Кратко описание

1 Биология 13А Лаборатория # 13: Лаборатория за хранене и храносмилане # 13 Съдържание: Очаквани резултати от обучението Въведение Храна В.

biology

Описание

Наръчник по лаборатория по биология 13А

Биология 13А Лаборатория № 13: Лаборатория за хранене и храносмилане № 13 Съдържание: • Очаквани резултати от обучението. . . • Въведение . . . . . • Хранителна химия и хранене. . . • Дейност 1: Тестване за наличие на хранителни вещества • Дейност 2: Храносмилателна система и храносмилане

Очаквани резултати от обучението В края на тази лаборатория ще можете да • изброите основните хранителни вещества, открити в храната; • описват основния химичен състав на въглехидратите, протеините, мазнините и витамините; • идентифициране на съдържанието на хранителни вещества в храните и тест за хранителни вещества в неизвестни проби; • научете частите на храносмилателната система; • обяснява функциите на основните хранителни вещества в организма.

5Lab # 13 Хранене и храносмилане

102 103 104 104 111

Фигура 13.1 Храносмилателна система

Биология 13А Наръчник на лабораторията Въведение Храна, славна храна! Движението, обработката на информация и реагирането на околната среда и поддържането на хомеостазата изискват енергия. В крайна сметка енергията се извлича от храната. Освен това храната осигурява строителен материал за клетките и тъканите. Работата на храносмилателната система е да разгражда храната и да абсорбира хранителни вещества: въглехидрати, протеини и липиди и по-малки количества витамини и минерали. По-голямата част от водата, от която се нуждаем, също идва от храната. Малко храни съчетават всичките шест хранителни вещества. Като примати, ние сме всеядни животни, приспособени да ядем голямо разнообразие от храни, за да получим пълен набор от необходими хранителни вещества. Нашата анатомия и физиология на храносмилателната система отразява еклектичната диета, за която сме пригодени. Освобождаването на хранителни вещества от храната изисква механично храносмилане, когато големи парчета се смачкват

и се смила предимно със зъби, с помощта на език и слюнка. Това увеличава повърхността на химическото храносмилане, при което храносмилателните ензими разграждат сложни големи молекули като протеини и въглехидрати до основните им компоненти (например аминокиселини и прости захари). Химическото храносмилане се извършва от много органи: например, слюнчените жлези произвеждат амилаза, ензим, който разгражда нишестета (полизахариди) до дизахариди; панкреасът и тънките черва произвеждат множество ензими, които завършват разграждането на протеини, липиди и въглехидрати до форми, използваеми от клетките. Хранителните вещества се абсорбират през лигавицата на тънките черва и след това се транспортират в тялото. Днес ще изследваме хранителните вещества в храната и ще прегледаме структурите на храносмилателната система.

Тестване на вашето разбиране: Отговорете на следните въпроси въз основа на прочетеното от вас въведение. 1. Избройте петте хранителни вещества, открити в храната. 2. Какво е всеядно животно? Как влияе фактът, че хората са всеядни, върху нашата анатомия и поведение? 3. Къде и как се случва механичното храносмилане? 4. Какви молекули са необходими за химическото храносмилане? Дайте примери за органи, които извършват химическо храносмилане.

5Lab # 13 Хранене и храносмилане

Biology 13A Lab Manual Химия и хранене на храните Въглехидратите, протеините, липидите и витамините и минералите са хранителните вещества в храната. Въглехидратите са или прости захари (монозахариди), състоящи се от единична захарна молекула като глюкоза, или дизахариди, два монозахарида, свързани заедно (например захароза или трапезна захар), или полизахариди (сложни въглехидрати), големи вериги от монозахариди. Нишестето и гликогенът са полизахариди. Те са основни източници на енергия за клетъчна работа. Общите източници на въглехидрати в диетата са хляб, зърнени храни, плодове и зеленчуци. Протеините имат многобройни функции. Те са основата за структурата на тъканите и органите; някои са способни на движение (така наречените „двигателни протеини“), докато други действат като ензими. Всички протеини са вериги от аминокиселини. Двадесет аминокиселини се комбинират и образуват хиляди различни протеини. Дванадесет аминокиселини могат да бъдат събрани в тялото, но осем трябва да бъдат получени директно от диетата. Диетичните източници на протеини включват риба, соя, месо и млечни продукти. Липидите са хидрофобни (неразтворими във вода). Те включват мазнини, масла, восъци, фосфолипиди и стероиди. Концентрирани източници на енергия, всеки грам липид има повече калории, отколкото грам протеин или въглехидрати.

