Занятие 6 Тема: Углеводы.

Цель: . Изучить свойства углеводов.

Материальное обеспечение:

Реактивы: реактив Селиванова: 0,05 г резорцина растворяют в 100 см³ 18%-ной НСl; 5%-ый раствор глюкозы; 5%-ый раствор сахарозы; 5%-ый раствор фруктозы; 5%-ый раствор лактозы; 5%-ый раствор гидроксида натрия; 5%-ый раствор сульфата меди; 10%-ый раствор соляной кислоты; 10%-ый раствор гидроксида калия; 0,2%-ый раствор крахмала; реактив Фелинга.

Посуда и оборудование: водяная баня; пробирки; цилиндры - 10 см³; термометр; спиртовки.

Методические указания

Углеводы имеют кетозную или альдозную формы, что является причиной в различии их свойств. Углеводы способны к изомеризации. Углеводы подвергаются гидролизу.

Опыт 1. Реакция Фелинга на редуцирующие сахара

Жидкость Фелинга - это смесь равных объемов двух растворов - 4%-ного раствора сульфата меди и щелочного раствора сегнетовой соли (К, Na - виннокислого). Эти растворы соответственно называют «раствором 1» и «раствором 2». Смесь готовят непосредственно перед опытом. Гидроксид меди (II), образующийся в щелочной среде, в присутствии сегнетовой соли удерживается в растворимой форме:

CuSO₄ + 2 NaOH Cu(OH)₂ + Na₂SO₄;

НО - СН - СООК О - СН - СООК

Cu(OH)₂ + Cu + 2H₂O

НО - СН - СООК О - СН - СООNa

При кипячении моносахаридов или редуцирующих дисахаридов с жидкостью Фелинга происходит их окисление и образование красного осадка оксида меди (I):

О О - СН - СООК

С₅Н₁₁О₅ - С + 2Сu + 2H₂O

Н О - СН - СООNa

HО - СН - СООК

С₅Н₁₁О₅ - СOOH + 2 + Cu₂O

HО - СН - СООNa

Ход работы:

В одну пробирку наливают около 5 см³ 5%-ного раствора глюкозы, в другую такой же объем сахарозы. В обе пробирки прибавляют по 1-2 см³ реактива Фелинга. Смесь в обеих пробирках нагревают на кипящей водяной бане. Отмечают образование красного осадка закиси меди. Записывают результаты опыта и делают вывод о том, обладает ли данный сахар редуцирующей способностью.

Опыт 2. Реакция Селиванова на фруктозу

При помощи этой реакции можно отличить раствор альдозы (например, глюкозы и галактозы) от растворов кетозы (фруктозы). Дело в том, что под действием кислот кетозы значительно легче, чем гексозы подвергаются дегидратации с образованием оксиметилфурфурола,

СН₂ОН СН СН

НО - С

НО - С - Н -3Н₂О

Н - С - ОН О

Н - С С С

СН₂ОН СН₂ОН О С = О

Н

Фруктоза Оксиметилфурфурол

Образовавшийся оксиметилфурфурол конденсируется с двумя молекулами резорцина, образуя продукт вишнево-красного цвета.

Ход работы:

В одну пробирку наливают 1 см³ 5%-ного раствора фруктозы, в другую 1 см³ 5%-ного раствора глюкозы. В обе пробирки прибавляют по 3 мл реактива Селиванова. Смесь в обеих пробирках нагревают на водяной бане при 80°С в течение 8-10 минут. В присутствии фруктозы раствор окрашивается в вишнево-красный цвет. Результаты опыта записывают и делают вывод.

Опыт 3. Изомеризация

В слабощелочной среде может происходить переход одних моносахаридов в другие, например глюкозы во фруктозу и обратно.

Ход работы:

В пробирку наливают 2 см³ раствора глюкозы, прибавляют 1-2 капли 5%-ного раствора NaОН и нагревают до кипения. Затем делают реакцию Селиванова (см. выше). При этом образуется вишнево-красное окрашивание, свидетельствующее о присутствии в растворе фруктозы.

