Biológia 12. osztály 1 Biológia 12. osztály Tartalom 1. Baktériumok vizsgálata....................................................... 2 2. Baktériumok szaporodásának vizsgálata......................................... 4 3. Kalcium kimutatása.......................................................... 6 4. Nedvességtartalom kimutatása................................................. 8 5. Lipidek vizsgálata........................................................... 10 6. Fehérjék vizsgálata.......................................................... 12 7. Fehérjék izoelektromos pontjának meghatározása................................ 14 8. Enzimműködés vizsgálata - szaharóz bontása.................................... 16 9. Plazmolízis 18 10. Mitótikus sejtosztódás vizsgálata............................................... 20 11. Lebontó folyamatok vizsgálata................................................. 22 12. Klorofillok vizsgálata........................................................ 24 13. Illóolajok vizsgálata......................................................... 26 Szerzők: Dávidné Varga Gabriella, Tóth Anita Lektorálta: Dr. Farkas Sándor egyetemi docens A kísérleteket elvégezték: Laczóné Tóth Anett és Máté-Márton Gergely laboránsok Készült a TÁMOP 3.1.3-10/2-2010-0012 A természettudományos oktatás módszertanának és eszközparkjának megújítása Kaposváron című pályázat keretében Felelős kiadó: Klebelsberg Intézményfenntartó Központ A tananyagot a Kaposvár Megyei Jogú Város Önkormányzata megbízása alapján a Kaposvári Városfejlesztési Nonprofit Kft. fejlesztette Szakmai vezető: Vámosi László laborvezető, Táncsics Mihály Gimnázium Kaposvár A fényképeket készítette: Szellő Gábor és Tamás István, Régió Média Bt. Tördelőszerkesztő: Parrag Zsolt, Ráta 2000 Kft. Kiadás éve: 2012, példányszám: 90 db VUPE 2008 Kft. 7400 Kaposvár, Kanizsai u. 19. Felelős vezető: Vuncs Rita Második javított kiadás, 2013.
Biológia 12. osztály 2 1. Baktériumok vizsgálata Készítette: Dávidné Varga Gabriella Emlékeztető, gondolatébresztő A prokarióták a legegyszerűbb felépítésű, már sejtes szerveződést mutató élőlények. Fajaik nagyobb hányadát a valódi baktériumok teszik ki. Közös jellemzőjük, hogy testfelépítésük jelentősen eltér az eukarióta sejtekétől. Állandó sejtalkotóik a sejtfal, a sejthártya, a sejtplazma, valamint az örökítőanyag. Jelentős hányaduk rendelkezik ezeken kívül bakteriális csillókkal, illetve a sejtfalon kívüli nyálkás tokkal. Mivel a sejtfal szilárd anyag, ezért alakja egyben a baktérium alakját, méretét is megadja. Bár a baktériumok szabad szemmel nem láthatóak, jellemzően néhány mikrométeres nagyságúak. Életünk nagyon sok területén találkozunk velük. Keressünk baktériumokat megecetesedett borban, megsavanyodott tejben, és akvárium vizében! Hozzávalók (eszközök, anyagok) főzőpohárban 50 cm 3 bor, főzőpohárban 50 cm 3 nem pasztörizált friss tej, termosztát (vagy megecetesedett bor előkészítve és másik főzőpohárban frissen kimért bor; illetve megsavanyodott tej előkészítve és másik főzőpohárban friss tej), ph-papír szénabacilus tenyészet, vagy olyan akvárium vize, melynek felszínén szénabacilusok vannak, szemcseppentő, tárgylemez, fedőlemez, Bunsenégő, gyufa, csipesz, fukszin-oldat, szűrőpapírcsík, mikroszkóp Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Ecetsav baktérium megfigyelése: Tegyél főzőpohárba 50 cm 3 bort! Néhány napig tartsd 25-30 C-on termosztátban! Figyeld meg a felszínét, szagát, kémhatását! Milyen változást tapasztalsz? Adj magyarázatot! (A kísérlet előkészített és frissen kimért bor összehasonlításával is elvégezhető.) 2. Tejsavbaktérium megfigyelése: Nem pasztörizált tejet hagyj állni 30 C-on termosztátban 12-24 órát! Milyen változást tapasztalsz? Adj magyarázatot! (A kísérlet előkészített és frissen kimért tej összehasonlításával is elvégezhető.) 3. Szénabacilus megfigyelése: Akvárium vizének tetején lévő szivárványos rétegből (vagy szénabacilus-tenyészetből) cseppents tárgylemezre! Miután egy fedőlemezzel szétkented a mintát, a tárgylemezt az alsó oldalával Bunsen-égő lángja felett néhányszor húzd át! Ezután cseppents fuxin-oldatot a preparátumra! Néhány perc múlva a felesleges festékoldatot egy szűrőpapírcsíkkal szívasd le! Fedőlemezzel fedd le és mikroszkóppal nagy nagyítással vizsgáld a szénabacilusokat!
Feladatlap 3 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Biológia 12. osztály 1. Hasonlítsd össze a néhány napig 30 C-on tartott, levegővel érintkező bort a friss borral! a. Adj magyarázatot! Egészítsd ki a szöveget! Az eredetileg kellemes illatú bor..... változott. A ph papírral kimutatott kémhatása... vált. Felszínén.. jelent meg, benne az elszaporodó. Ezek a mikroorganizmusok oxidálták a borban lévő.., képlete:... Az átalakulás végterméke az...., képlete... b. Véleményed szerint végbement volna-e a változás, ha a bort egy lombikot teletöltve és bedugaszolva tettük volna a termosztátba? Miért?...... c. Milyen szerepe van a folyamatban a termosztátnak?.... d. Végbement volna a változás a hűtőszekrényben?..... 2. Hasonlítsd össze a 30 C-on tartott tejet a frissel! a. A tejbaktériumok a tej melyik összetevőjét alakítják át?... b. Milyen vegyület keletkezése okozza a jellegzetes szagot?.... c. Mi történik a tej fehérjéivel ennek hatására?.... d. A tejbaktériumok anyagcseréjét jellemezd a C forrásuk és az energiaforrásuk alapján!...6 e. Véleményed szerint végbement volna-e a változás, ha a tejet egy lombikot teletöltve és bedugva tettük volna a termosztátba? Miért?... f. Hogy nevezzük az ilyen lebontó folyamatot, amihez nem kell oxigén?..... g. Írj példát ilyen folyamatra az emberi szervezetből!..... h. Otthon milyen módon előzheted meg a tej megsavanyodását?... 3. A szénabacilus megfigyelése Az egyszerű festéssel a nehezen látható baktériumokat is láthatóvá tetted! Egyúttal a sejt alakját is megállapíthatod! A mikroszkóp látómezejében sok pálcika alakú baktériumot figyelhetsz meg, amelynek többsége szénabacilus. Rögzített és festett formában nem csak az ostor nélküli, hanem a többi (ostoros, spórás) fejlődési alak is tanulmányozható. a. Hasonlítsd össze az általad látottakat a társaidéval, majd készíts a megfigyelt szénabacilusokról egyszerű rajzot! Felhasznált irodalom ENDRÉDI Lajos (2000) Biológiai vizsgálatok, Budapest, Nemzeti Tankönyvkiadó pp. 71-73 HORVÁTH Sándor (1980) Mikrobiológiai praktikum, Budapest, Tankönyvkiadó pp. 135-141 LÉNÁRD Gábor (2007) Biológia 10., Budapest, Nemzeti Tankönyvkiadó pp. 14-15 PERENDY Mária (1996) Biológiai vizsgálatok, Budapest, Nemzeti Tankönyvkiadó pp. 40-41 ÁBRA: saját ötlet alapján.
