Методичні рекомендації до вивчення окремих модулів і тем

Дисципліни

Змістовний модуль 1. СТАТИЧНА БІОХІМІЯ

Тема 1. Біохімія рослин як наука. Хімічний склад рослин.

Вивчаючи цю тему, спочатку необхідно чітко з’ясувати предмет вивчення біохімії взагалі та біохімії рослин зокрема. Слід звернути увагу на те, що біохімія, як і інші біологічні науки, вивчає живі системи, однак вивчає їх на молекулярному та надмолекулярному рівнях – речовинний склад, його особливості, перетворення речовин у процесі життєдіяльності. Необхідно знати окремі розділи біохімії та що вони вивчають. Потрібно з’ясувати в чому полягають особливості предмету вивчення біохімії рослин як окремого розділу біохімії, розуміти місце біохімії в системі біологічних і ботанічних наук, чим саме воно визначається. Слід проаналізувати взаємозв’язок біохімії рослин із різними біологічними та іншими природними науками, а також прикладними науками й напрямками. Особливу увагу слід звернути на взаємозв’язок біохімії рослин із агрохімією та ґрунтознавством, з’ясувати в чому він проявляється. При вивченні матеріалу про практичне значення біохімії необхідно звернути увагу на ті прикладні науки, напрямки та галузі виробничої сфери, що безпосередньо або опосередковано використовують знання та досягнення біохімічної науки, що саме біохімія рослин для них дає. Слід знати основні завдання, що стоять перед сучасною біохімією в теоретичному, та, особливо, в практичному відношеннях, зокрема в сфері сільськогосподарського виробництва, переробки його сировини та зберігання отриманого врожаю. Щодо засвоєння матеріалу про методи біохімічних досліджень, то потрібно знати перелік найважливіших класичних і сучасних інструментальних методів, їх конкретне застосування. При вивченні матеріалу про історію виникнення та розвитку біохімії рослин слід знати коротку характеристику кожного з чотирьох періодів, які в ній виділяють. При цьому звертають увагу на найважливіші досягнення в кожному з періодів і пов’язують їх із науковою діяльністю конкретних учених. Слід знати прізвища вітчизняних учених і їх внесок у розвиток біохімічної науки.

При вивченні елементного та речовинного складу рослин спочатку слід з’ясувати предмет вивчення таких синтетичних наук як біогеохімія та біонеорганічна хімія, що більш детально займаються вивченням елементного складу живих організмів, з’ясуванням ролі конкретних хімічних елементів і їх неорганічних форм у життєдіяльності організмів, встановленням шляхів їх надходження в живі системи. Необхідно проаналізувати поширення хімічних елементів у рослинному світі, окремо виділивши біофільні елементи й звернути увагу на 18 елементів, які найчастіше зустрічаються в тілі рослин і мають для них винятково важливе значення (слід знати коротку характеристику цих елементів). Необхідно дати визначення та навести приклади органогенних і зольних елементів. Далі слід навести та проаналізувати схему поділу хімічних елементів на групи                      Б. Полинова за їх присутністю в рослинах. Потрібно знати відносний уміст у тілі рослин найважливіших хімічних елементів, а також коротку характеристику трьох груп хімічних елементів за їх умістом у рослинах. Потім слід навести формулу та визначення коефіцієнта біологічного поглинання, його зміст при різних значеннях (коли він більший одиниці та коли він менший одиниці). Необхідно також проаналізувати залежність елементного та речовинного складу від різних внутрішніх і зовнішніх чинників. Потім потрібно з’ясувати в чому проявляється різноманітність речовинного складу рослин і назвати основні групи речовин, які зустрічаються в рослинних організмах. При вивченні зазначеної теми слід більш детально зупинитися на неорганічних речовинах. Зокрема, потрібно знати вміст води, її характерні та специфічні (аномальні) властивості в зв’язку з будовою молекули, форми знаходження та біологічну роль води в рослинних організмах. При характеристиці мінеральних солей необхідно звернути увагу на їх уміст, форми знаходження, а також слід з’ясувати загальну біологічну роль мінеральних солей у життєдіяльності рослин.