5Lab # 13 Хранене и храносмилане

на плазмените мембрани и осигуряват подкрепа за ставите, сухожилията и вътрешните органи. Диетичните източници на липиди включват ядки, месо, масло и сирене и растителни масла. Въпреки че се изискват само малки количества витамини и минерали, дефицитът може да има опустошителни ефекти. Витамините помагат за контролиране на химичните реакции, като често улесняват действията на ензимите. Те са необходими за нормалния растеж и метаболизма. Тринадесет витамина са от съществено значение за здравето - четири от тях са мастноразтворими и се съхраняват в продължение на месеци в мастната тъкан; девет са водоразтворими и трябва редовно да се подменят. Минерали като калций и фосфор също се извличат от диетата и изпълняват жизненоважни функции. Витамините се набавят от голямо разнообразие от храни. Например, витамин С се получава от цитрусови плодове и домати, докато витамин В се съдържа в ядки, пълнозърнести храни и боб. Витаминните хапчета могат да допълнят диетата. Всеки витамин има специфични функции в организма, което води до специфични симптоми при липса. Първият симптом на недостиг на витамин С е умората, последвана от анемия, болки в гърба и ставите, кървене от венците и лошо зарастване на рани. С течение на времето настъпва смърт, както и съдбата на многобройни моряци, които се поддават на „скорбут“.

Biology 13A Lab Manual Тестване на вашето разбиране: Отговорете на следните въпроси въз основа на четенето си. 1. Определете монозахарид, дизахарид и полизахарид и дайте примери за всеки.

2. Кой е основният градивен елемент на протеините? Кои са хранителните източници на протеини?

3. Избройте няколко функции на липидите.

4. Какво причинява скорбут и кои са някои от симптомите му?

Дейност 1: Тестване за наличие на хранителни вещества За определяне на присъствието на хранителни вещества в храната могат да се използват прости химични тестове, използващи индикатори. Смяната на цвета на индикатора обикновено е положителен тест за наличието на определено хранително вещество. В този експеримент ще използвате няколко показателя, за да тествате за наличие на хранителни вещества в разтвори. Целта на тази лаборатория е да покаже как различните храни могат да съдържат едно, някои или всички органични съединения, които са важни за клетките. Резюме на дейностите 1. Направете хипотеза относно съдържанието на проби от храна, които вие и вашите лабораторни партньори сте донесли от дома си. 2. Тествайте всяка храна, заедно с подходящите положителни и отрицателни контроли, за протеини, монозахариди и сложни въглехидрати.

5Lab # 13 Хранене и храносмилане

Ще използваме три различни теста за идентифициране на протеини, монозахариди (глюкоза и/или фруктоза) и сложни въглехидрати (нишесте) в различни храни. Монозахаридите и нишестето са и въглехидрати. Монозахаридите са малките органични молекули, които са субединиците, използвани за изграждане на големи макромолекули на нишесте. Донесете една храна или напитка в лабораторията, която според вас съдържа едно от тези съединения като експериментална проба. Някои примери за това какво да донесете: • сок или мляко • плодове или зеленчуци • брашно, тофу или хляб • всичко, което може да се смеси с вода НЕ: • • • •

мазни храни сурови зърна или тестени изделия, или други сухи нехидратирани храни тъмно оцветени храни или напитки кисели, или кисели храни като портокалов сок