Biológia 12. osztály 4 2. Baktériumok szaporodásának vizsgálata Emlékeztető, gondolatébresztő Készítette: Dávidné Varga Gabriella A baktériumok széles körű elterjedését többek között gyors szaporodásuk tette lehetővé. Kedvező körülmények között igen gyorsan képesek ivartalanul is szaporodni. Egyszerű szerveződésük lehetővé teszi, hogy örökítő anyaguk megkettőződése után minden más sejtalkotójukon megosztozva kettéhasadjanak. Vizsgáljuk meg hogyan hatnak a baktériumok szaporodására különböző környezeti tényezők: a hőmérséklet változása, az ultraibolya-sugárzás és az antibiotikumok! Hozzávalók (eszközök, anyagok) 1. kémcsőállvány, 5 kémcsőben 45 C-ra lehűtött steril baktérium táptalaj, steril oltópálca, szénabacilus-tenyészet, 5 steril Petri-csésze fedővel, sorszámozva, hűtőszekrény mélyhűtővel, termosztát (vagy inkubátorszekrény), szárítószekrény. 2. kémcsőállvány, 3 kémcsőben 45 C-ra lehűtött steril baktérium táptalaj, steril oltópálca, szénabacilus- tenyészet, 3 steril Petri-csésze fedővel, sorszámozva, fekete foto karton, UV-lámpa, antibiotikum tabletta, termosztát (vagy inkubátorszekrény) Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Vigyél oltópálcával egy-egy cseppet szénabacilus tenyészetből 5 kémcsőben lévő baktérium táptalajra! Keverd össze a táptalajt az oltókaccsal, majd öntsd ki 1-1 Petri csészébe! Miután lefedted, tedd az elsőt mélyhűtőbe, a másodikat a hűtőszekrény legmagasabb hőmérsékletű helyére, a harmadikat szobahőmérsékletre, a negyediket 37 C-os termosztátba, az ötödiket pedig először 2 órán keresztül 105 C-os szárítószekrénybe, majd szobahőmérsékletre! Vizsgáld meg a Petri csészék tartalmát 3-4 nap múlva! (A vizsgálatot előkészített baktérium-tenyészeteken is végezheted!) a. Számold meg a képződött baktériumtelepek számát! b. Ábrázold a kapott értékeket diagramon! c. Keress összefüggéseket a baktériumok szaporodása és a környezeti hatások között! 2. Vigyél oltópálcával egy-egy cseppet szénabacilus tenyészetből 3 kémcsőben lévő baktérium táptalajra! Keverd össze a táptalajt az oltókaccsal, majd öntsd ki 1-1 Petri csészébe! Az elsőt félig fedd le fekete foto kartonnal és helyezd egy órára kvarclámpa alá! A második Petri csésze közepére tegyél egy félbetört antibiotikum tablettát! A harmadik tartalmát hagyd meg eredeti állapotában kontrollnak! Mindhárom Petri csészét tedd két napra 37 C-os termosztátba, és ezután vizsgáld! (Amennyiben erre nincs lehetőség, a vizsgálatot előkészített baktérium-tenyészeteken is végezheted!) a. Hasonlítsd össze a baktérium telepeket! b. Rajzold le, és magyarázd a tapasztaltakat!
Feladatlap 5 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Biológia 12. osztály 1. a. Írd be a táblázatba a különböző hőmérsékleten tartott baktérium-tenyészeteken megszámolt telepek számát! hőmérséklet 1. mélyhűtő 2. hűtő 3. szoba- 4. 37 C 5. 105 C telepek száma hőmérséklet b. Ábrázold a telepek számát oszlopdiagramon a hőmérséklet függvényében! +szobah. c. Vonj le következtetést a kísérlet eredményéből! Hogyan hatnak a különböző hőmérsékletek a baktériumok szaporodására?........... 2. a. Figyeld meg és hasonlítsd össze az UV sugárzásnak kitett és az antibiotikumot tartalmazó Petri-csészékben megjelenő baktérium-telepek számát és elhelyezkedését a kontrollal! b. Vonj le következtetést a kísérlet eredményéből! Hogyan hat az UV sugárzás, illetve az antibiotikum a baktériumok szaporodására? Írj rá példát, hol hasznosíthatjuk a tapasztaltakat!........ c. Rajzold le a megfigyeléseid eredményét az alábbi Petri-csészéket jelképező körökbe! Felhasznált irodalom BÁN Sándor (2010) Biológia 10, Szeged, Maxim Könyvkiadó pp. 103-105 LÉNÁRD Gábor (1987) Biológiai laboratóriumi vizsgálatok Budapest, Tankönyvkiadó pp. 228-229 ÁBRA: saját ötlet alapján.
Biológia 12. osztály 6 3. Kalcium kimutatása Emlékeztető, gondolatébresztő Készítette: Tóth Anita A kalcium-ion minden élőlényben előfordul. A sejtplazma fehérjéinek negatív töltésű csoportjaihoz kapcsolódva csökkenti a plazmakolloidok hidratáltságát. A kalcium-ion a fehérjemolekulákra vízelvonó, zsugorító hatású. A növényekben, kötötten a sejtfal középső rétegének egyik anyagában, a pektinben található. A növényi sejtekre mérgező savak sók formájában közömbösítődnek. A keletkező kristályok anyaga főként kalcium-oxalát és kalcium-karbonát. Hozzávalók (eszközök, anyagok) mikroszkóp kémcsövek, kémcsőfogó, kémcsőállvány főzőpohár égő, gyufa tárgylemezek, fedőlemezek cseppentő szűrőpapír, tölcsér növényi, vagy állati eredetű hamu vöröshagyma Begónia levélnyele desztillált víz híg (10 %-os) sósav, 1:1 hígítású sósav 20 %-os kénsav vizes glicerin Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Egy kémcsőbe tegyél egy kevés hamut, önts rá kb. harmadáig sósavat, és 1-2 percig melegítsd óvatosan (feltárás)! Utána szűrd át egy másik kémcsőbe! A szűrletből tegyél egy cseppet tárgylemezre, és láng fölé tartva párold be! A maradékra cseppents desztillált vizet és híg kénsavat! Enyhén melegítsd, amíg a csepp szélén nem látsz kristályosodást. Fedd le és vizsgáld meg mikroszkóp alatt! Hisztokémiai kimutatás: Mikroszkópos vizsgálatnál először az objektív lencséjét a lehető legközelebb állítsd a mintához, utána nézz az okulárba, és az objektívet távolítva keress éles képet! Így elkerülhető, hogy a legnagyobb nagyítás esetén az objektív lencséje belenyomódjon a vizsgált mintába. 2. Csípj le egy pici darabot a vöröshagyma száraz, külső pikkelyleveléből, tárgylemezen fedd le egy csepp vízzel! Mikroszkóp alatt keress a sejtekben hosszúkás, oszlopszerű kalciumoxalát (Ca(COO) 2 ) kristályokat, amilyeneket az ábrán látsz! Figyeld meg pontosabban az alakjukat! Emeld fel a fedőlemezt, cseppents híg kénsavat a metszetre, és újra fedd le, vizsgáld meg mikroszkóppal! 3. Készíts vékony metszetet a begónia levélnyeléből, fedd le egy csepp vízzel! Mikroszkóp alatt keress kristályokat! A fedőlemez egyik szélére tegyél egy csepp 1:1 hígítású sósavat, és a másik széléhez tartott szűrőpapírcsíkkal szívasd át a fedőlemez alatt! Vizsgáld meg újra!
Feladatlap 7 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Biológia 12. osztály 1.1. Az első kísérletben keletkező szilárd anyag a kalcium-ion jelenlétét mutatja. Milyen vegyület alkotja a kivált kristályokat? 1.2. Milyen színűek és milyen alakúak a kristályok? Rajzold le! 2. 1. Hogy nevezzük a növényi sejtek kristályait? Mi a szerepük? 2.2. Hisztokémiai kimutatásnak nevezzük azt az eljárást, amikor szövettani-sejttani preparátumokon biokémiai eljárásokat alkalmaznak biogén elemek és vegyületek azonosítására, lokalizálására, egymástól való elkülönítésére. Milyen növényi szövetet vizsgáltál? 2.3. Hogyan változott meg a vöröshagyma fellevelében előforduló kristályok alakja a 2. kísérlet során? 2.4. Írd le a kalcium-oxalát kénsavval történő reakcióját! 3.1. Milyen alakú kristályokat láttál a begónia levélnyelének metszetében? 3.2. Mit figyeltél meg a sav hozzáadása után? 3.3. Melyik kalcium-vegyület a kristályok anyaga? Indokold meg a választ! 3.4. Írd le a kristály és a sósav reakcióját! Felhasznált irodalom LÉNÁRD Gábor (1987) Biológiai laboratóriumi vizsgálatok. (ötödik kiad.) Budapest, Tankönyvkiadó. pp. 83-84. PERENDY Mária (1980) Biológiai gyakorlatok kézikönyve. Budapest, Gondolat Könyvkiadó. 36. p. ÁBRA: saját ötlet alapján.
