Substancje chemiczne o znaczeniu biologicznym – podsumowanie
Białka, tłuszcze i cukry należą do substancji chemicznych, które są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmów żywych. Pełnią one różne funkcje, między innymi budulcową, energetyczną, transportową, regulującą i ochronną. Substancje te są dostarczane wraz z pożywieniem, dlatego ważne jest, by nasza dieta była bogata w różnorodne składniki.
1. Co powinniśmy wiedzieć o tłuszczach?
Tłuszcze to estry propano–,,–triolu (glicerolu) i wyższych kwasów karboksylowych. W warunkach laboratoryjnych można je otrzymać w wyniku reakcji estryfikacji glicerolu i kwasów tłuszczowych, między innymi kwasów: heksadekanowego (palmitynowego), oktadekanowego (stearynowego) i kwas ()–oktadec––enowy (oleinowego). Tłuszcze dostarczamy naszemu organizmowi w pożywieniu. Mogą to być substancje pochodzenia zwierzęcego lub roślinnego. Są nierozpuszczalne w wodzie, ale za to dobrze rozpuszczają się np. w benzynie.
Na mapie myśli ukazano podział tłuszczów na ciekłe oraz stałe. Tłuszcze ciekłe dzielą się na tłuszcze pochodzenia roślinnego i pochodzenia zwierzęcego. Tłuszcze pochodzenia roślinnego to: olej rzepakowy, olej słonecznikowy, olej sojowy i oliwa z oliwek. Tłuszcze pochodzenia zwierzęcego to tran. Tłuszcze stałe również dzielą się na tłuszcze pochodzenia roślinnego i pochodzenia zwierzęcego. Tłuszcze pochodzenia roślinnego to: masło orzechowe i masło kokosowe. Tłuszcze pochodzenia zwierzęcego to smalec i masło.
2. Jak zbudowane są białka?
Białka to związki wielkocząsteczkowe zbudowane z reszt , połączonych wiązaniami peptydowymi. Głównymi pierwiastkami wchodzącymi w skład białek są: węgiel, wodór, tlen i azot. Białka mogą również zawierać inne pierwiastki, między innymi siarkę, fosfor, rzadziej miedź, magnez i żelazo. Mają różne właściwości – zależne od budowy.
3. Denaturacja a wysalanie białek
Białka ulegają koagulacji (wysalanie białka) pod wpływem między innymi chlorku sodu. Proces ten jest odwracalny, a struktura przestrzenna białka nie zostaje naruszona.
Denaturacja natomiast to proces nieodwracalny, w którym struktura przestrzenna białka zostaje zniszczona. Przypomnij sobie, jak różne czynniki wpływają na białko jaja kurzego.
Symulacja ukazuje wpływ różnych czynników na białko jaja kurzego. W wyniku dodania do probówki z białkiem wodorotlenku sodu , białko ulega nieodwracalnej denaturacji. Pod wpływem roztworu chlorku sodu białko ulega odwracalnej koagulacji, czyli zachodzi proces wysalania białka. Pod wpływem kwasu solnego białko ulega nieodwracalnej denaturacji. W wyniku dodania do probówki z białkiem roztworu azotanu() potasu białko ulega odwracalnej koagulacji, czyli zachodzi proces wysalania białka. Pod wpływem roztworu azotanu() ołowiu() białko ulega nieodwracalnej denaturacji. Pod wpływem etanolu białko ulega nieodwracalnej denaturacji.
4. Podział cukrów
Cukry to związki chemiczne zbudowane z atomów węgla, wodoru i tlenu. Dzielimy je na cukry proste i złożone. Do tych pierwszych zaliczamy glukozę i fruktozę. Do drugich zaś należą dwucukry, między innymi sacharoza, laktoza (cukier mleczny) i maltoza (cukier słodowy). Skrobia, celuloza i glikogen to cukry zbudowane z wielu reszt cukrów prostych.
Cukrem złożonym, o strukturze podobnej do struktury celulozy, jest chityna. Buduje ona pancerze skorupiaków oraz występuje w ścianach komórkowych niektórych grzybów i bakterii.
5. Cukry proste
Cukry proste cechuje dobra rozpuszczalność w wodzie. Do tej grupy związków zaliczamy glukozę i fruktozę. Cząsteczki cukrów prostych budują cukry złożone.
6. Cukry złożone
Cukry złożone to związki zbudowane z cukrów prostych. Należą do nich dwucukry i wielocukry.
Dwucukry są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Tworzą je dwie połączone cząsteczki cukrów prostych. Przykładem jest sacharoza, którą znamy pod postacią cukru spożywczego.
Wielocukry to związki organiczne zbudowane z wielu połączonych ze sobą cząsteczek cukrów prostych. Są one nierozpuszczalne w wodzie.
Cukier złożony | Sacharoza | Skrobia | Celuloza |
wzór sumaryczny | |||
występowanie | buraki cukrowe, trzcina cukrowa | ziemniaki, ziarna zbóż | drewno, bawełna, większość roślin |
właściwości fizyczne | biała substancja stała | biała substancja stała o budowie ziarnistej | biała substancja stała o budowie włóknistej |
dobrze rozpuszcza się w wodzie | słabo rozpuszcza się w wodzie | nie rozpuszcza się w wodzie | |
w gorącej wodzie tworzy roztwór koloidalny, tak zwany kleik skrobiowy | |||
właściwości chemiczne | słodki smak | nie ma smaku | nie ma smaku |
nie ma właściwości redukujących | nie ma właściwości redukujących | nie ma właściwości redukujących | |
w podwyższonej temperaturze przekształca się w karmel | palna | palna |
7. Reakcje charakterystyczne
Reakcje charakterystyczne to reakcje, za pomocą których można zidentyfikować daną substancję lub grupę związków. Przypomnijmy, jakie reakcje poznaliśmy w przypadku substancji chemicznych o znaczeniu biologicznym.
Reakcja | Biuretowa (próba Piotrowskiego) | Ksantoproteinowa | Próba Trommera | Próba jodoskrobiowa |
Wykrywany związek/grupa związków | białka | białka | glukoza | skrobia |
Warunki reakcji | świeżo strącony , temperatura pokojowa | stężony , temperatura pokojowa | świeżo strącony , podwyższona temperatura | jodyna |
Obserwacje | fioletowe zabarwienie | żółte zabarwienie | ceglastoczerwony osad | ciemnogranatowe zabarwienie |
Ćwiczenia
W laboratorium uczniowie badali właściwości białek. Wykonali następujące czynności:
Uczeń Do białka jaja kurzego dodał roztworu chlorku potasu.
Uczeń Ogrzewał probówkę, w której znajdowało się białko jaja kurzego.
Uczeń Do roztworu białka jaja kurzego dodał wody i wymieszał.
Uczeń Na białko jaja kurzego podziałał etanolem.
Uczeń Do roztworu białka jaja kurzego dodał kwasu solnego.
Czy uważasz, że dobrze znasz zagadnienia dotyczące substancji chemicznych o znaczeniu biologicznym? Sprawdź swoją wiedzę podczas gry w quiz. Gra składa się z trzech poziomów trudności, aby przejść do następnego najpierw musisz zaliczyć poprzedni. Powodzenia!
Bibliografia
Danikiewicz W., Podręcznik do kształcenia rozszerzonego w liceach, cz. 3, Warszawa 2009.
Łasiński D., Sporny Ł., Strutyńska D., Wróblewski P., Podręcznik dla klasy ósmej szkoły podstawowej, Mac Edukacja 2020.