Опыт 4. Реакция Троммера

Реакцией Троммера определяют наличие в объекте моно- и дисахаров, обладающих восстанавливающей способностью. Свободная альдегидная группа у моно- и дисахаридов обуславливает их способность окисляться до соответствующих кислот. При этом одновременно они восстанавливают соли металлов.

Ход работы:

В первую пробирку наливают 1 см³ 5%-ного раствора глюкозы, во вторую 1 см³ 5%-го раствора фруктозы; в третью 1 см³ 5%-го раствора сахарозы, в четвертую 1 см³ 5%-го раствора лактозы. В каждую пробирку добавляют по 0,5 см³ 5%-ного раствора NaОН и по 3 капли 5%-ного раствора сернокислой меди. Выпадает голубой осадок гидрата окиси меди Сu(ОН)₂, который при встряхивании растворяется. Голубой раствор осторожно нагревают до кипения; выпадает желтый, а затем красный осадок гидрата закиси меди, в тех пробирках, где присутствуют сахара, обладающие восстанавливающей способностью. Результаты записать в таблице 10.

Таблица 10

Результаты проведения реакции Троммера

№ про-	Исследуемое	Добавляемое вещество,		Осадок
Бирок	вещество, 1 см^3	5%р-р NaОН, см^3	5%р-р Сu(OH)2, капли
1	глюкоза	0,5	3
2	фруктоза	0,5	3
3	сахароза	0,5	3
4	лактоза	0,5	3

Сделайте вывод.

Опыт 5. Кислотный гидролиз крахмала.

Гидролиз крахмала легко происходит под действием минеральных кислот, даже разбавленных:

(С₆Н₁₀О₅)n + Н₂О = n (С₆Н₁₂О₆)

Ход работы:

В пробирку на 10 см³ наливают 2 см³ 0,2%-ного раствора крахмала и 2 мл 10%-ного раствора НСl и кипятят 2-3 минуты на спиртовке. Раствор охлаждают (можно под водопроводом), нейтрализуют до щелочной реакции 3 см³ 10%-ного КОН и проводят реакцию Троммера. Сделайте вывод.

Опыт 6. Ферментативный гидролиз крахмала.

Неповрежденные крахмальные зерна устойчивы к воздействию ферментов, поврежденные же легко осахариваются под действием амилазы, широко распространенной в живом и растительном мире.

Конечный продукт гидролиза крахмала - глюкоза (гидролиз идет через ряд промежуточных продуктов - декстринов; декстрины уже в небольшой степени обладают редуцирующими свойствами).

Ход работы:

В две пробирки наливают по 10 см³ 0,2%-ного раствора крахмала. В первую добавляют 2 см³ дистиллированной воды, во вторую - 2 см³ раствора амилазы слюны.

Получение амилазы слюны: предварительно прополаскав, набирают в рот 2 см³ дистиллированной воды и, подержав 3-5 секунд, выливают в пробирку.

Через 1-2 минуты берут из опытной пробирки 1 см³ раствора и проводят реакцию с йодом (опыт повторяют через каждые 30 сек., пока раствор не примет с йодом желтый цвет). Гидролиз окончен.

Убедитесь, что в контроле гидролиз не прошел (с йодом синий цвет). Результаты занести в таблицу 11.

Таблица 11

Скорость ферментативного гидролиза крахмала

Время взятия пробы, сек.	Цвет испытуемой пробы с йодом	Время взятия пробы, сек.	Цвет испытуемой пробы с йодом
30		180
60		210
90		240
120		270
150		300

Вывод:

Задание:

1. Изучить методические указания и ход предлагаемых работ.

2. Провести выше описанные опыты.

3. Письменно подготовить отчет по занятию: записать цель, название опытов, ход их проведения, химические реакции; результаты опытов и выводы.

4. Сделать вывод о свойствах углеводов.

5. Защитить работу и сдать теоретический материал по контрольным вопросам темы: «Химия и обмен углеводов».

Задание для СРС: повторить теоретический материал по темам: «Белки», «Липиды», «Углеводы»; подготовить теоретический материал по темам: «Взаимосвязь обмена белков, жиров, углеводов»; «Витамины»; «Минеральные вещества»; «Вода»; «Гормоны» для тестирования полученных знаний по курсу «Биохимия»

Контрольные вопросы:

1. Углеводы, классификация, функции.