Biológia 12. osztály 8 4. Nedvességtartalom kimutatása Készítette: Tóth Anita Emlékeztető, gondolatébresztő Az élőlényekben előforduló szervetlen biogén vegyületek legnagyobb része víz. Az átlagos víztartalom 60-80 tömeg %. A víz egy része kötötten van jelen, másik része ún. szabad víz, ami egyszerű fizikai módszerekkel eltávolítható. Az élőlényekből származó biológiai anyagok nedvességtartalma tömegállandóságig történő szárítással határozható meg. A szárítás hőmérsékletén (általában 105 C-on) a víz eltávozik, a tömegveszteség adja a nedvességtartalmat, a visszamaradó rész a szárazanyag. Az exszikkátor egy laboratóriumi edény. Az alján szárítószer van, pl. kalcium-klorid. Fedele jól zár. A kiszárított anyagokat megóvja a nedvességtől. Kis nedvességtartalmú mintákat szárítani is lehet benne. Hozzávalók (eszközök, anyagok) mixer dörzsmozsár analitikai mérleg szárítóedények (vagy Petricsészék) kés szárítószekrény gyors nedvesség-meghatározó műszer gomba különböző növényi részek: pl. húsos termések, friss levelek, magvak, faág különböző állati anyagok: pl. friss hús, máj, tojás, túró Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Válassz egy vizsgálati anyagot! Késsel vágd apróra, utána mixerben aprítsd tovább, hogy a darabok ne legyenek 3 mm-nél nagyobbak! Magvakból és termésekből még a 3 mm-nél kisebbeket is zúzd össze mozsárban! 2. Mérd meg analitikai mérlegen az előzőleg kiszárított szárítóedény tömegét, a fedelével együtt, és jegyezd le! Utána tegyél bele az aprított mintából annyit, hogy vékony rétegben szétteríthető legyen benne, és a tömege 2-5 g között legyen! Tedd a szárítóedényedet a szárítószekrénybe egy megjelölt helyre a fedelét tedd mellé és tartsd ott 105 C-on legalább egy órán át! Szárítás után tedd rá a fedelét és úgy helyezd az exszikkátorba, hagyd kihűlni! Végül mérd le újra a fedelével együtt! 3. A nedvességtartalom meghatározásához addig kell ismételni az egy órás 105 C-on való szárítást, míg két mérés között a különbség legfeljebb 0,25 %. 4. Nézd meg a gyors nedvesség-meghatározó műszeren, milyen magok víztartalmát lehet vele mérni! Utána válassz a mintákból, és a műszer leírási útmutatója alapján végezd el a mérést! Jegyezd fel a leolvasott %-os értéket!
Feladatlap 9 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Biológia 12. osztály Jegyezd le a mért tömegeket! A szárítóedény tömege: M = A bemért minta és a szárítóedény együttes tömege: A = A kiszárított minta és a szárítóedény együttes tömege: B = A %-os nedvességtartalmat a következőképpen számold ki! A B N % = 100 N % = A M A többiek más mintákkal dolgoztak. Írd össze a kapott eredményeket és hasonlítsd össze a különböző növényi részek %-os nedvességtartalmát! Melyikben volt meglepően sok vagy kevés víz? Miért kell maximum 105 C-on szárítani a mintákat? Ha tömegállandóságig szárítjuk az anyagokat, vízmentesek lesznek? Írd össze a gyors nedvességmérővel mért eredményeket! Melyik a legszárazabb mag? Mi az élő sejtekben található víz biológiai jelentősége? Felhasznált irodalom LÉNÁRD Gábor (1987) Biológiai laboratóriumi vizsgálatok. (ötödik kiad.) Budapest, Tankönyvkiadó. pp. 86-87. www.uni-miskolc.hu/home/web/wwwkoh/.../1gyak_grav_i.pdf ÁBRA: saját ötlet alapján.
Biológia 12. osztály 10 5. Lipidek vizsgálata Emlékeztető, gondolatébresztő Készítette: Tóth Anita A Szudán-III a Szudán-vörös festékcsalád egyik színezéke. Vöröses-narancssárga, szagtalan por, vízben egyáltalán nem oldódik. 70 %-os etanolban oldott, telített oldata mikroszkópszínezék. Jellegzetes színűre festi a hidrolizálható lipideket. A kémiailag tiszta lecitin szobahőmérsékleten szilárd, viaszszerű, sárga színű anyag. A tojássárgájában találták meg először, de minden élő sejtben előfordul. Az emlősök sejtmembránjának kb. 18 %-a lecitin. Hozzávalók (eszközök, anyagok) 8 db kémcső, kémcsőállvány, kémcsőfogó cseppentő dörzsmozsár v. mixer vegyszeres kanál Bunsen-égő mikrotóm, beágyazó kazetta kerettel mikroszkóp tárgylemezek, fedőlemezek 3 db óraüveg (v. Petri-csésze) 2 db főzőpohár üvegbot tölcsér, szűrőpapír napraforgómag, dióbél (kukorica, lencse) zsíros darált hús, tej Szudán-III festék oldata desztillált víz 50 %-os etanol tojássárgája aceton 96 %- os etanol Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Zsírok, olajok kimutatása Mixerben aprítsd fel a vizsgált növényi részeket és a darált húst! Tegyél mindegyikből 1 cm-es magasságig négy számozott kémcsőbe, önts hozzájuk vizet kb. a kémcső harmadáig, és pár percig melegítsd! Az ötödik kémcsövet töltsd harmadáig tejjel! Mindegyik mintához tegyél 3-3 csepp Szudán-III oldatot, utána rázd össze a kémcsövek tartalmát! Néhány perc után vizsgáld meg! 2. Olajok hisztokémiai kimutatása Készíts mikrotómmal 2-2 vékony metszetet a magok és a dióbél belsejéből! A metszeteket egy óraüvegen tedd vízbe, ill. áztasd 5 percig Szudán-III oldatában! A festés nélküli, natúr metszeteket fedd le egy csepp vízzel és vizsgáld meg mikroszkóppal! Önts alkoholt egy óraüvegre, és gyors mozdulatokkal mosd ki benne a festett metszeteket, aztán fedd le egy csepp vízzel! Ismét nézd meg mikroszkóppal! 3. Lecitin vizsgálata Egy tojás sárgájának kb. ötödét tedd a főzőpohárba! Elszívó fülke alatt melegíts etanolt! Állandó keverés közben önts a sárgájához 15 cm 3 (3/4 kémcsőnyi) forró etanolt! Miután lehűlt, szűrd át egy kémcsőbe! Ha nem elég tiszta a szűrlet, ismételd meg a szűrést! Egy száraz kémcsőbe önts 2 cm 3 acetont, adj hozzá néhány csepp tiszta szűrletet! Az alkoholos kivonatból csepegtess desztillált vízbe is! A maradék szűrlethez csepegtess desztillált vizet! Figyeld meg a változásokat!
Feladatlap 11 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Biológia 12. osztály 1. Melyik vizsgált minta tartalmaz zsírt vagy olajat? Hasonlítsd össze a kémcsövek tartalmát aszerint, hogy hol helyezkedik el a festék! 2.1. Miért kellett gyorsan kimosni a festéket? 2.2. Miben különbözik a natúr és festett metszetek mikroszkópos képe? 3.1. A lipidek melyik csoportjába tartozik a lecitin? 3.2. Miért etanolt használtál kivonószerként? 3.3. Mit tapasztaltál, miután az alkoholos oldatot acetonba csepegtetted? Mi lehet a magyarázata? 3.4. A desztillált vízbe csepegtetéskor mit észleltél? Magyarázd a változást! 3.5. Mi történt, amikor az alkoholos kivonatba csepegtetted a vizet? 3.6. Magyarázd meg a lecitin oldódási sajátságait a molekulaszerkezete alapján! Felhasznált irodalom LÉNÁRD Gábor (1987) Biológiai laboratóriumi vizsgálatok. (ötödik kiad.) Budapest, Tankönyvkiadó. pp. 99-101. ÁBRA: saját ötlet alapján.
