Лабораторная работа №2 Тема «Углеводы. Строение, свойства, биологическая роль» (2 часа) Цели:

1. Сформировать знания о строение и химической реакционной способности углеводов.

2. готовностью использовать основные методы защиты от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОК-11) профиль подготовки: Физическая культура. Безопасность жизнедеятельности (очная и заочная форма обучения);

3. способностью использовать возможности образовательной среды для формирования универсальных видов учебной деятельности и обеспечения качества учебно-воспитательного процесса (ПК-5) профиль подготовки: Физическая культура. Безопасность жизнедеятельности (очная и заочная форма обучения).

Содержание.

Проведение качественного анализа по определению моно, олиго и полисахаридов.

Запись уравнений реакций

Формулирование выводов

Работа с вопросами, тестами и расчетными задачами

Требования к умениям бакалавра.

Знать:

1. закономерности строения моно, ди, полисахаридов.

2. химическую активность моно, ди, полисахаридов

3. распространение и роль моно, ди, полисахаридов в природе.

Уметь:

Готовить образцы для анализа

Осуществлять формульную запись

Проводить качественный анализ

Реактивы и материалы: 5%-ные растворы глюкозы, фруктозы, лактозы и сахарозы; концентрированные и 2 н растворы соляной и серной ки­слот; 10%-ный раствор гидроксида натрия; концентрированный рас­твор аммиака; 0,2 н раствор нитрата серебра; 10%-ные растворы хло­рида кальция и сульфата меди (II); 1 %-ный раствор крахмала; раствор йода в йодистом калии; вата (или фильтровальная бумага), фарфоровая ступка с пестиком, набор пробирок, 2 стакана (1 00 мл); асбестовая сетка, спиртовка, плитка.

Доказательство наличия гидроксильных групп в моно-и дисахаридах

К 1 мл раствора хлорида кальция добавляют 0,5 мл раствора гидроксида натрия и приливают раствор глюкозы до растворения первоначаль­но образовавшегося осадка. Содержимое пробирки взбалтывают.

В пробирке смешивают 1 мл раствора глюкозы, 1 мл раствора гидроксида натрия и 2 капли раствора сульфата меди (II). Содержимое про­бирки взбалтывают.

Аналогичные опыты проводят с раствором фруктозы, сахарозы и лактозы. Полученные растворы сахаратов меди оставляют для следующего опыта.

Окисление моно- и дисахаридов

К полученным в опыте 1 щелочным растворам сахаратов меди до­бавляют по 0,5 мл воды, встряхивают содержимое пробирок и осторожно нагревают верхнюю часть пробирок не доводя до кипячения.

Помещают в чистую обезжиренную пробирку 1 каплю раствора нитрата серебра, добавляют в нее 2 капли раствора гидроксида натрия и по каплям (3—4 капли) раствора аммиака до растворения образующегося осадка оксида серебра (I). В полученный раствор вносят 1 каплю раствора глюкозы и осторожно нагревают пробирку без кипячения до начала побурения раствора.

Аналогичные опыты с гидроксидом диамминсеребра (I) проводят и с другими углеводами: фруктозой, сахарозой и лактозой.

Реакция Селиванова на фруктозу

В пробирку помещают крупинку сухого резорцина, 2 капли кон­центрированной соляной кислоты и 1 мл раствора фруктозы. Жидкость осторожно нагревают до начала кипения. Постепенно появляется красное окрашивание. При длительном кипячении проводят данную реакцию с глюкозой и сахарозой.

Изучение гидролиза сахарозы

В пробирке смешивают 0,5 мл раствора сахарозы, 2 капли раствора соляной кислоты и 0,5 мл воды. Смесь осторожно нагревают в пламени спиртовки в течение 30 секунд, не допуская выброса раствора из пробирки. Смесь делят на две пробирки.

Первую часть раствора нейтрализуют по каплям раствором гидроксида натрия и добавляют 0,5 мл раствора сульфата меди (II). Верхнюю часть пробирки осторожно нагревают до кипения.

Ко второй части гидролизата добавляют крупинку резорцина и 2-3 капли концентрированной соляной кислоты. Нагревают до кипения.

Для сравнения проводят холостой опыт. Водный раствор сахарозы кипятят без добавления соляной кислоты и проводят реакцию с гидроксидом меди (II) и Селиванова.

Кислотный гидролиз крахмала

В пробирку наливают 2 мл крахмального клейстера и добавляют 2 мл раствора серной кислоты. Смесь нагревают до кипения и через рав­ные промежутки времени (2 минуты) пипеткой отбирают пробы раствора (по 0,5 мл) в 5-6 пробирок. В охлажденные пробы добавляют по 1-2 кап­ли раствора йода в йодистом калии. Нагревание раствора прекращают, когда проба раствора с йодом становится слабо-желтой (не изменяет цве­та).

После охлаждения с гидролизатом проводят качественную реакцию на глюкозу так же, как в опыте 4.

Гидролиз целлюлозы

В фарфоровую ступку помещают небольшой кусочек ваты (или фильтровальной бумаги), приливают 0,5 мл концентрированной серной кислоты и растирают вату (бумагу) пестиком до получения густой каши­цы. Если необходимо, добавляют еще несколько капель кислоты.

В ступку наливают 1 0-1 5 мл воды, растворяют в ней кашицу и вы­ливают раствор в стаканчик. Полученный раствор кипятят около 1 0 минут.

Гидролизат проверяют на присутствие глюкозы — реакция с гидроксидом меди (II).

Реакция с α-нафтолом или тимолом.