Тема 2. Вуглеводи.

При вивченні цієї теми, насамперед, слід з’ясувати походження назв “вуглеводи” та “гліциди”. Необхідно знати, що представляють собою за хімічною природою вуглеводи. Далі слід вивчити вміст і біологічну роль вуглеводів в організмі рослин. Потім необхідно з’ясувати, на які групи поділяються вуглеводи й що кожна з них собою представляє. Особливу увагу при вивченні теми потрібно звернути на моносахариди, оскільки на їх прикладі розглядаються основні теоретичні питання структури не лише всіх вуглеводів, але й інших класів речовин. Крім того, з залишків моносахаридів побудовані речовини інших груп вуглеводів. При цьому необхідно з’ясувати поділ моносахаридів на групи за наявністю альдегідної або кетонної груп, за числом атомів вуглецю, за наявністю різних додаткових функціональних груп. Потрібно звернути увагу на номенклатуру моносахаридів і засвоїти правила нумерації атомів вуглецю в їх формулах. Для розуміння структури вуглеводів слід знати які атоми називаються хіральними, вміти їх розпізнавати в формулах і пов’язувати з ними оптичну активність та стереоізомерію вуглеводів. Необхідно знати, що представляють собою D- і L-форми моносахаридів, їх поширення в живих організмах, уміти розпізнавати ці форми за приведеними формулами, писати L-форми за приведеними D-формами й навпаки. Потрібно знати, що представляють собою енантіомери та суть явища мутаротації. При вивченні будови моносахаридів слід уміти розрізняти структурні формули Фішера, якими зображають їх відкриті або ациклічні форми, та проекційні формули Хеуорса, якими зображають їх циклічні форми. Потрібно добре засвоїти правила складання фуранозних і піранозних циклічних форм вуглеводів на основі відомих відкритих форм. При цьому необхідно розуміти сам механізм утворення циклічних форм і появу глікозидної групи ОН. Потрібно знати чим відрізняються між собою α- та β-циклічні форми вуглеводів і які форми називаються аномерами. Слід вивчити загальні фізичні та основні хімічні (здатність до відновлення, окислення з утворенням трьох рядів кислот, дегідратація) властивості моносахаридів. Для характеристики окремих представників моносахаридів потрібно знати формули відкритих форм і знаходження в рослинних організмах таких речовин, як гліцеральдегід, дигідроксиацетон, еритроза, арабіноза, рибоза,              2-дезоксирибоза, рибулоза, глюкоза, манноза, галактоза, фруктоза, седогептулоза. Для характеристики полісахаридів першого та другого порядків (для речовин: мальтоза, целобіоза, сахароза, рафіноза, крохмаль, целюлоза, геміцелюлоза, пектини, ага-агар) слід знати їх загальні фізичні властивості, поділ на окремі групи, коротку характеристику, знаходження в рослинних організмах, структурні формули, з залишків яких моносахаридів утворені, назви мономерних залишків у складі молекул полісахаридів першого порядку, якими зв’язками залишки сполучені. Потрібно також знати принципи методів лабораторного якісного визначення моносахаридів (реакція Троммера, реакція Фелінга, реакція відновлення аміачного розчину гідроксиду срібла, реакція Мілиша, реакція на пентози), сахарози, крохмалю та кількісного визначення глюкози й сахарози в цукровому буряку мікрометодом М. Дюбуа.     

Тема 3. Ліпіди.