Biológia 12. osztály 12 6. Fehérjék vizsgálata Emlékeztető, gondolatébresztő Készítette: Tóth Anita Tömény salétromsavval, hevítés hatására az aromás vegyületek sárga színű nitrovegyületekké alakulnak át. A xanthos szó görögül sárgát jelent. A fehérjék aminosavainak lebontásakor keletkező karbamid hevítésekor - ammóniafejlődés mellett - biuret keletkezik. A biuret nevű vegyület és a háromnál több aminosavból álló peptidek lúgos közegben a réz-ionnal lila színű koordinációs komplexet képeznek. Hozzávalók (eszközök, anyagok) főzőpoharak, tölcsér kémcsövek, kémcsőállvány, kémcsőfogó cseppentő mixer vattacsomó, redős szűrőpapír Bunsen-égő kisméretű Erlenmeyer-lombik mérőhenger szike óraüveg tej tojásfehérje bab v. borsó, vízben duzzasztott bab tömény salétromsav desztillált víz 10-20 % -os nátrium-hidroxidoldat 1 %-os, 5 %-os réz-szulfátoldat telített konyhasó-oldat etanol kristályos réz-szulfát szalicilsav 5 %-os ólomacetát-oldat Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) Készíts fehérjeoldatot: a tojásfehérjéhez adj kb. ötszörös mennyiségű vizet, rázd jól össze, utána szűrd át tölcsérbe helyezett vattacsomón! A magokat őröld finomra a mixerben! Az őrleményt forrald néhány percig vízben, majd szűrd át redős szűrőpapíron! 1. Kimutatás xantoprotein-reakcióval Három kémcsőbe önts 2-2 cm 3 fehérjeoldatot, babőrlemény oldatát és tejet! Csepegtess mindháromba 1 cm 3 salétromsavat, majd óvatosan melegítsd színváltozásig! 2. Kimutatás biuret-reakcióval A duzzasztott magból készíts egy vastag metszetet és egy óraüvegen áztasd fél órán át 5%- os rézszulfát-oldatban! Tölts kémcsövekbe 2-2 cm 3 fehérjeoldatot, babőrlemény oldatát és tejet! Önts mindegyikhez 1 cm 3 nátrium-hidroxid-oldatot, utána színváltozásig csepegtess hozzájuk 1%-os rézszulfát-oldatot! Később öblítsd le a beáztatott magszeletet és csepegtess rá nátrium-hidroxid-oldatot! 3. Fehérjék kicsapása Tölts fel harmadáig fehérje-oldattal négy kémcsövet! Az elsőhöz önts egy kevés sóoldatot, utána adagold tovább kicsapásig! A második kémcsőbe dobj apró réz-szulfát kristályt! A harmadikhoz önts először kevés, majd kicsit több etanolt! A negyedikhez adj szalicilsavat! Mind a négy kémcső tartalmához önts vizet, és figyeld meg a változásokat! 4. Kéntartalmú aminosavak kimutatása Önts a lombikba 2 cm 3 tojásfehérje-oldatot, 5 cm 3 NaOH-oldatot, adj hozzá 2 csepp ólomacetát-oldatot! Rázd jól össze és enyhén melegítsd a lombik tartalmát! Figyeld meg a változást!
Feladatlap 13 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Biológia 12. osztály 1.1. Milyen színváltozást tapasztaltál a salétromsav hatására? Mi történt a kémcsövekben? 1.2. Tartalmaznak-e a vizsgált minták fehérjét? Van-e bennük aromás gyűrű? 1.3. Létezhet olyan fehérje, amit nem mutathatunk ki a xantoprotein-reakcióval? 2.1. Mit tapasztaltál a vizsgált anyagokban a rézszulfát-oldat hozzáadása után? 2.2. A fehérjemolekula melyik részletét mutatja ki a biuret-reakció? 2.3. Minden fehérje adja ezt a reakciót? 3.1. Mit tapasztaltál a 3. kísérlet során? 3.2. Melyik kémcsőben volt fokozatos a változás? 3.3. Hogyan változott a kémcsövek tartalma víz hozzáadása után? Magyarázd meg a jelenség okát! 3.4. Melyik esetben történt reverzibilis, ill. irreverzibilis koaguláció? A kísérletben használt anyagokon kívül milyen hatásra történne hasonló kicsapódás? 4.1. A fehérjék kéntartalma lúggal forralva kén-hidrogénné alakítható, ami ólomsókkal fekete ólomszulfid csapadékot ad. Mi történt a lombikban a melegítés hatására? Mire utal a változás? 4.2. Az aminosavak közül melyik tartalmaz ként? Felhasznált irodalom LÉNÁRD Gábor (1987) Biológiai laboratóriumi vizsgálatok. (ötödik kiad.) Budapest, Tankönyvkiadó. pp. 114-118. ÁBRA: saját ötlet alapján.
Biológia 12. osztály 14 7. Fehérjék izoelektromos pontjának meghatározása Emlékeztető, gondolatébresztő Készítette: Tóth Anita Az aminosavak savas karboxil- és bázikus amino-csoportot is tartalmaznak. A két csoport kölcsönhatása következtében negatív töltésű karboxilát- és pozitív töltésű ammónium-csoport jön létre, ionizált forma alakul ki. A kétpólusú részecskét ikerionnak nevezzük. Akárcsak az aminosavak, a peptidek és fehérjeláncok is ikerionos szerkezetűek. Vizes oldatokban, az aminosavak oldalláncától és a közeg kémhatásától függően, különböző mértékben van jelen a kation, az ikerionos forma, és az anionos forma. Egy meghatározott ph-értéken egyenlő mértékben ionizált az aminosav mindkét csoportja. Kifelé semleges, elektromos erőtérben ionvándorlás történik. Azt a ph-értéket, amelynél főként semleges formában van jelen a molekula, izoelektromos pontnak nevezzük. A fehérjék oldhatósága az izoelektromos ponton a legkisebb. Hozzávalók (eszközök, anyagok) kémcsövek kémcsőállvány biopipetta ph-mérő 1 %-os zselatin oldat 0,1 mól/dm 3 nátrium-acetát-oldat 0,1 mól/dm 3 ecetsav-oldat 1 mól/dm 3 ecetsav-oldat etanol desztillált víz Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Hat számozott kémcsőbe mérd be pipettával a táblázatban felsorolt anyagokat! A mennyiségek cm 3 -ben vannak megadva. 2. Rázd jól össze a kémcsövek tartalmát! 3. A 4. kémcsőbe, rázogatás közben annyi alkoholt adagolj pipettával, hogy rövid ideig tartó állás után kevés csapadék keletkezzen (kb. 8 cm 3 )! Olvasd le a pipettáról, pontosan mennyit adtál hozzá az alkoholból, és a többi kémcsőbe is ugyanannyit tegyél! Figyeld a zavarosodás mértékét 30 percen keresztül! 4. Amelyik kémcsőben a legnagyobb mértékű a zavarosodás, annak az elegynek a ph-ján van a zselatin izoelektromos pontja. 5. Mérd meg a ph-értékét ph-mérő műszerrel!