5Lab # 13 Хранене и храносмилане

Biology 13A Lab Manual Тестване на вашето разбиране: Определете следните термини и дайте пример за всеки от днешното лабораторно упражнение: 1. Макромолекула:

2. Положителен експериментален контрол:

3. Отрицателен експериментален контрол:

За да подготвите вашите проби: 1. Ако експерименталната ви проба е твърда, нарязайте или натрошете на възможно най-малки парчета, като използвате бръснач от стъклен прът, в зависимост от това кое е подходящо. Използвайте щипка проба, достатъчно малка, за да може материалът лесно да се суспендира в 1,5 ml вода и да не запълва дъното на епруветката. •

Добавете 1,5 ml дестилирана вода към вашата проба и я разбъркайте добре.

2. Ако пробата ви е течност, добавете 1,5 ml от течността в подходящата епруветка. 3. Всяка епруветка трябва да има еднакъв обем течност, независимо от вида на пробата. Част I. Идентификация на протеиновите материали: • стелаж за епруветки • епруветки • лента за етикетиране на вашите епруветки • 0,5% CuSO4 • 10% NaOH • разтвор на албумин протеин (яйчен белтък) • дестилирана вода • четири различни експериментални проби (споделяне с хората на вашата маса) Тестовите химикали, използвани в този експеримент, реагират с ковалентни връзки, които свързват аминокиселините в протеиновите вериги. В присъствието на протеин, химикалите ще се превърнат в различни нюанси на лилаво. ЗАБЕЛЕЖКА: NaOH (натриев хидроксид) е много разяждащ и ще изгори кожата ви и ще повреди дрехите ви. Работете внимателно. Ако влезете в контакт с него, уведомете инструктора и изплакнете обилно мястото с течаща вода. NaOH е съставката на продуктите за епилация като Nair. Действа чрез разтваряне на протеини, от които е направена косата. 5Lab # 13 Хранене и храносмилане

Процедура по лаборатория по биология 13А: 1. Предскажете кои органични съединения могат да съдържат експерименталните ви проби. Запишете вашите прогнози в Таблица 13.1. 2. Етикетирайте вашите епруветки от 1 до 6. 3. Пригответе пробата си, като следвате инструкциите по-горе. 4. ВНИМАТЕЛНО добавете 20 капки 10% разтвор на NaOH към всяка туба. Разклатете епруветката внимателно. Вижте инструктора за демонстрация. 5. Добавете 4 капки 0,5% CuSO4 към всяка епруветка. Разбъркайте епруветките отново. 6. Оставете епруветките да престоят на стайна температура няколко минути, докато не видите промяна на цвета в положителния контрол. 7. Запишете резултатите в таблица 13.2.

3. Подгответе вашите проби както преди. 4. Добавете 1,5 ml разтвор на Benedict към всяка епруветка, общо 3 ml. 5. Разбъркайте епруветките си, така че пробата и тази на Бенедикт да са добре смесени. Вижте инструктора за демонстрация. 6. Поставете всички епруветки едновременно във врящата водна баня за 5 минути. 7. Извадете епруветките с помощта на скобата на епруветката и запишете получения цвят. Не смесвайте епруветките отново, след като са сварени. Ако пробата ви е била твърда, обърнете внимание на промяната на цвета в непосредствена близост до пробата. Останалата част от Бенедикт може да остане синя, тъй като твърдото вещество не може да се смесва добре. 8. Запишете резултатите си в Таблица 13.3.

Част III. Идентификация на скорбяла (сложни въглехидрати) Материали: • Йоден разтвор (IKI) • Нишестена суспензия • дестилирана вода • 4 експериментални проби Йодът ще реагира с нишестето и ще премине от жълт/кафяв цвят в лилав/черен цвят. Само лилаво/черният цвят е индикация за нишесте. Процедура: 1. Номерирайте вашите епруветки. 2. Подгответе вашите проби както преди. Не забравяйте, че всяка туба трябва да има 1,5 ml течност. 3. Добавете 2-3 капки IKI към всяка туба. Разклатете тръбите си. 4. Запишете резултатите си в Таблица 13.4.