При вивченні цієї теми, необхідно засвоїти матеріал про вміст, поширення та біологічну роль ліпідів у рослинних організмах. Необхідно знати хімічну природу ліпідів і їх загальні фізичні властивості. Потім потрібно вивчити перелік основних груп ліпідів. При характеристиці нейтральних жирів слід знати їх хімічну природу, загальну формулу та формули основних складових компонентів жирів (вищих жирних насичених і ненасичених кислот, вищих спиртів), суть жирових чисел або констант. Необхідно засвоїти написання формул нейтральних жирів за приведеними назвами. При характеристиці гліколіпідів слід знати їх хімічну природу, поділ на групи, поширення в рослинних організмах, приклади формул окремих представників. При характеристиці фосфоліпідів слід знати їх поділ на групи та хімічну природу, їх біологічну роль, загальну формулу гліцерофосфоліпідів, формули окремих представників (фосфатидилетаноламіну, фосфатидилсерину, фосфатидилхоліну,            1-фосфатидилміоінозит-3,4-дифосфату). При характеристиці стероїдів слід знати їх хімічну природу, представленість у рослинних організмах, біологічну роль, загальну структурну формулу пергідроциклопентанфенантрену, що є основою стероїдів. При характеристиці восків слід знати їх загальний склад і поширення в рослинних організмах. Необхідно також знати лабораторні методи дослідження розчинності жирів і стабілізації жирових емульсій, омилення жирів, отримання вільних жирних кислот і нерозчинних кальцієвих мил,  принципи методів визначення жирових чисел.

Тема 4. Фізіологічно активні рослинні речовини та речовини вторинного синтезу.

При вивченні цієї теми, насамперед слід з’ясувати, що представляють собою фізіологічно активні речовини та речовини вторинного синтезу й які основні групи речовин до них відносяться. При вивченні органічних кислот слід знати формули окремих найбільш розповсюджених карбонових кислот із різних їх груп (одно-, двох- і трикарбонових, насичених і ненасичених, гідрокси-, альдегідо- та кетокислот), їх біологічну роль, форми знаходження та представленість у рослинних органах. При вивчені фенольних сполук слід знати їх загальну біологічну роль, формули окремих представників різних типів (гідрохінону, С₆-С₁-типу, С₆-С₃-типу,             С₆-С₃-С₆-типу). При вивченні рослинних алкалоїдів слід засвоїти загальне поняття про ці речовини, їх хімічну природу, загальні властивості, представленість в рослинних організмах, практичне використання, знати назви окремих представників і, як приклад, формулу одного з них. При вивченні рослинних глікозидів слід засвоїти загальне поняття про їх хімічну природу, представленість у рослинних організмах, практичне використання, знати назви окремих представників і, як приклад, формулу одного з них. При вивченні фотосинтезуючих пігментів необхідно з’ясувати, які групи пігментів до них належать, де вони локалізовані в клітині, представленість у рослинах, якими загальними властивостями володіють, біологічну роль кожної з них. Для характеристики хлорофілів слід знати, які види хлорофілів зустрічаються в рослинних організмах, їх хімічну природу, загальну формулу хлорофілів а та в, структурну формулу хлорофілу а. Для характеристики каротиноїдів слід знати їх поділ на групи, хімічну природу цих груп, назви окремих представників, загальну формулу каротинів і ксантофілів, структурну формулу β-каротину. Для характеристики фікобілінів слід знати їх поділ на групи та хімічну природу. При вивченні вітамінів потрібно з’ясувати їх загальну біологічну роль як фізіологічно активних речовин, поділ на групи, представленість у рослинних організмах. Слід розуміти, що представляють собою рослинні провітаміни. При характеристиці жиро- (вітаміни групи A, D, E, K) і водорозчинних (вітаміни B₁, B₂, B₆, C, H) необхідно знати їх назви, хімічну природу, найбільш важливі представники кожної з груп, структурну формулу одного з них, загальну біохімічну роль, знаходження в рослинах. Для вітаміну B₁₂ потрібно знати його коротку загальну характеристику. При вивченні фітогормонів слід знати їх поділ на групи, конкретну фізіологічну роль кожної з груп, загальну хімічну природу, місце синтезу в рослинах, окремі представники для кожної з груп, а також структурні формули ß-індолілоцтової кислоти, кумарину, кумарової кислоти. Необхідно також знати лабораторні методи отримання витяжки фотосинтезуючих пігментів, їх розділення, принципи методів вивчення властивостей цих пігментів, принципи лабораторних методів якісного визначення вітамінів групи А, К, Е, вітаміну В₂, В₅, С, кількісного визначення щавлевої кислоти, вітаміну С і Р.

