniowie przeprowadzają doświadczenie w wirtualnym laboratorium zawartym w e‐materiale. Następnie w parach rozwiązują problem badawczy i weryfikują hipotezę, zapisują swoje obserwacje i wyniki oraz formułują wnioski. 2. Nauczyciel prosi uczniów o porównanie poznanych sposobów wykrywania cukrów. Uczniowie swobodnie się wypowiadają. 3. Nauczyciel pyta uczniów: „Co podczas tej lekcji was zaskoczyło/zdziwiło/sprawiło wam trudność?”, „Co zrobilibyście inaczej/lepiej następnym razem?” (pogadanka podsumowująca). Praca domowa: Wykonaj ćwiczenia interaktywne od 1 do 4 oraz 6 i 8. Dla chętnych: Jeśli masz taką możliwość, porozmawiaj z osobą chorą na cukrzycę. Dowiedz się, w jaki sposób bada stężenie glukozy i jaką stosuje dietę. Materiały pomocnicze: Zał. 1. Przykładowy plan badań. Plik o rozmiarze 79.57 KB w języku polskim Zał. 2. Arkusz wyników badań. Plik o rozmiarze 95.88 KB w języku polskim Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania wirtualnego laboratorium: Wirtualne laboratorium można również wykorzystać na lekcjach o dwucukrach, wielocukrach oraz powtórzeniowej o cukrach.