5Lab # 13 Хранене и храносмилане

Биология 13А Въпроси на лабораторното ръководство 1. Какъв е реагентът-индикатор за всяко от следните органични съединения и каква промяна в цвета ще ви каже, че органичното съединение присъства? •

2. Каква е целта на пробите, съдържащи албумин, глюкоза, фруктоза и разтвор на варено нишесте?

3. Каква е целта да се използва пробата само за вода във всеки от експериментите?

4. Пробата от захароза в теста за монозахариди също е отрицателна контрола. Защо не реагира с реактива на Бенедикт?

5. За всяка храна, която сте тествали, посочете органичните съединения, които тя съдържа.

6. Как се сравняват вашите резултати с първоначалните ви прогнози? Обяснете.

7. Въз основа на наученото от днешния експеримент, обяснете защо е важно да ядете разнообразни храни, за да подхранвате клетките си.

5Lab # 13 Хранене и храносмилане

Таблица 13.1. Преди да започнете, предскажете кои органични съединения могат да бъдат намерени във всяка от вашите проби. Цвят на експериментални проби Проба на предвидени органични съединения # 1: # 2: # 3: # 4:

Таблица 13.2. Идентифициране на протеинова туба # 1 2 3 4 5 6

Решение в тръба:

Цвят на реакцията

Наличие на протеин? (да или не)

1,5 ml разтвор на албумин 1,5 ml дестилирана вода Проба # 1: Проба # 2 Проба # 3 Проба # 4

5Lab # 13 Хранене и храносмилане

Таблица 13.3. Идентифициране на монозахаридите Цвят на реакцията преди тръба # Разтвор в тръба: Нагряване Отопление 1 2 3 4 5 6 7 8

Наличие на монозахариди? (да или не)

1,5 ml 5% разтвор на глюкоза 1,5 ml разтвор на фруктоза 1,5 ml 5% разтвор на захароза 1,5 ml дестилирана вода Проба # 1 Проба # 2 Проба # 3 Проба # 4

Таблица 13.4. Идентификация на скорбялна тръба # 1 2 3 4 5 6

Разтвор в епруветка:

Цвят на реакцията

Наличие на скорбяла? (да или не)

1,5 ml варено нишесте 1,5 ml дестилирана вода Проба # 1 Проба # 2 Проба # 3 Проба # 4

5Lab # 13 Хранене и храносмилане

Биология 13А Наръчник в лаборатория Дейност 2: Храносмилателната система и храносмилането Част 1: Части на храносмилателната система Предишният експеримент изследва някои от хранителните вещества в храната. Как се извличат хранителните вещества от храната, която ядем? В тази дейност ще проследим хапка храна през храносмилателната система и ще идентифицираме структурите, през които тя преминава. 1. Използвайте модела на торса, за да изследвате частите на системата. Започвайки от устата, следвайте въображаема хапка храна през системата. 2. На фигурата на човешката храносмилателна система (Фигура 13.2) маркирайте посочените структури: • • • • • • • • • • •

Уста Фаринкс Езофаг Стомах Тънко черво Дебело черво Ректум Черен дроб Жлъчен мехур Панкреас

Част 2: Механично храносмилане На диаграмата нарисувайте стрелка до мястото, където се случва механичното храносмилане. Какви структури участват в механичното храносмилане? Част 3: Химично смилане 1. На диаграмата обозначете местата, където се случва следното химическо смилане. • Храносмилане на въглехидрати • Храносмилане на протеини • Храносмилане на липиди 2. Какви структури участват в химичното храносмилане? Част 4: Абсорбция на хранителни вещества 1. На диаграмата поставете стрелка и маркирайте мястото, където се получава усвояването на хранителните вещества. Какви структури са включени? 2. На диаграмата поставете стрелка и маркирайте мястото, където се абсорбира повечето вода. Защо реабсорбцията на вода е важна? 5Lab # 13 Хранене и храносмилане