 

Тема 5-6. Білки.

При вивченні цієї теми необхідно ознайомитись із історією відкриття та вивчення білків і походженням назви цього важливого класу речовин. Потім необхідно з’ясувати присутність і вміст білкових речовин у рослинних організмах, у чому проявляється їх величезна різноманітність, життєво важливі та різноманітні функції білків. Слід також з’ясувати загальну хімічну природу білків, встановити природу їх мономерів, поділ на справжні білки та поліпептиди. При вивченні амінокислот, як складових компонентів білків, необхідно знати визначення терміну “α-амінокислоти”, їх загальну формулу, стереоізомерію, принцип поділу на протеїногенні та вільні, класифікацію протеїногенних амінокислот залежно від обраних ознак. Необхідно вивчити структурні формули всіх основних протеїногенних амінокислот і їх форм (22 формули), знати приклади назв вільних амінокислот. При характеристиці фізико-хімічних властивостей α-амінокислот необхідно зазначити зовнішній вигляд їх кристалічних форм, здатність до розчинності та йонізації, знати схему їх дисоціації, визначення термінів “ізоелектрична точка” та “ізойонна точка”. Для характеристики чотирьох структурних рівнів організації білкових речовин необхідно знати, що представляє собою кожен із структурних рівнів, якими типами зв’язків він підтримується й особливості цих зв’язків (особливу увагу слід звернути на особливості пептидного зв’язку), якими видами або формами він представлений, уміти схематично зображати різні види вторинної та третинної структури білків, писати рівняння утворення поліпептиду з окремих амінокислот. Необхідно знати, що приймається за початок і кінець поліпептидного ланцюга, визначення термінів, які використовуються для опису структурних рівнів білків, що представляють собою домени та аморфні ділянки макромолекул, приклади білків для яких встановлена первинна структура й білків із четвертинною структурою, а також взаємний зв’язок структурних рівнів. Для характеристики фізико-хімічних властивостей білків необхідно звернути увагу на їх високу відносну молекулярну масу, на розчинність, колоїдні властивості й проникність, на заряд і здатність до йонізації й чим вони обумовлені, на денатурацію й денатуруючі фактори, на загальні типи хімічних реакцій для білків; слід знати визначення термінів “ізоелектрична точка білка”, “ізойонна точка білка”. Для характеристики груп білків необхідно навести приклади ознак, за якими можна класифікувати білки, з’ясувати відмінність між простими й складними білками, вміти давати коротку характеристику найважливішим групам простих і складних білків. Необхідно також знати принципи лабораторних методів проведення кольорових реакцій на окремі групи амінокислот і білки, реакцій осадження білків, принципи мікрометоду кількісного визначення вмісту амінного азоту мідним способом, методів розподілу амінокислот на хроматографічному папері та визначення ізоелектричної точки білків.

Тема 7 . Ферменти.

При вивченні цієї теми необхідно з’ясувати, що представляють собою ферменти, їх роль в обміні речовин, характерні властивості ферментів і суть механізму прискорення ними біохімічних реакцій із його графічним зображенням. Потім слід вивчити хімічну природу ферментів, визначення термінів “апофермент”, “простетична група”, “кофермент (кофактор)”, “субстрат”, знати приклади найбільш поширених коферментів і простетичних груп. Слід чітко засвоїти, що представляє собою активний центр ферменту, його функцію та природу. При характеристиці кінетики ферментативних реакцій необхідно вміти записувати схему протікання ферментативного процесу, графічно зображати та пояснювати хід ферментативної реакції, залежність її швидкості від концентрації субстрату та температури, а також зображати константу Міхаеліса; знати, яка зі стадій ферментативного процесу є найповільнішою, а яка є найшвидшою, що представляє собою фермент-субстратний комплекс і за яким механізмом він утворюється, що представляють собою інгібітори та типи інгібування, знати визначення терміну “константа Міхаеліса” та її зв’язок із конкретною реакцією. Далі необхідно вивчити, які одиниці використовуються для вираження активності ферментів і їх зміст, за якими ознаками можна класифікувати ферменти, на яких критеріях побудована сучасна класифікація ферментів і її суть, назви всіх класів ферментів і які загальні перетворення речовин вони каталізують, приклади ферментів кожного класу. Потрібно також знати лабораторні методи вивчення загальних властивостей ферментів, принципи методів визначення активності каталази та тирозинази.

