Растенията използват слънчева светлина по време на фотосинтеза, за да превърнат въглеродния диоксид и водата в глюкоза (захар) и кислород. Тази глюкоза има енергия, складирана в химическите си връзки, която може да се използва от други организми. Тази съхранена енергия се освобождава всеки път, когато тези химически връзки се разкъсват в метаболитни процеси като клетъчно дишане.

енергия

Клетъчното дишане е процесът, при който химичната енергия на молекулите „храна“ се освобождава и частично се улавя под формата на АТФ. Клетъчното дишане е общият термин, който описва всички метаболитни реакции, участващи в образуването на използваема енергия от разграждането на хранителните вещества. В живите организми „универсалният“ източник на енергия е аденозин трифосфат (АТФ). Въглехидратите, мазнините и протеините могат да се използват като гориво в клетъчното дишане, но най-често глюкозата се използва като пример за изследване на реакциите и свързаните пътища.

Маратонците ядат голяма чиния с тестени изделия вечер преди състезание, защото пастата е добър източник на енергия или гориво за тялото. Всички храни съдържат енергия, но количеството на потенциалната запасена енергия ще варира значително в зависимост от вида на храната. Освен това не цялата запасена енергия е достъпна за работа. Когато ядем храна, телата ни преобразуват натрупаната енергия, известна като калории, в химическа енергия, като по този начин ни позволяват да вършим работа. Калорията е количеството топлина (енергия), необходимо за повишаване на температурата на 1 грам (g) вода с 1 градус по Целзий (° C). Плътността на водата е 1 грам на милилитър (1g/ml), следователно 1 g вода е равна на 1 ml вода. Когато говорим за калорични стойности на храната, ние ги наричаме калории (обърнете внимание на главното „С“), които всъщност са килокалории. В килокалория има 1000 калории. Така че в действителност хранителен продукт, който е включен в списъка с 38 калории, има 38 000 калории. Калориите са начин за измерване на енергията, която получавате от храната, която ядете.

Точно както макароните могат да осигурят енергия на бегача за бягане на маратон, мъничко фъстъче съдържа съхранена енергия, която може да се използва за нагряване на съд с вода. За това лабораторно упражнение индиректно ще измервате количеството калории в няколко хранителни продукта с помощта на калориметър. Калориметър (калория = латински за топлина) е устройство, което измерва топлината, генерирана от химическа реакция, промяна на състоянието или образуване на разтвор. Има няколко вида калориметри, но основният акцент на всички калориметри е да изолират реакцията, за да предотвратят загубата на топлина. Ще използваме домашен калориметър, моделиран след калориметър с постоянен обем. Определен хранителен продукт ще бъде запален, домашният калориметър ще улавя топлината на горящата храна, а водата отгоре ще абсорбира топлината, като по този начин температурата (T) на водата ще се повиши. Измервайки изменението на температурата (∆T) на известен обем вода, ще можете да изчислите количеството енергия в тестваната храна

В този експеримент ще измервате количеството енергия, достъпно за използване от три вида ядки, растителен продукт. Този процес на измерване на енергията, съхранявана в храната, е известен като калориметрия.

Материали:
голяма кламер, oC термометър, консерва за безалкохолни напитки, консерва за безалкохолни напитки с отвори, изрязани отстрани, смесени ядки, кибрит, вода, електронни везни, молив и хартия, 100 ml градуиран цилиндър, калкулатор

  1. Внимателно изрежете два отвора отстрани на кутията за безалкохолно. Това ще ви послужи като опора за втората кутия за напитка, която ще съдържа вода и ще седи отгоре.

  1. Огънете кламер с голям размер, така че на единия край да може да се прикрепи гайка, а другият край да стои плоско в изрязаната кутия за безалкохолни напитки.

  1. Използвайте градуирания цилиндър за точно измерване на 100g (100ml) вода. Налейте тази вода в неразрязаната кутия за безалкохолни напитки.
  2. Поставете термометъра в неразрязаната кутия и измервайте температурата на водата след 3 минути. Запишете тази температура в таблица с данни 1.

  1. Масирайте ядката (g), която ще изгорите, и запишете тази маса в таблица с данни 1.
  2. Прикрепете гайката към огънатия край на кламера и внимателно поставете скобата и гайката в изрязаната кутия за безалкохолна напитка отдолу. Уверете се, че кутиите седят на равна, незапалима повърхност!

  1. Внимателно запалете гайката отдолу с помощта на кибрит и запишете промяната в температурата на водата, докато гайката гори (термометър в кутията по време на горене) Веднага след като гайката приключи изгарянето, запишете крайната (най-високата) температура на водата в таблица с данни 1.
  2. Измерете масата (g) на останалата гайка и запишете това в таблица с данни 1. (Масирайте изгорената гайка и кламер заедно и след това извадете масата на гайката, за да получите масата само на гайката.)
  3. Попълнете таблицата с данни1, като изчислите промяната в масата на гайката.
  4. Повторете този експеримент с другите два вида ядки .
  5. Когато и трите гайки са изгорени, завършете анализа на таблица с данни 2.

Таблица 1 - Резултати от изгарянето

Таблица 2 - Анализ на данни от ореховата калориметрия

  1. Откъде първоначално идва енергията, съхранявана в ядката?
  2. По време на какъв процес е била съхранявана тази енергия в ядката и къде конкретно е била съхранявана?
  3. Каква проста захар, произведена от растенията, е често срещан източник за складирана енергия?
  4. Коя група макромолекули ще съдържа ядката - въглехидрати, липиди или протеини?
  5. Какво е името на съхранената енергия?
  6. Дайте няколко примера за това как организмите биха използвали тази съхранена енергия.
  7. В този експеримент обсъдете какво се е случило с енергията, съхранявана в ядката.
  8. Защо крайната маса на гайката беше по-малка от първоначалната маса на гайката? (Не забравяйте, че материята не може да бъде унищожена при химична реакция.)