2. Характеристика моносахаридов. Представители, их физико-химические свойства, реакции полуацетального гидроксила и карбонильной группы углеводов. Роль в питании, пищевые источники.

3. Характеристика олигосахаридов. Представители, химическое строение.

4. Характеристика полисахаридов. Представители, строение, их физико-химические свойства, роль в питании.

5. Опишите процесс переваривания и всасывания углеводов в желудочно-кишечном тракте.

6. Укажите реакции синтеза гликогена в тканях, назовите промежуточные вещества и ферменты, участвующие в синтезе.

7. Укажите реакции глюкогенеза, назовите промежуточные вещества и ферменты, участвующие в распаде гликогена в тканях.

8. Опишите анаэробный путь гликолиза. Промежуточные вещества и ферменты анаэробного пути распада глюкозы в тканях.

9. Опишите реакции цикла Кребса. Биологическое значение процесса окисления в организме ди- и трикарбоновых кислот.

10. Опишите процесс гликонеогенеза. Промежуточные вещества и ферменты, участвующие при синтезе глюкозы из неугеводных продуктов.

11. Каковы нарушения углеводного обмена? Какова его регуляция?

Дополнительные вопросы к тесту:

1. Понятие о витаминах, их характеристика, нарушения поступления витаминов в пищу, классификация витаминов.

2. Жирорастворимые витамины (витамины группы А, Д, Е, К) Химическое строение витаминов, биологическая роль, пищевые источники.

3. Витамин С. Химическая природа, участие в обмене веществ, пищевые источники поступления в организм.

4. Роль витамина В₁ в обмене веществ, его химическая природа, пищевые источники.

5. Роль витамина В₂ в обмене веществ, его химическая природа, пищевые источники.

6. Роль витамина РР в обмене веществ. Строение, физико-химические свойства, пищевые источники поступления в организм.

7. Роль витамина Р в обмене веществ. Строение, физико-химические свойства, пищевые источники поступления в организм.

8. Минеральные вещества в организме, макро- и микроэлементы, их функции.

9. Ионы калия, натрия, хлора . Их роль в обменных процессах организма.

10. Фосфор, магний, кальций. Их роль в организме.

11. Роль железа в обмене веществ организма.

12. Роль микроэлементов в организме (медь, цинк, марганец, кобальт, молибден, йод и т.д.)

13. Содержание воды в организме, ее виды и функции. Потребность в воде и пути ее выведения.

14. Регуляция водного обмена.

15. Понятие об эндокринных железах и гормонах. Природа гормонов. Железы внутренней секреции Общее представление о гормональном действии.

16. Гормоны щитовидной железы Природа и функции.

17. Гормоны гипофиза (передней и задней доли) и их участие в регуляции обменных процессов организма.

18. Гормоны поджелудочной железы. Природа и функции.

19. Гормоны коры и мозгового слоя надпочечников. Природа и функции гормонов.

20. Гормоны паращитовидных желез. Природа и роль в обмене веществ.

21. Природа и функции гормонов половых желез.

22. Энергетический режим организма. Ассимиляция и диссимиляция. Анаболизм и катаболизм. Локализация катаболитических и анаболитических процессов в клетке.

23. Мононуклеотиды АТФ, АДФ, их строение, участие в обмене веществ.

24. Биологическое окисление и окислительное фосфорилирование. Участники переносов электронов.

25. Взаимосвязь обмена белков, жиров, углеводов. Центральная роль ацетил-коэзима А в обмене веществ.

ЗАНЯТИЕ 7

Тема: Итоговое.

Цель: . Контроль знаний студентов по курсу «Биохимия»

Материальное обеспечение: Тесты различных вариантов по курсу «Биохимия»

Критерий оценки: При правильном ответе на 70% вопросов и сдаче РГР студент получает «зачет» по дисциплине «Биохимия». При получении правильных ответов менее 70% студент сдает материал по дисциплине в устной форме при собеседовании с преподавателем по отдельным темам.