Feladatlap 15 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Biológia 12. osztály A zselatin tisztított fehérje, amelyet állati kollagénből részleges, savas hidrolízissel (A-típus) vagy részleges, lúgos hidrolízissel (B-típus) vagy enzimatikus hidrolízissel nyernek; az anyag a különböző típusok keveréke is lehet. Izoelektromos pontjuk különböző. Az A-típusú zselatinra a ph 6,0-9,5, a B- típusú zselatinra pedig a ph 4,7-5,6 jellemző. A zselatin fehérje-molekula α-hélixe 50-1000 aminosavból áll. Nagy mennyiségben tartalmaz glicint. Milyen oldatot képez a zselatin? Hogyan változott a zselatin fehérje harmadlagos szerkezete a vizsgálat során? Írd be a táblázatba a mért ph-értéket! Kémcső 1. 2. 3. 4. 5. 6. 0,1 mól/dm 3 nátrium-acetát-oldat 2 2 2 2 2 2 0,1 mól/dm 3 ecetsav-oldat 0,25 0,5 1 2 4 1 mól/dm 3 ecetsav-oldat 0,8 desztillált víz 3,75 3,5 3 2 3,2 1 %-os zselatin oldat 2 2 2 2 2 2 ph Mekkora a vizsgált fehérje izoelektromos pontja? Milyen típusú a zselatin? Felhasznált irodalom http://biomernok-unideb.gportal.hu/portal/biomernok-unideb/upload/650600_1286742051_08513.pdf ÁBRA: saját ötlet alapján.
Biológia 12. osztály 16 8. Enzimműködés vizsgálata - szaharóz bontása Emlékeztető, gondolatébresztő Készítette: Tóth Anita Az élesztőgomba (Saccharomyces cerevisiae) iparilag hasznosított, mint sütőélesztő, bor-, sörélesztő. A Fehling-reagens Cu 2+ -ionokat tartalmaz tartarát-komplex formájában. A gyenge oxidáló tulajdonságú Cu 2+ -ionok hatására lúgos közegben az aldehid-csoportot tartalmazó vegyületek karbonsavvá oxidálódnak. A redukált Cu + -ionok a tartaráttal nem képesek komplex vegyületet képezni, így narancsvörös Cu 2 O csapadék formájában kiválnak az oldatból. A fruktóz lúgos körülmények között glükózzá alakulhat, ez az ún. enoltautomer átrendeződés teszi lehetővé, hogy a ketózok is redukáljanak. A metilénkék bázikus festék, a sejtek savas természetű komponenseihez kötődik. A sejtfalat sötétkékre festi. A metilénkék redox indikátor is, redukált alakja színtelen. Hozzávalók (eszközök, anyagok) kémcsövek, kémcsőfogó pipetták 100 C-os vízfürdő tárgylemez, fedőlemez mikroszkóp 1 %-os glükóz-oldat 1 %-os fruktóz-oldat 10 %-os szacharóz-oldat előre elkészített élesztőkivonat Fehling-reagens (Fehling I. és Fehling II. oldat 1:1 arányú elegye, frissen készítve) metilénkék-oldat Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Élesztőkivonat készítése: 25 g élesztőt kevés kvarchomokkal és toluollal mozsárban eldörzsölünk, majd 5 órán át hűtőszekrényben állni hagyjuk. Ezután 1 %-os NaH 2 PO 4 -oldattal centrifugacsövekbe mossuk. 15 perces centrifugálás (5000 ford/perc) után a felülúszót NaH 2 PO 4 -oldattal 80 cm 3 -re egészítjük ki. 2. Mérj egy kémcsőbe 4 cm 3 szaharóz-oldatot és 2 cm 3 élesztőkivonatot, hagyd állni 20 percig! Egy másik kémcsőben 2 cm 3 élesztőkivonathoz önts metilénkék-oldatot, utána 5-10 percre tedd vízfürdőbe! További három kémcsőbe tölts 4-4 cm 3 glükóz-, fruktóz- és szaharózoldatot, majd adj hozzá 2-2 cm 3 Fehling-reagenst! Az utóbbi három kémcsövet 5 percre tedd 100 C-os vízfürdőbe! Figyeld meg a változásokat! A 20 perces várakozási idő után az első kémcső tartalmát is vizsgáld meg Fehling-reagenssel! A várakozási idő alatt a második kémcsőből, a metilénkékkel festett élesztőkivonatból cseppents tárgylemezre, fedd le, majd vizsgáld meg mikroszkóp alatt!
Feladatlap 17 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Biológia 12. osztály A szénhidrátok melyik csoportjába tartoznak a vizsgált vegyületek? Miből épül fel a szaharóz molekulája? Milyen színváltozásokat tapasztaltál a glükóz oldatban a Fehling-próba során? Melyik kémcsőben lett pozitív a Fehling-próba? Mivel magyarázod a tapasztalatokat? Milyen típusú anyagcserét folytat az élesztőgomba? Milyen sejtalkotókat lehet metilénkékkel festeni? Mit tapasztaltál, miután az élesztőkivonathoz metilénkéket adtál? Mivel magyarázod? Mit láttál a mikroszkópos vizsgálat során? Milyen alakúak az élesztő sejtjei? Hogyan helyezkednek el? mhk.sapientia.ro/www/hu/docman/.../view.html ÁBRA: saját ötlet alapján. Felhasznált irodalom
Biológia 12. osztály 18 9. Plazmolízis Emlékeztető, gondolatébresztő Készítette: Tóth Anita Az azonos ozmózisnyomású oldatokat izotóniás oldatoknak nevezzük. Ha a sejtek környezete töményebb, mint a sejtplazma, akkor hipertóniás, ha kisebb, akkor hipotóniás. Hipertóniás közegben a növényi sejtekből víz áramlik ki, a sejtplazma zsugorodik. A merev sejtfal ezt nem követi, így a sejthártya elválik a sejtfaltól. Ez először csak a sejt sarkaiban figyelhető meg. A jelenséget plazmolízisnek nevezzük. Ez általában nem teljes elszakadás, a sejtfalat és a sejthártyát vékony fonalak köthetik öszsze. Határplazmolízisről akkor beszélünk, ha a sejtfaltól való elválás éppen megkezdődik. Ilyenkor a plazmolizáló oldat koncentrációja megegyezik a sejtplazmáéval. A plazmolizálhatóság a sejt élő állapotának bizonyítéka, mert csak az élő sejthártya szemipermeábilis. Hozzávalók (eszközök, anyagok) mikroszkóp tárgylemezek fedőlemezek csipesz szike cseppentő óraüvegek szűrőpapír (esetleg papír zsebkendő) lilahagyma 10-15-20 %-os kálium-klorid-oldat 10 %-kalcium-klorid-oldat desztillált víz forró víz Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) Készíts 7 db nyúzatot a hagyma húsos allevelek homorú oldalának bőrszövetéből: vágj ki 2-3 mm-es darabkákat, és hegyes csipesszel húzd le róluk a hártyaszerű bőrszöveti réteget! 1. Az elsőt ez lesz a próba-nyúzat fedd le egy csepp desztillált vízzel és vizsgáld meg mikroszkóp alatt 100 x-os nagyítással! Rajzold le, amit láttál! 2. Két óraüvegre önts egy kevés 10 %-os os kálium-klorid- ill. kalcium-klorid-oldatot, 5 percig áztass bennük egy-egy nyúzatot, utána vizsgáld meg mikroszkóppal! Mindkét nyúzatot tedd vízbe 1-2 percre, és vizsgáld meg újra! 3. További 3 nyúzatot vizsgálj meg, egyenként! Úgy fedd le őket, hogy egy pici víz kilógjon a fedőlemez alól! A látómezőben válassz ki azonos számú sejtet (10-15 darabot) mindhárom esetben! Cseppents a fedőlemez mellé 10-15- 20 %-os kálium-klorid-oldatokat, utána szűrőpapírral szívasd át a fedőlemez alatt! Egy perc múlva számold meg, hány sejtben történt változás! (Ha szükséges, növeld az időt!) 4. Tegyél egy nyúzatot egy percre forró vízbe, aztán 5 percre 20 %-os KCl-oldatba! Vizsgáld meg mikroszkóppal!