 

Тема 8 . Нуклеїнові кислоти.

При вивченні цієї теми спочатку слід ознайомитись із історією відкриття та вивчення нуклеїнових кислот, їх знаходженням у різних органелах, знати походження назви цієї важливої групи речовин. Потім необхідно з’ясувати загальну хімічну природу нуклеїнових кислот. Для характеристики нуклеотидів як мономерних одиниць нуклеїнових кислот потрібно знати з яких частин складається нуклеотид, як ці частини сполучені між собою, форми представленості в ньому пентоз. При характеристиці азотистих основ нуклеотидів потрібно з’ясувати, на які дві групи вони поділяються, яка хімічна природа кожної з груп, які азотисті основи до кожної групи належать; потрібно знати формулу, біохімічну та хімічну назву кожної з п’яти азотистих основ, що представляють собою мінорні азотисті основи й приклади таких основ. Потрібно також знати, що представляють собою нуклеозиди, самостійну біохімічну роль нуклеозидів і нуклеотидів. Для характеристики ДНК необхідно з’ясувати її біологічну роль, із яких нуклеотидів вона складається, що представляє собою первинна структура ДНК, як відбувається сполучення нуклеотидних залишків у полінуклеотидний ланцюг, що приймається за початок і кінець цього ланцюга, що представляє собою вторинна структура ДНК, якими формами вона представлена та їх коротка характеристика, на якому принципі вона побудована та як він реалізується на хімічному рівні, особливості утворення третинної та вищих структур організації ДНК, їх коротку характеристику; уміти формулювати та записувати правило Чаргаффа, знати загальні фізико-хімічні властивості ДНК (величина молекулярної маси, заряд молекули, поведінка при нагріванні та температура плавлення, денатурація та основні денатуруючі фактори). Для характеристики РНК і різних її типів необхідно з’ясувати, з яких нуклеотидів вона складається, особливості її вторинної структури, поділ на типи, біологічну роль, місце локалізації в клітині, особливості нуклеотидного складу, вторинної та вищих структур різних її типів. Потрібно також знати лабораторні методи виділення нуклеопротеїдів, принципи методів якісного визначення складових компонентів нуклеопротеїдів, якісного визначення ДНК методом Діше та кількісного визначення ДНК методом Броді.  

 

Змістовний модуль 2. ДИНАМІЧНА БІОХІМІЯ

Тема 9. Метаболізм. Біохімія анаеробного перетворення вуглеводів.

При вивченні цієї теми слід з’ясувати, що представляє собою метаболізм, на які частини він поділяється, які реакції лежать в їх основі та що вони собою представляють, фізико-хімічні основи та функції метаболізму. Для характеристики анаеробного перетворення вуглеводів необхідно вивчити суть такого перетворення, де та при яких умовах воно відбувається, якими процесами представлене. Потрібно знати загальну суть і схему перетворення при гліколізі, детальну біохімічну характеристику обох етапів гліколізу (послідовність речовинних перетворень і їх особливості, назви ферментів, які каталізують кожне перетворення), поняття про субстратне фосфорилювання, енергетичну характеристику та біологічну роль гліколізу, загальне поняття про бродіння, його види, якими організмами здійснюється, детальну біохімічну характеристику молочнокислого та спиртового бродінь.