Является одной из наиболее чувствительных общих реакций на углеводы и углеводные компоненты в сложных соединениях. Угле­воды при взаимодействии с концентрированной серной кислотой разлагаются с образованием фурфурола и 5-ок-симетилфурфурола, которые конденсируются с а-нафто­лом или тимолом, образуя триарилметановый хромоген, а последний, окисляясь в серной кислоте, дает окра­шенное хиноидное соединение.

Реактивы: а) глюкоза, 0,5%-яый раствор; б) ти­мол, 1°/0-ный спиртовой раствор; в) а-нафтол, 0,2°/0-ный спиртовой раствор; г) серная кислота, концентриро­ванная.

В две пробирки наливают по 2 мл раствора глюкозы и добавляют: в первую — 3—4 капли раствора тимола, во вторую—столько же раствора а-нафтола и встряхи­вают, после чего осторожно наслаивают в обе пробирки по 1—2 мл концентрированной серной кислоты. Жид­кость в первой пробирке принимает красное, а во вто­рой — фиолетово-красное окрашивание, более выражен­ное на границе слоев.

Реакция с антроном.

При воздействии концентриро­ванной серной кислоты на углеводы образуются фурфу­рол, метилфурфурол или оксиметилфурфурол, которые, конденсируясь с антроном, дают соединения зеленого, го­лубого или синего цвета.

Реактивы: а) глюкоза, 0,5°/0-ный раствор; б) фруктоза, 0,5%-ный раствор; в) антроновый реактив: 0,2 г антрона растворяют в 100 мл концентрированной серной кислоты.

К 4—5 каплям раствора гексозы прибавляют 2 мл антронового реактива. Пробирку встряхивают и отстав­ляют на 30 мин. Образуются продукты конденсации зеле­ного или голубого (синего) цвета. С антроном реагируют все углеводы.

Реакция с реактивом Фелинга.

Реактив Фелинга является медным алкоголятом сегнетовой соли. Моносахариды при кипячении с фелинговым реактивом восстанавливают его до закиси меди, окисляясь до глюконовой кислоты.

Реактивы: а) глюкоза, или фруктоза, 1%-ный раствор; б) реактив Фелинга. Готовят два раствора: I— в мерной колбе емкостью 500 мл растворяют 34,64 г сернокислой меди (CuS0₄-5H₂0) и доводят водой до метки; II — в 200—250 мл воды растворяют 173 г сегне­товой соли (COOK — СНОН — СНОН — COONa-4H₂0). Раствор количественно переносят в мерную колбу на 500 мл. Сюда же вливают раствор 50 г едкого натра в 100 мл воды и доводят водой до метки. Растворы хранят раздельно. Непосредственно в момент употребления сме­шивают равные объемы первого и второго растворов.

К 3—4 мл 1%-ного раствора глюкозы (или фрукто­зы) добавляют равный объем реактива (2 мл I раствора и 2 мл II раствора) и нагревают до начала кипения. Вы­падает красный осадок закиси меди. Реакция с реактивом Фелинга широко используется при количественном определении содержания редуци­рующих сахаров в животных и растительных тканях.

Исследование восстанавливающих свойств дисахари­дов.

Реактивы: а) мальтоза, 2%-ный раствор: б) лак­тоза, 2%-ный раствор; в) сахароза, 2°/0-ный раствор; г) реактивы Бенедикта, Ниландера, фелингова жидкость; реактивы для реакции Троммера.

В пробирки вносят по 3—4 мл растворов мальтозы, лактозы, сахарозы и производят с ними реакции Бене­дикта, Ниландера, Троммера, с фелинговой жидкостью. Мальтоза и лактоза обладают восстанавливающими свойствами, сахароза, как уже было указано, лишена этой способности.

Реакция сахарозы с солями кобальта. Сахароза в ще­лочной среде дает фиолетовое окрашивание с ионом Со²⁺.

Выделение гликогена из печени.

Реак­тивы: а) печень лягушки; б) едкое кали, 30%-ный рас­твор; в) этиловый спирт, 50-, 75- и 96%-ный; г) диэтиловый эфир.

Свежую печень лягушки, (взятую от только что уби­того животного) опускают в центрифужную пробирку или стаканчик, прибавляют 10-кратный объем горячего 30%,-ного раствора КОН и выдерживают 15 мин. в кипя­щей водяной бане, после чего охлаждают (на воздухе) и центрифугируют 10—15 мин. при 3000 об/мин. Жидкость над осадком сливают и прибавляют к ней (по каплям) 96%-ный этиловый спирт для осаждения гликогена. Оса­док отделяют центрифугированием, промывают его по очереди 50-, 75- и 96%-ным спиртом и затем диэтиловым эфиром. Высушивание производят на воздухе (на часо­вом стекле).

Реакция гликогена с иодом.

Реактив ы: а) осадок гликогена; б) раствор Люголя.

Часть осадка гликогена растворяют в горячей во­де. После остывания к содержимому пробирки добав­ляют 2 капли раствора Люголя. Появляется красно­вато- бурое (иногда с фиолетовым оттенком) окраши­вание.

Кислотный гидролиз гликогена. Реак­тивы: а) осадок гликогена; б) соляная кислота, 3% ный раствор; в) едкий натр, 15%-ный раствор; г) реактивы для реакции Троммера.

Часть осадка кипятят 12—15 мин. с несколькими мил­лилитрами 37%-ного раствора соляной кислоты. После остывания содержимое пробирки нейтрализуют 15%-ным раствором едкого натра (по лакмусу) и производят реак­цию Троммера.