Feladatlap 19 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Biológia 12. osztály 1. Rajzol le, amit a próba-nyúzat vizsgálata során láttál! 2.1. Milyen jelenség a plazmolízis alapja? 2.2. Mi a jelenség szerepe a növények életében? 2.3. Milyen a használt oldatok koncentrációja? 2.4. A plazmolízis lehet konvex, vagy konkáv, attól függően, hogy a plazmolizáló oldat alkálifém- vagy alkáliföldfém-ionokat tartalmaz. Milyen változást tapasztaltál a kálium-klorid- és a kalcium-klorid-oldatban áztatott nyúzatok mikroszkópos vizsgálata során? 2.5. Mit figyeltél meg, miután a plazmolizált sejteket vízbe tetted? 3. Jegyezd fel a 3. kísérletrész megfigyelései során kapott eredményeket a táblázatban! kálium-klorid oldat töménysége 5 % 10 % 15 % 20 % plazmolizált sejtek száma 4. Mit láttál a mikroszkóp alatt, amikor a forró vizes áztatás után tetted KCl-oldatba a mintát? Mi a magyarázata? Felhasznált irodalom PERENDY Mária (1980) Biológiai gyakorlatok kézikönyve. Budapest, Gondolat Könyvkiadó. pp. 26-27. www.euso.mabite.info/bioszfeladat_euso_2012.pdf ÁBRA: saját ötlet alapján.
Biológia 12. osztály 20 10. Mitótikus sejtosztódás vizsgálata Emlékeztető, gondolatébresztő Készítette: Tóth Anita A mitózis a leggyakoribb sejtosztódási forma. Megfigyelésére a növények gyökércsúcsait, ritkábban a hajtás-tenyészőcsúcsot használják. Az osztódás közben látható kromoszómák festésére többféle festéket használnak. A kármin egy természetes eredetű, vörös vagy bíborszínű festék. Kárminvörös pl. a málna termése. A kármint egy közép-amerikai kaktuszon élősködő pajzstetű (bíbortetű) szárított, megtermékenyített nőstényéből vonják ki, de előállítható szintetikusan is. Kárminnal színeznek textíliákat, kozmetikumokat, előfordul festékekben és élelmiszerekben is (E120). Ez a festékanyag sötétvörösre színezi a kromoszómákat, a sejtplazma rózsaszínű lesz tőle. Hozzávalók (eszközök, anyagok) mikroszkóp tárgylemezek, fedőlemezek óraüveg cseppentő kémcsövek, kémcsőállvány, kémcsőfogó bontótű szike csipesz vízfürdő Bunsen-égő desztillált víz 8-10 napig csíráztatott vöröshagyma ecetsavas kármin-oldat 45 %-os ecetsav-oldat Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) 1. Mikroszkópos vizsgálatnál először az objektív lencséjét a lehető legközelebb állítsd a mintához, utána nézz a szemlencsébe és az objektívet távolítva keress éles képet! Így elkerülhető, hogy a legnagyobb nagyítás esetén az objektív lencséje belenyomódjon a vizsgált mintába. 2. Csípj le néhány gyökérdarabkát a hagymáról! Önts egy kémcsőbe 2 cm 3 kármin-ecetsavat, tedd bele a gyökereket, és a kémcsövet 15 percre helyezd 70-80 C-os vízfürdőbe! Utána vedd ki a gyökérdarabkákat, és egy óraüvegre öntött ecetsav-oldatban mosd át őket! Ha túl sötét a metszet, inkább feketés-, nem barnásvörös, akkor mosd tovább, hogy eltávolítsd a felesleges festéket! Tedd a gyökereket egy tárgylemezre, és éles szikével vágj le a gyökércsúcsokból 3-4 mm-es darabkákat (legalább kettőt)! Fedd le a mintákat egy csepp ecetsavoldattal! Függőleges irányból, enyhén nyomd meg a fedőlemezt a bontótű nyelével! Vigyázz, hogy a fedőlemez ne mozduljon el! 3. Vizsgáld meg a metszetet mikroszkóppal, előbb kicsi, aztán fokozatosan egyre nagyobb nagyítással (400x)!
Feladatlap 21 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Biológia 12. osztály Mi jellemző az osztódószöveti sejtekre? Mit figyeltél meg a mikroszkópos vizsgálat során? Hol található osztódószövet a növényekben? Milyen sejtek osztódhatnak mitózissal? Milyen sejtek keletkeznek mitózissal? A mitózis melyik szakaszát figyelted meg? Láttál-e nyugalmi állapotú sejteket? Miből lehet megállapítani? Azonos nagyítás mellett, 6-8 különböző látómezőben számold meg az összes sejtet, valamint az osztódó sejteket! Jegyezd le a számokat! sejtek száma osztódó sejtek száma Számold ki az un. mitótikus index értékét! mitótikus sejtszám M i = 100 = összes sejtszám Felhasznált irodalom PERENDY Mária (1980) Biológiai gyakorlatok kézikönyve. Budapest, Gondolat Könyvkiadó. pp. 377-378. ÁBRA: saját ötlet alapján.
Biológia 12. osztály 22 11. Lebontó folyamatok vizsgálata Készítette: Tóth Anita Emlékeztető, gondolatébresztő A lebontó sejtanyagcsere-folyamatok lényege az energiatermelés, valamint kisebb molekulák keletkezése. A lebontó folyamatok során felszabaduló energia egy része kémiai energia formájában megkötődik, másik része átadódik a környezet felé hőenergia formájában. A keletkező kisebb szerves vegyületek a felépítő folyamatokhoz szükségesek. Teljes lebontás csak oxigéndús (aerob) környezetben történhet, a biológiai oxidáció során. Oxigénhiányos (anaerob) körülmények között erjedés (redukció) játszódik le. Energianyerés szempontjából a sejtlégzés kedvezőbb folyamat. A magvak csírázáshoz szükséges tartalék tápanyaga lehet keményítő, fehérje és olaj is. Hozzávalók (eszközök, anyagok) kémcsövek, kémcsőállvány cseppentő v. fecskendő egyfuratú gumidugók üvegcsövek alufólia hőmérő filctoll 4-5 napja csíráztatott magvak (borsó, búza vagy kukorica) friss meszes víz fenolftalein híg (2 %-os) nátriumhidroxid-oldat desztillált víz olaj Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) A következő kísérletek időigényesek. A laborban töltött időt ezzel kezdd, és ezzel fejezd be! 1. Tölts meg egy kémcsövet a csírázó magokkal úgy, hogy a hőmérő belehelyezhető legyen! Csomagold be két réteg alufóliába! Jegyezd fel a hőmérsékletet a munka elején és végén is! 2. Egy kémcsőbe tegyél csírázó magokat, egy másikba önts kb. 1/3-ad részéig meszes vizet! Zárd le mindkét kémcsövet átfúrt dugóval, és üvegcsővel kösd össze őket úgy, hogy a magvas legyen felül! Figyeld a változásokat! 3. Két kémcsövet tölts félig csírázó magokkal, zárd le egyfuratú dugóval! A dugóban olyan hosszú üvegcső legyen, hogy a kémcső fekvő helyzetében a magok fölé érjen és a másik vége 1-2 cm-re kiálljon (15-20 cm-es cső)! A kémcsöveket úgy kell lefektetni, hogy az üvegcsövek vízszintben legyenek. Úgy helyezd el őket, hogy ne mozoghassanak! Az egyik kémcső üvegcsövébe fecskendez néhány cseppnyi (a cső vastagságától függ) fenolftaleinnel megfestett nátrium-hidroxid-oldatot, a másikba olajat! Jelöld meg az üvegcsövön filctollal a cseppek helyét! Figyeld a csőben a folyadékok mozgását!
Feladatlap 23 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Biológia 12. osztály 1. Milyen hőmérsékleteket mértél az alufóliába csomagolt kémcsőben? Mi az estleges eltérés magyarázata? kiindulási hőmérséklet: hőmérséklet a munka végén: 2.1. Milyen változást tapasztaltál a meszes vízben? Mit mutattál ki? Írd le a meszes vízben lejátszódó kémiai reakció egyenletét! 2.2. Miért épp a leírt módon kellett összeállítani a kémcsöveket, miért nem fektethetted le? 2.3. Milyen folyamat termeli a meszes vízzel reakcióba lépő anyagot? Magyarázd a keletkezés okát! 3.1. Mi a szerepe az üvegcsőben lévő nátrium-hidroxidnak? 3.2. Mit és hogyan jelez a fenolftalein? 3.3. Merre mozdult el az üvegcsőben a NaOH-oldat cseppje és miért? 3.4. Merre mozdult az olajcsepp az üvegcsőben? Mi az oka? Felhasznált irodalom GÁL Béla (2008) Biológia 11. (ötödik kiad.) Szeged, Mozaik kiadó. ISBN 978 963 697 471 8 PERENDY Mária (1980) Biológiai gyakorlatok kézikönyve. Budapest, Gondolat Könyvkiadó. 293.p. ÁBRA: saját ötlet alapján.