Тема 10. Біохімія аеробного перетворення вуглеводів.

При вивченні цієї теми насамперед слід з’ясувати суть аеробного перетворення вуглеводів, де та при яких умовах воно відбувається. Потім потрібно вивчити загальний зміст підготовчого етапу аеробного перетворення, вміти писати його біохімічну характеристику. Для характеристики циклу трикарбонових кислот потрібно знати його суть, загальне рівняння, детальну біохімічну характеристику (послідовність речовинних перетворень і їх особливості, назви ферментів, які каталізують кожне перетворення), енергетичну характеристику та біологічну роль аеробного окислення вуглеводів. Для характеристики дихального ланцюга слід знати, що він собою представляє та де він локалізований, його складові компоненти, їх природу та функції, вміти писати схему дихального ланцюга. Необхідно з’ясувати також, що представляє собою окислювальне фосфорилювання, біохімічне значення та механізм його здійснення згідно хеміоосмотичної теорії, процеси синтезу АТФ як результат функціонування дихального ланцюга.

Тема 11. Біохімія фотосинтезу та хемосинтезу.

При вивченні цієї теми насамперед слід з’ясувати, що представляє собою процес фотосинтезу, де й при яких умовах він відбувається, анатомічну будову хлоропластів як органел фотосинтезу, роль різних пігментів у ньому, склад, локалізацію та функції обох фотосистем, поділ процесу на фази, біологічну роль фотосинтезу. Необхідно вміти записувати та пояснювати загальне рівняння фотосинтезу, знати визначення цього процесу. Для характеристики світлової фази фотосинтезу потрібно знати її суть і функціональну роль, при яких умовах вона відбувається, вміти зображати та коротко характеризувати Z-схему світлової фази та її компоненти, розуміти суть циклічного та нециклічного фотосинтетичного фосфорилювання, роль у цьому води. Для характеристики темнової фази фотосинтезу потрібно знати її суть і функціональну роль, при яких умовах вона відбувається, які біохімічні механізми фіксації СО₂ у рослин відомі. При характеристиці механізмів фіксації СО₂ слід знати особливості цих механізмів у рослин С₃- та С₄-типу, для яких груп рослин вони характерні й як пов’язані з умовами їх зростання, від чого отримали свою назву, їх детальну біохімічну характеристику (послідовність речовинних перетворень і їх особливості, назви ферментів, які каталізують кожне перетворення), ефективність фотосинтезу для різних механізмів. При вивченні хемосинтезу необхідно засвоїти суть і визначення цього процесу, його особливості, для яких груп організмів він характерний, знати приклади таких організмів, вміти для прикладу записувати початкові етапи окисно-відновних перетворень при хемосинтезі для окремих груп мікроорганізмів (за вибором), знати шляхи фіксації СО₂ в цьому процесі.  

Тема 12. Білковий обмін. Обмін нуклеїнових кислот.

При вивченні цієї теми перш за все слід з’ясувати, які процеси відбуваються з білковими речовинами при їх розкладі в ґрунті, суть цих процесів, проміжні та кінцеві речовини розкладу, якими групами організмів вони здійснюються, їх конкретні приклади. Потім необхідно вивчити, де й під дією яких речовин відбувається розщеплення білків у рослинних клітинах. У подальшому потрібно з’ясувати шляхи перетворення амінокислот – за участю аміногрупи (трансамінування, відновне, гідролізне, окислювальне та внутрішньомолекулярне дезамінування), за участю карбоксильної групи (декарбоксилювання), за участю бічних радикалів, розуміти їх суть, уміти писати схеми перетворення або конкретні приклади перетворень, знати кінцеві продукти розкладу амінокислот. При вивченні шляхів біосинтезу амінокислот насамперед необхідно з’ясувати їх загальну особливість у рослин і вихідні сполуки для синтезу. Потім слід розглянути схеми шляхів первинного засвоєння NH₃ із утворенням трьох головних сполук. Потрібно знати три основні шляхи біосинтезу амінокислот, для прикладу – загальні схеми біосинтезу окремих протеїногенних амінокислот.