Biológia 12. osztály 24 12. Klorofillok vizsgálata Emlékeztető, gondolatébresztő Készítette: Tóth Anita A kromatográfia görög eredetű szó (kromosz=szín; grafein=írni). A vékonyréteg-kromatográfia (VRK) vegyületkeverékek szétválasztására alkalmas fizikai-kémiai elválasztás-technikai módszer. A szétválasztás alapja az, hogy az egyes vegyületek különböző megoszlást mutatnak a nagy felületű álló, és egy azon átáramló mozgó fázis között. Megoszlásuk a különböző fázisokhoz való eltérő kötődésük és eltérő diffúziós tulajdonságaiktól függ. Hozzávalók (eszközök, anyagok) dörzsmozsár (vagy mixer) kvarc homok Erlenmeyer-lombikok főzőpoharak tölcsér redős szűrőpapír pipetta szeparáló-tölcsér VRK futtatókád szilikagéllel bevont VRK-lap cseppentő/kapilláris szárító olló spektrofotométer zöld levelek, fűszálak aceton futtatóelegy: aceton-petroléter 1 : 9 arányú elegye etanol Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) Illékony oldószereket használsz, nyitott ablak közelében vagy fülke alatt dolgozz! 1. Klorofill-oldat készítése: tépj apróra kb. 2 g frissen szedett füvet vagy levelet! Alaposan dörzsöld szét a mozsárban kevés homokkal, közben fokozatosan adj hozzá 25 cm 3 acetont a színanyagok kivonása céljából! A keveréket szűrd át redős szűrőpapíron Erlenmeyer-lombikba! 2. Kromatogram készítése: a szűrletből pipettával tégyél 5 cm 3 -t Erlenmeyer-lombikba, hígítsd fel 2 cm 3 desztillált vízzel, majd adj hozzá 3 cm 3 petrolétert! Rázd össze a lombik tartalmát! Utána öntsd át szeparáló-tölcsérbe, és engedd le az alsó vizes fázist egy főzőpohárba (kevés zöld oldat is átmehet)! Ceruzával jelöld meg a startpontot a VRK-lap aljától 3 cm-re, a lap közepén! A petroléteres oldatból 20-25 cseppet tegyél rá úgy, hogy minden egyes cseppentés után szárítsd meg! A lapot tedd a futtatókádba és hagyd ott, amíg a frontvonal magassága kb. 15 cm lesz! Szárítsd meg kromatogramot! 3. Klorofillok azonosítása spektrofotométeres méréssel: vágd ki ollóval a két zöld foltot a szilikagél lapból! Két kémcsőbe önts 4-4 cm 3 etanolt, és old le a foltokról a színanyagokat! Kérj segítséget a laboránstól a spektrofotométer használatához! Mérd meg a kapott oldatok abszorbanciáját spektrofotométerrel 600 és 700 nm között, 10 nm-enként (minden hullámhosszon nullázni kell etanolra)!
Feladatlap 25 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Biológia 12. osztály Milyen fizikai erők mozgatják a futtatószert és a minta vegyületeit? Mi a kromatográfia fizikai-kémiai alapja? Mitől függ, hogy az egyes vegyületek milyen mértékben kötődnek az álló és mozgó fázishoz? Diffúziós tulajdonságaik mitől függően térnek el? Milyen színekkel íródott a kapott kromatogram? Milyen színanyagokat tartalmaznak a foltok? színanyag jellemző szín klorofill-a kékeszöld klorofill-b sárgászöld karotin élénk sárga xantofill fakó sárga Jegyezd le a mért abszorbancia értékeket! (nm) 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 felső folt alsó folt A klorofill-a molekula egyik metil-csoportja helyett a klorofill-b polárosabb aldehid-csoportot tartalmaz. A két vegyületnek eltérő a fényelnyelési maximuma. A klorofill-a etanolos oldatának abszorpciós maximuma 660-670 nm. A klorofill-b molekuláé 630-640 nm. Azonosítsd a két zöld foltot a mért elnyelési maximumok alapján! Felhasznált irodalom www.ms.sapientia.ro/www/index2.php?option=com_docman&gid=604&lang=hu&task=doc_view&itemid=235 ÁBRA: saját ötlet alapján.
Biológia 12. osztály 26 13. Illóolajok vizsgálata Emlékeztető, gondolatébresztő Készítette: Tóth Anita Az illóolajok a lipidek csoportjába tartozó terpének. A mentol a borsmentaolajban fordul elő, részben szabadon, részben kötötten, észterek formájában. A vékonyréteg-kromatográfia (VRK) gyors és egyszerű elválasztás-technikai módszer. Alkalmazzák szerves anyagok kimutatására, tisztaságvizsgálatára és mennyiségi meghatározására is. Az eljáráshoz egy üveg-, fém- vagy műanyag-hordozón, vékony rétegben szétterített állófázist (pl. szilikagél) alkalmaznak, amire felviszik a vizsgálandó anyagok oldatait. A réteglapot futtatóelegybe helyezik (mozgófázis), amin a kapillaritás elve alapján halad előre a mozgófázis. Az egyes komponensek különböző mértékben kötődnek a réteglaphoz, eltérő sebességgel haladnak, ezáltal adott futtatási idő alatt eltérő utat tesznek meg. Hozzávalók (eszközök, anyagok) kémcső, kémcsőállvány pipetta, automata pipetta VRK futtatókád, VRK-lapok cseppentő/kapilláris szárító kézi reagensszóró UV-lámpa borsmentaolaj mentol metanol kloroform összehasonlító oldat: 1 mg/cm 3 -es metanolos mentol-oldat tömény kénsav Mit csinálj, mire figyelj? (megfigyelési szempontok, végrehajtás) Illékony oldószereket használsz, nyitott ablak közelében vagy fülke alatt dolgozz! 1. Tegyél egy kémcsőbe pipettával 5 cm 3 metanolt, adj hozzá automata pipettával 0,1 cm 3 borsmentaolajat! 2. Ceruzával húzz vonalat két VRK-lapon, az aljától 2 cm távolságban! Ez lesz a startvonal. 3. Csepegtess a vonalakra, a szélétől min. 2 cmrel beljebb - egymástól is kb. 2 cm távol - az egyikre a borsmentaolaj-, a másikra a mentol metanolos oldatából! Használj kapillárist, a cseppek ne legyenek nagyobbak 5 mm-nél (1µl)! 4. Szárítsd meg a lemezeket! 5. A futtatókádban kloroform és metanol 1 : 1 arányú elegye van. Állítsd bele a VRK-lapokat úgy, hogy a futtatóelegy ne érje el a foltokat, aztán gyorsan tedd rá a tetejét! Addig hagyd a kádban, amíg az elegy a lemez felső szélétől 1-2 cm-es távolságig felfut! Utána szárítsd meg, és UV-lámpa alatt jelöld be ceruzával a foltokat! 6 Permetezd be tömény kénsavval a lapokat, ez az előhívószer. Melegítsd fülke alatt! a foltok megjelenéséig! Mérd le a távolságot a startvonal és a mentol foltjai, ill. a startvonal és a borsmentaolaj kromatogramján lévő foltok között!