При вивченні біосинтезу білка слід знати визначення терміну “трансляція”, місце локалізації та основні компоненти, що необхідні для проходження біосинтезу, етапи трансляції. Для короткої характеристики етапів трансляції потрібно з’ясувати суть кожного з них, процеси, що відбуваються при цьому, й роль конкретних компонентів. Особливу увагу слід звернути на процеси активації амінокислот, їх розпізнавання та приєднання до т-РНК, на суть кодон-антикодонової взаємодії, на роль сайтів А та Р, роль ініціюючих і термінуючих кодонів.  

При вивченні біосинтезу нуклеїнових кислот, спочатку потрібно засвоїти перелік процесів, які ведуть до утворення нових молекул ДНК або РНК, знати їх суть, місце проходження та коротеньку характеристику. В подальшому слід з’ясувати особливості синтезу будівельних блоків для побудови нуклеїнових кислот. При цьому основна увага повинна бути звернута на синтез пуринових і піримідинових азотистих основ. Потрібно засвоїти схему порядку синтезу різних нуклеотидів, знати формули інозинової та оротової кислот, а також схему, що відображає походження різних атомів у гетероциклах азотистих основ.  

.

Лабораторний практикум

 

Лабораторне заняття № 1

Тема:  Якісне та кількісне визначення різних груп вуглеводів. Визначення вмісту сахарози в коренеплодах цукрових буряків   

Мета заняття: Засвоїти методи якісного та кількісного визначення вмісту різних груп вуглеводів у рослинному матеріалі

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Вуглеводи є важливою складовою частиною живих організмів. Основна маса органічного вуглецю в біосфері знаходиться саме в складі вуглеводів. У рослинних тканинах їх вміст становить понад               80 % від сухої маси. Вуглеводи є тими речовинами, які первинно утворюються в зелених рослинах у процесі фотосинтезу та дають початок іншим органічним речовинам.

Вуглеводи як запасні речовини нагромаджуються в коренях, бульбах, плодах, насінні багатьох дикорослих і культурних рослин. Значна маса вуглеводів зосереджена в клітинних оболонках у вигляді целюлози, геміцелюлоз, пектинів. Усередині протопласта вуглеводи можуть нагромаджуватись у вигляді включень крохмалю, інуліну та інших форм. У гіалоплазмі вуглеводи знаходяться у вільній формі або в формі похідних сполук вуглеводів, а їх залишки входять до складу більш складних речовин і надмолекулярних комплексів (наприклад, рибоза й дезоксирибоза входять до складу нуклеотидів, різні олігосахариди входять до складу плазмалеми).

У різних органах і тканинах рослин співвідношення між окремими групами вуглеводів має свої особливості. Так, у плодових і овочевих культурах переважають моносахариди та сахароза, в насінні зернових і бобових культур, а також у бульбах картоплі – крохмаль, у деревині та соломі злаків – целюлоза, геміцелюлози та пентозани. В плодах, як правило, переважають розчинні форми вуглеводів.

В організмі рослин вуглеводи виконують ряд важливих функцій – енергетичну (при окисленні 1 г вуглеводів виділяється біля 16,9 кДж енергії), будівельну (використовуються для синтезу багатьох важливих речовин), захисну (є основними компонентами клітинних оболонок, утворюють різні слизи й рослинні клеї, камеді), опорну (складають основу цитоскелету рослин), регуляторну (різні групи вуглеводів регулюють величину продихових щілин, осмотичний тиск), запасаючу (в рослинах органічні речовини найчастіше відкладаються в формі різних вуглеводів). Крім названих функцій, вуглеводи можуть виконувати й деякі специфічні функції.

За хімічною природою вуглеводи представляють собою альдегіди та кетони багатоатомних спиртів, їх похідні та полімери цих сполук.