Feladatlap 27 FELADATLAP Mi történt? (tapasztalatok rögzítése) Biológia 12. osztály Mi a kromatográfia fizikai-kémiai alapja? Mitől függ, hogy a különböző molekulák milyen magasra futnak? Miért volt szükség előhívószerre? Mi történt a vizsgált anyagokkal a tömény kénsav hatására? A kapott kromatogram minőségi értékelése az un. retenciós faktor (R f ) alapján történik. A retenciós faktor az adott anyagra (és a futtatószerre) jellemző állandó. Két különböző minta sávja csak akkor takar azonos anyagot, ha az R f -érték (és a szín is) megegyezik. D M R f = D F D M : a minta foltjának távolsága a felcseppentés helyétől D F : az oldószerfront távolsága a felcseppentés helyétől A borsmentaolaj több mint 40 különféle vegyületből áll, 35-50 %-a mentol. Számold ki a mentol R f -értékét! Azonosítsd be a borsmentaolajos mintán a mentol foltját! Felhasznált irodalom http://biomernok-unideb.gportal.hu/portal/biomernok-unideb/upload/650600_1286742051_08513.pdf ÁBRA: saját ötlet alapján.
A laboratóriumi munka rendje 1. A laboratóriumi helyiségben a gyakorlatok alatt csak a gyakorlatvezető tanár, a laboráns, illetve a gyakorlaton résztvevő tanulók tartózkodhatnak. 2. A teremben tartózkodó valamennyi személy köteles betartani a tűzvédelmi és munkavédelmi előírásokat. 3. A gyakorlat végeztével a tanulók rendbe teszik a munkaterületüket, majd a gyakorlatvezető tanár átadja a laboránsnak a helyiséget. A csoport ezek után hagyhatja el a termet. 4. A laboratóriumot elhagyni csak bejelentés után lehet. 5. A gyakorlaton részt vevők az általuk okozott kárért anyagi felelősséget viselnek. 6. Táskák, kabátok tárolása a laboratórium előterének tanulószekrényeiben megengedett. A terembe legfeljebb a laborgyakorlathoz szükséges taneszköz hozható be. 7. A laboratóriumi foglalkozás során felmerülő problémákat (meghibásodás, baleset, rongálás, stb.) a gyakorlatvezető tanár a laborvezetőnek jelenti és szükség szerint közreműködik annak elhárításában és a jegyzőkönyv felvételében. Munkavédelmi és tűzvédelmi előírások a laboratóriumban Az alábbi előírások minden személyre vonatkoznak, akik a laboratóriumban és az előkészítő helyiségben tartózkodnak. A szabályok tudomásulvételét aláírásukkal igazolják, az azok megszegéséből eredő balesetekért az illető személyt terheli a felelősség. 1. Valamennyi tanulónak kötelező ismerni a következő eszközök helyét és működését: - Gázcsapok, vízcsapok, elektromos kapcsolók - Porraloltó készülék, vészzuhany - Elsősegélynyújtó felszerelés - Elszívó berendezések - Vegyszerek és segédanyagok 2. A gyakorlatokon kötelező egy begombolható laborköpeny viselése, melyeket a tanulók helyben vehetnek igénybe. Köpeny nélkül a munka nem kezdhető el. 3. A hosszú hajat a baleset elkerülése végett össze kell fogni. 4. A laboratóriumban étkezni tilos. 5. A tanárnak jelenteni kell, ha bármiféle rendkívüli esemény következik be (sérülés, károsodás). Bármilyen, számunkra jelentéktelen eseményt (karmolás, preparálás közben történt sérülés stb.), toxikus anyagokkal való érintkezést, balesetet, veszélyforrást (pl. meglazult foglalat, kilógó vezeték) szintén jelezni kell a tanárnak. 6. A nagyobb értékű műszerek ki/be kapcsolásához kérjük a laboráns segítségét. Ezek felsorolása a mellékletben található. 7. A maró anyagok és tömény savak/lúgok kezelése kizárólag gumikesztyűben, védőszemüvegben történhet. Ha maró anyagok kerülnek a bőrünkre, azonnal törüljük le puha ruhával, majd mossuk le bő csapvízzel. 8. Mérgező, maró folyadékok pipettázása csak dugattyús pipettával vagy pipettázó labdával történhet. 9. A kísérleti hulladékokat csak megfelelő módon és az arra kijelölt helyen szabad elhelyezni. A veszélyes hulladékokat (savakat, lúgokat, szerves oldószereket stb.) gyűjtőedényben gyűjtsük. Vegyszermaradványt ne tegyünk vissza a tárolóedénybe. 10. A gyakorlati órák alkalmával elkerülhetetlen a nyílt lánggal, melegítéssel való munka. Működési szabályzat - A gázégő begyújtásának a menete: 1; tűzveszélyes anyagok eltávolítása, 2; a kivételi hely gázcsapjának elzárása, 3; a fő gázcsap kinyitása, 4; az égő levegőszelepének szűkítése, 5; a gyufa meggyújtása, 6; a kivételi hely gázcsapjának kinyitása és a gáz meggyújtása. - A kémcsöveket szakaszosan melegítjük, az edény száját soha ne irányítsuk személyek felé. - Tűzveszélyes anyagokat ne tartsunk nyílt láng közelében. Az ilyen anyagokat tartalmazó üvegeket tartsuk lezárva, és egyszerre csak kis mennyiséget töltsünk ki. - Ne torlaszoljuk el a kijárati ajtót, és az asztalok közötti teret. - Az elektromos, 230 V-ról működő berendezéseket csak a tanár előzetes útmutatása alapján szabad használni. Ne nyúljunk elektromos berendezésekhez nedves kézzel, a felület, melyen elektromos tárgyakkal kísérletezünk, legyen mindig száraz. - Tilos bármely elektromos készülék belsejébe nyúlni, burkolatát megbontani - A meghibásodást jelentsük a gyakorlatvezető tanárnak, a készüléket pedig a hálózati csatlakozó kihúzásával áramtalanítsuk. - Esetleges tűzkeletkezés esetén a laboratóriumot a tanulók a tanár vezetésével a kijelölt menekülési útvonalon hagyhatják el. 11. Munkahelyünkön tartsunk rendet. Ha bármilyen rendellenességet tapasztalunk, azt jelentsük a gyakorlatot vezető tanárnak. Rövid emlékeztető az elsősegély-nyújtási teendőkről Vegyszerek használata mindig csak a vegyszer biztonsági adatlapja szerint történhet. Az elsősegély-nyújtási eljárásokat a gyakorlatvezető tanár végzi. Tűz vagy égési sérülés esetén - Az égő tárgyat azonnal eloltjuk alkalmas segédeszközökkel (víz, homok, porraloltó, pokróc, stb.). Elektromos tüzet vízzel nem szabad oltani. - Vízzel nem elegyedő szerves oldószerek tüzét tilos vízzel oltani! - Az égési sebet ne mossuk, ne érintsük, ne kenjük be, hanem csak száraz gézlappal fedjük be. Kisebb sérülésnél (zárt bőrfelületnél) használhatók az Irix vagy Naksol szerek. Mérgezés esetén - Ha bőrre került: száraz ruhával felitatjuk, majd bő vízzel lemossuk. - A bőrre, illetve testbe kerülő koncentrált kénsavat nem szabad vízzel lemosni, vagy hígítani, mert felforrósodik és égési sérüléseket okoz - Ha szembe jutott: bő vízzel kimossuk (szemzuhany), majd 2%- os bórsav oldattal (ha lúg került a szembe) vagy NaHCO 3 oldattal (ha sav került a szembe) öblítünk és a szemöblögető készletet használjuk. - Ha belélegezték: friss levegőre visszük a sérültet. - Ha szájüregbe jutott: a vegyszert kiköpjük, és bő vízzel öblögetünk. Sebesülés esetén - A sebet nem mossuk vízzel, hanem enyhén kivéreztetjük. - A sebet körül fertőtlenítjük a baleseti szekrényből vett alkoholos jódoldattal, majd tiszta és laza gézkötést helyezünk rá. Kisebb sérüléseknél sebtapaszt alkalmazunk. Áramütés esetén - Feszültség mentesítünk, a balesetest lefektetjük, pihentetjük és a sebeit laza gézkötéssel látjuk el. Amennyiben az áramütés a szívet is leállítaná, azonnali újraélesztésre van szükség. Értesítjük az iskolaorvost.