За складністю будови вуглеводи, як правило, поділяють на моносахариди (сюди відносяться вуглеводи та їх похідні, що не здатні розщеплюватись без втрати своїх характерних властивостей), полісахариди І порядку або олігосахариди (сюди відносяться вуглеводи, що гідролізуються з утворенням 2-10 моносахаридів) і полісахариди ІІ порядку або глікани (сюди відносяться високомолекулярні полімерні вуглеводи, що складаються від 11 до декількох тисяч залишків моносахаридів або їх похідних).

У рослинних організмах із моносахаридів найчастіше зустрічаються – арабіноза, ксилоза, рибоза й дезоксирибоза, глюкоза, манноза, галактоза, рибулоза, фруктоза; з олігосахаридів – мальтоза, целобіоза, сахароза, трегалоза, рафіноза, стахіоза; з гліканів – крохмаль, целюлоза, геміцелюлоза, пектини, агар-агар.

Кожній із груп вуглеводів притаманні свої характерні фізичні та хімічні властивості, що лежать в основі методів їх якісного й кількісного визначення в рослинному матеріалі.

 

 

ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

1. Якісна реакція на глюкозу (реакція Троммера)

Принцип методу . Розчини гексоз, наприклад, глюкози та фруктози в лужному середовищі відновлюють при нагріванні оксид міді (ІІ) в оксид міді (І), а самі окислюються до альдонових кислот. Цю реакцію для глюкози в загальному вигляді можна зобразити рівнянням

 

      H

 

CH₂—CH—CH—CH—CH—C    + 2CuSO₄  + 5NaOH 

OH OH OH OH OH O

 

 

ONa

 

CH₂—CH—CH—CH—CH—C    + 2CuOH | + 2Na₂SO₄ +

OH OH OH OH OH O

 

+ 2H₂O.

 

 

2CuOH             Cu₂O | + H₂O.

 

 

Обладнання та реактиви : Штатив із пробірками, скляні палички, піпетки градуйовані, крапельниця, нагрівач, пробіркотримач, 5 %-ий розчин глюкози, 5 %-ий розчин гідроксиду натрію, 5 %-ий розчин сульфату міді (ІІ).

Хід роботи . В пробірку внести 3 мл розчину глюкози, додати 1 мл розчину гідроксиду натрію, 5 крапель розчину сульфату міді (ІІ) і суміш перемішати. При цьому спостерігається випадання осаду гідроксиду міді (ІІ), який при перемішуванні або струшуванні пробірки розчиняється й розчин набуває синього кольору. Потім вміст пробірки обережно нагріти до кипіння. При цьому спостерігається випадання жовтого осаду гідроксиду міді (І) або червоного осаду оксиду міді (І).

 

2. Якісна реакція на глюкозу (реакція Фелінга)

Принцип методу. В реактиві Фелінга присутні йони міді, що перебувають у вигляді комплексної сполуки з тартратами (солями винної кислоти). Механізм реакції гексоз (і всіх редукуючих вуглеводів) із реактивом Фелінга такий, як і в реакції Троммера. Перевагою реактиву Фелінга є те, що мідь при надлишку реактиву не випадає у вигляді оксиду міді (ІІ). Дисахариди та полісахариди взаємодіють із реактивом Фелінга після кип’ятіння з мінеральними кислотами.

Обладнання та реактиви: Штатив із пробірками, скляні палички, піпетки градуйовані, нагрівач, пробіркотримач, 5 %-ий розчин глюкози, реактив Фелінга (для його приготування змішати однакові об’єми двох розчинів безпосередньо перед роботою; для приготування першого розчину 200 г сегнетової солі та 150 г гідроксиду натрію розчинити в дистильованій воді й довести об’єм до 1 л; для приготування другого – 40 г перекристалізованого сульфату міді (ІІ) розчинити в дистильованій воді об’ємом 1 л).

Хід роботи . В пробірку внести 1 мл розчину глюкози й 1 мл реактиву Фелінга. Суміш перемішати та нагріти до кипіння. При цьому спостерігається випадання червоного осаду оксиду міді (І).

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: