Tag Archives: kemiallinen reaktio

Maidon proteiinien selvittäminen

|

Välineet

  • 100 ml mittalasi
  • 100 ml keittopullo
  • 2 x 100 ml dekantterilasi
  • suppilo
  • suodatinpaperi
  • kaasupoltin tai keittolevy lämmittämiseen

Aineet

  • maito
  • etikka (n. 10%, esim. väkiviinaetikka)
  • 10% natriumhydroksidilious
  • laimea kuparisulfaattiliuos

Mittaa 50 ml maitoa 100 ml keittopulloon ja lämmitä maito vesihauteessa 40-asteiseksi. Lisää tämän jälkeen liuokseen etikkaa tipoittain, kunnes maito saostuu.

Anna seoksen jäähtyä ja suodata se sitten suodatinpaperin läpi dekantterilasiin. Tee heralle (suodatinpaperin läpi tullut neste) ja suodatinpaperiin juustomassalle valkuaisaineen osoitusreaktio.

Juustomassaa käytetään juustojen valmistukseen: yleensä yhtä juustokiloa varten tarvitaan noin kymmenen litraa maitoa. Samantyyppistä reaktiota käytetään hyödyksi juuston valmistuksessa, mutta silloin etikan korvaa usein juoksute, joka tehty esimerkiksi sian mahalaukusta. Mitä tarkemmin hera poistetaan juustomassasta, sitä kovempi juustoja valmistetaan. Heraa käytetään muun muassa vasikkojen juottorehun valmistukseen.

Maahengityksen mittaaminen

|

Välineet:

– tiiviitä näytepurkkeja (hillopurkit käyvät paremman puutteessa)
– lääkemittoja tai vastaavia pieniä läpinäkyviä astioita

Aineet:

– maaperänäytteitä
– bromitymolisininen-liuosta

Maaperänäytteitä kannattaa kerätä erilaisista ympäristöistä ja erilaisista maaperistä, esimerkiksi pellolta, hiekasta, kompostista, metsän karikkeesta ja niin edelleen.

Maaperänäytteet kerätään niin, että purkit ovat noin puolillaan. Purkin keskelle asetetaan tukevasti lääkemitta, jossa on bromitymolisininen-liuosta. Purkki suljetaan ilmatiiviisti ja annetaan olla 3-5 päivää. Tämän jälkeen lääkemitat voi ottaa pois purkeista.

Bromitymolisininen on emäksissä pH:ssa sininen ja happamassa pH:ssa keltainen. Kun maaperänäytteistä vapautuu hiilidioksidia soluhengityksen takia, se liukenee veteen, jonka pH laskee. Näin ollen mitä alempi pH, sitä voimakkaampi maahengitys. Mitä enemmän maaperässä on hajottajia, sitä keltaisemmaksi väri muuttuu.

Periaatteessa tutkimuksen voi suorittaa myös luonnossa, jos haluaa autenttisempia tuloksia. Tällöin pitää huolehtia siitä, että maaperä suljetaan mahdollisimman hyvin ilmatiiviiksi kammion sisälle. Tutkimus pitää suorittaa alueella, jossa mittausta ei häiritä ja mieluiten varjossa, jotta kammion lämpötila ei nouse liian korkeaksi.

Soluhengityksen osoittaminen

|

Välineet:
– kaksi keittopulloa ja
– keittopulloihin ilmatiiviit korkit, joiden välillä on kumiletku

Aineet:
– bromitymolinsininen tai
– kalsiumhydroksidiliuos

Hiilidioksidin muodostuminen voidaan osoittaa esimerkiksi veden hiilidioksidipitoisuuden ja siten pH:n muutoksella tai kemiallisilla reaktioilla. Bromitymolinen sininen on kätevä indikaattori, koska se on muuttaa väriään lähellä neutraalia pH:ta. Emäksisessä se on väriltään sininen ja happamassa keltainen. Kalsiumhydroksidiliuos muodostaa hiilidioksidin kanssa sakkaa, jonka syntyminen voidaan havaita.

Näin voidaan tarkkailla, miten toisessa keittopullossa tapahtuu soluhengitys. Koeasetelma mahdollistaa esimerkiksi kasvien hiilidioksidin muodostamisen osoittamisen. Rakennetaan kaksi koeasetelmaa: asetaan molempiin toiseen keittopulloon indikaattori ja toiseen vettä, jossa on vesikasvi. Toinen kasvin sisältävistä keittopulloista peitetään valoa läpäisemättömäksi. Vertaillaan hiilidioksidin muodostumista.

Myös suoraan veteen, johon on lisätty bromitymolinsinistä, voidaan laittaa soluhengittäviä kasveja. Esimerkiksi elävät herneet alkavat liuoksessa käyttää happea ja tuottaa hiilidioksidia, jolloin nesteen väri vaihtuu.

Katalaasi-entsyymin toiminta

|

Välineet:
– koeputkiteline
– 5 koeputkea
– 4 muovipipettiä
– lasisauva
– maalarinteippiä ja tussia
– 250 ml dekanterilasi
– pH-indikaattoripaperi
– pinsetit
– lämpömittari
– kiehuva ja jääkylmä vesihaude

Aineet:
– katalaasia sisältävää ainetta, kuten maksa tai hiivaliuos
– vetyperoksidia
– suolahappoa (1M)
– natriumhydroksidia (10%)
– jäitä

 

Numeroi putket 1-6 ja laita ne koeputkitelineeseen. Jaa annettu katalaasia sisältävä aine (maksan palanen, hiivaliuosta noin 5ml, tms.) putkiin.

Valmistele eri käsittelyt:
– putki 1 toimii kontrollinäytteenä – sille ei tehdä mitään
– putkeen 2 laitetaan kaksinkertainen annos maksaa / hiivaliuosta
– putki 3 laitetaan jääkylmään vesihauteeseen
– putki 4 laitetaan kiehuvaan vesihauteeseen viiden minuutin ajaksi
– putkeen 5 lisätään kymmenen tippaa suolahappoa
– putkeen 6 lisätään kymmenen tippaa natriumhydroksidia.

Tämän jälkeen lisää putkeen 1 vetyperoksidia 2 ml ja sekoita. Seuraa reaktiota ja kirjaa havainnot ylös. Mittaa kokeen aikana putken lämpö: onko se korkeampi vai matalampi kuin alussa? Toista sama jokaisella putkella, niin että vertaat reaktioiden voimakkuuta ensimmäiseen putkeen.

Maksan tai hiivan sisältämä katalaasi-entsyymi hajoittaa vetyperoksidin vedeksi ja hapeksi:

2 H2O2 —-> 2 H2O + O2

Reaktion nopeus riippuu useista tekijöistä, joita tässä kokeessa testattiin: pH, lämpötila, entsyymin määrä ja hajotettavan aineen määrä kaikki vaikuttavat reaktion nopeuteen.

Mieti minkälaisen tutkimuksen voit tehdä tämän työn pohjalta. Miten selvittäisit miten pH, lämpötila, entsyymin määrä tai vetyperoksidin määrä vaikuttavat reaktion nopeuteen?

Kuluuko entsyymi reaktiossa? Miten voit testata tämän kokeellisesti?

Kasvit: Fotosynteesi TV

|
Lähde: Lappalainen, A. 2003. Biologianoppiminen 2000-luvulla. Osa 1. Harjoitustöitä. Helsingin yliopiston opettajakoulutuslaitos.
Tarvikkeet:
–          Elodean eli vesiruton (tai muun vesikasvin) oksa
–          iso koeputki
–          kirkas pöytälamppu
–          hiilihapollista kivennäisvettä
Tee näin:
  • Täytä koeputki vedellä ja lisää siihen hiukan kivennäisvettä hiilidioksidipitoisuuden parantamiseksi.
  • Katkaise vesirutosta pala versoa ja upota se koeputkeen niin, ettei se pääse kellumaan ja katkaisu pinta ylöspäin.
  • Valaisee koeputkea lampulla ja tee havaintoja.
Tuloksia:
Verson katkaisupinnasta alkaa nousta kaasukuplia. Valon määrää säätelemällä voidaan vaikuttaa kuplien määrään. Kuplat ovat yhteyttämisessä vapautuvaa happea. Kuplien vapautumisen nopeus on yhteydessä yhteyttämisen voimakkuuteen.
Tehtävän taustaa:

Tehtävässä havainnoidaan yksi yhteyttämisen seurauksista ja tehdään yhteyttämiseen liittyviä omia tutkimuksia. Tässä tehtävässä valon määrä on rajoittava tekijä ja sitä säätelemällä voidaan tehdä erilaisia havaintoja.

Pieneliöt: Ruuan säilytystapoja

|

Lähde: Pekka Hannula, Päivö Somerma, Kurt Fagersted & Kielo Haahtela. 2006. Biologia 5 – Bioteknologia. Haahtela –kehitys Oy

Mitä tarvitaan:
–      Koeputkia (tai esim. lasipurkkeja)
–      Raaka-aineita (lisäaineettomia ja mahdollisimman käsittelemättömiä, esim. hedelmiä, lihaa, kalaa, vihanneksia, mehua tms.)
–      Tussi / teippiä astioiden merkitsemiseen
–      Materiaalia ruuan käsittelyyn, esimerkiksi:
    • Sokeria
    • Suolaa
    • Viinietikkaa tai muuta hapanta liuosta
    • Minigrippussi
    • Muovikelmua astioiden suojaamiseen
    • Vettä
    • Jääkaappi
    • Keittolevy ja kattila / kaasukeitin ja kuumennusta kestävä astia
Miten tehdään:
  1. Jaa raaka-ainenäyte esim. kuuteen koeputkeen / minigrip-pussiin / muuhun astiaan. Numeroi astiat.
  2. Käsittele eri putkissa olevaa ruokaa taulukoissa olevien esimerkkien mukaan. Voit myös itse keksiä omia säilyvyyttä parantavia käsittelytapoja.
  3. Tee arvio siitä, kuinka paljon pieneliöitä kullakin tavalla käsitellyssä näytteessä on seuraavalla oppitunnilla.
  4. Tarkista näytteen tila seuraavalla oppitunnilla ja vertaile tulosta arvoihin. Vertaile myös eri käsittelytapoja keskenään. Mitkä käsittelytavoista ovat järkeviä elintarvikkeen maun kannalta?
Mikä on työn idea:
Pieneliöiden lisääntymistä ruuassa voidaan estää heikentämällä niiden elinolosuhteita esimerkiksi lämpötilaa laskemalla. Myös korkea suola- tai sokeripitoisuus ja happaman säilöntäliuoksen alhainen pH hidastavat lisääntymistä. Useiden pieneliöiden aineenvaihdunta päättyy, kun pH laskee alle neutraalin. Myös hapettomat olosuhteet estävät happea käyttävien mikrobien toimintaa. Monet kaupoissa myytävät lihatuotteet on tämän vuoksi säilötty hapettomiin hiilidioksidikaasua sisältäviin pakkauksiin.
Pieneliöt voidaan myös tappaa elintarvikkeesta ja estää sen jälkeen uusien pieneliöiden pääsy elintarvikkeeseen. Esimerkiksi nestemäisen elintarvikkeen kuumentaminen riittävän korkeaksi tappaa useimmat pieneliöt. Tällöin myös säilöntäastiaa on kuumennettava, jotta myös siinä olevat pieneliöt kuolisivat. Tavallisia kuumennus -menetelmiä ovat pastörointi ja iskukuumennus. Pastöroinnissa neste kuumennetaan 30 minuutin ajaksi vähintään lämpötilaan 62˚C ja iskukuumennuksessa 10–20 sekunnin ajaksi lämpötilaan 140˚C.
 Esimerkkejä säilöntätavoista:
Lihanäyte
Pieneliöiden määrä
Koeputki
Säilöntä
Säilytyspaikka
Arvio
Tulos
1
–
huoneen lämpötila
2
–
jääkaappi
3
kylläinen suolaliuos
huoneen lämpötila
5
Viinietikka
huoneen lämpötila
6
Minigrippussi, josta ilma on poistettu
huoneen lämpötila
Hedelmä- / vihannesnäyte
Pieneliöiden määrä
Koeputki
Säilöntä
Säilytyspaikka
Arvio
Tulos
1
–
huoneen lämpötila
2
–
jääkaappi
3
kylläiseen sokeriliuos
huoneen lämpötila
5
Väkiviinaetikka
huoneen lämpötila
6
Minigrippussi, josta ilma on poistettu
huoneen lämpötila


Juomanäyte

Pieneliöiden määrä
Koeputki
Säilöntä
Säilytyspaikka
Arvio
Tulos
1
–
huoneen lämpötila
2
–
jääkaappi
3
kylläinen sokeriliuos
huoneen lämpötila
6
Kuumentaminen 100˚:ssa (ks. kuumennusohje)*
huoneen lämpötila
*Kuumennusohje:
Kuumenna neste 10 sekunnin ajaksi kiehuvaksi eli lämpötilaan 100˚C.
Jos kuumennat maitoa, sekoita liuosta jatkuvasti, jottei se palaisi pohjaan. Kuumenna tulitikulla myös säilöntäastian kannen sisäpuoli, jotta siinä olevat mikrobit kuolisivat.

Pieneliöt: Hiivan käyminen

|

Mitä tarvitaan:

–      0,5 l:n pulloja (esim. 4 kpl)
–      Leivinhiivaa
–      Sokeria
–      Lämpöhaude: astia ja lämmintä vettä
–      Indikaattoriliuosta (tai pieniä ilmapalloja)
–      Sinitarraa tai muovailuvahaa
–      Pillejä tai muuta putkea (1-2 pilliä / pullo riittää)
–      Pieniä purkkeja (yhtä monta kuin pullojakin)
–      Teelusikka
–      Teippiä
Miten tehdään:
1.       Mittaa 4:een muovipulloon n. 5 g hiivaa ja 1 dl vettä. Lisää pulloihin sokeria 0, 1, 2 ja 4 tl. Merkitse pulloihin niiden sokerimäärät.
2.       Sulje pullojen suut sinitarralla ja yhdistä ne pilleillä ja teipillä astioihin, joissa on saman verran indikaattoriliuosta. Sijoita hiivapullot kädenlämpöiseen lämpöhauteeseen ja seuraa miten nopeasti indikaattorin väri muuttuu kokeen aikana. Merkitse ajat muistiin kunkin pullon kohdalta. Kokeen voi tehdä myös asettamalla ilmapallot pullojen suille. Pallojen pullistuminen vastaa indikaattorin värimuutosta.
3.       Miksi väri muuttui tai pallot pullistuivat?
4.       Mistä johtuivat eri pullojen aikaerot värimuutoksessa tai pallojen pullistumisessa?
Mikä on työn idea?
Hiiva on yksisoluinen sieni, jota käytetään muun muassa taikinan kohottamiseen. Hiiva ottaa taikinasta sokeria ja happea energian tuotantoon. Energiantuotanto tapahtuu joko soluhengityksellä tai hapettomissa oloissa käymisellä. Molemmissa reaktioissa vapautuu hiilidioksidia, joka kohottaa taikinan. Reaktio on nopein lämpimässä ja silloin, kun saatavilla on runsaasti sokeria.  

 

Kasvit: Roihuavat hedelmät

|
Tarvikkeet:
–          tulitikkuja
–          kynttilä
–          sitrushedelmiä (kuten esim. appelsiini, sitruuna, satsuma tai lime)
Tee näin:
  • Suoja silmät suojalaseilla ja huolehdi myös muusta turvallisuudesta.
  • Katso ettei lähettyvillä ole herkästi syttyviä materiaaleja.
  • Sytytä kynttilä.
  • Kuori hedelmästä pala kuorta.
  • Taivuta kuoren pala, niin että ulkopuoli jää ulospäin ja purista sitä kynttilän liekin lähellä.
  • Tarkkaile mitä tapahtuu.
Tehtävän taustaa:Sitrushedelmien kuoressa on pieniä öljysoluja, joiden sisältämä öljy on helposti haihtuvaa. Kun hedelmän kuorta puristetaan, öljy vapautuu säiliöistä. Kynttilän lämpö saa öljyn höyrystymään ja höyryn syttymään, tuottaen kirkkaan leimahduksen.

Ihminen: Happohyökkäys

|

Mitä tarvitaan:

– Coca-Colaa tai muuta limonadia
– ksylitolipurukumia
– pH-paperia
– mehupillejä/pikkulusikoita tms.
– mukeja

Miten tehdään:

1. Mittaa ensin sylkesi pH-arvo kastelemalla pillin pää sylkeen ja kostuttamalla sitten pH-paperin palanen. Lue pH-arvo väriskaalalta. Kirjoita tulos taulukkoon.

2. Ota suuhun pieni määrä limonadia ja pidä sitä suussa n. 30 sekunnin ajan. Mittaa syljen pH-arvo uudelleen ja kirjaa tulos taulukkoon.
3. Pureskele ksylitolipurukumia parin minuutin ajan. Mittaa syljen pH-arvo ja kirjaa tulos taulukkoon.
Mikä on tehtävän idea:
Limonadit sisältävät ison sokerimäärän lisäksi myös paljon happoja. Esim. Coca-Colan pH arvo on lähellä 4, joka johtuu pääasiassa hiilihaposta ja fosforihaposta. Nimenomaan hapot ovat vaarallisia hampaille vahingoittaen hammaskiillettä. Ksylitoli on myös sokeria, mutta sen rakenne on sellainen, ettei kariesta aiheuttavat bakteerit voi sitä käyttää ruuakseen. Päinvastoin ksylitoli saa syljen kanssa reagoidessa aikaiseksi happojen neutraloimisen.
Esimerkkikysymyksiä:
  1. Vertaile tuloksia. Mitä huomaat?
  2. Vertaile parisi kanssa tuloksianne. Oletteko saaneet samanlaiset tulokset?
  3. Mistä mahdolliset erot johtuvat? Onko mahdollista, että tulokset voisivat olla virheellisiä? Miksi?
Syljen pH ennen koetta
Syljen pH Coca-Colan jälkeen
Syljen pH ksylitolin jälkeen

Ihminen: Missä elintarvikeissa on tärkkelystä?

|
HUOM! Ole varovainen jodin käytössä, jodi värjää sekä ihoa että vaatteita ja irtoa huonosti. Käytä vain laimeata liuosta.
Mitä tarvitaan:
–          jodiliuosta tai jodia sisältävää liuosta esim. Betadine suuvettä
–          pipetti
–          elintarvikkeita (esim. leipää, erilaisia hedelmiä, juustoa, perunaa, ym.)
–          kertakäyttölautasia
Miten tehdään:
  1. Laita pieni pala kutakin elintarviketta lautaselle ja tiputa sille 1-2 tippaa jodiliuosta.
  2. Ne elintarvikkeet, joissa on tärkkelystä värjäytyvät riippuen liuoksen vahvuudesta tummansiniseksi tai lilaksi. Muissa liuos pysyy keltaisena tai ruskeana.
Mikä on tehtävän idea:

Hiilihydraatit ovat tärkeä osa ravintoamme ja energian lähde. Tärkkelys on kasvisolujen hiilihydraattien varastomuoto. Esim. peruna tai viljan jyvät ovat melkein kokonaan tärkkelystä.

Solu: Tutki entsyymin vaikutusta

|
Tarvikkeet:
–          kennolevy
–          jodilla värjättyä keitettyä tärkkelystä
–          hammastikku
–          pikkulusikka
–          (erilaisia elintarvikkeita ja jodiliuosta)
Tee näin:
Ota pikkulusikalla hieman keitosta kennolevyn kennoon. Sylje keitokseen  ja sekoita sen jälkeen hammastikulla sylkeä keitoksen joukkoon. Huomaatko värimuutoksen alkuperäiseen verrattuna?
Voit tutkia myös tärkkelyksen olemassa oloa eri elintarvikkeissa.
Tehtävän taustaa:
* Tärkkelys
– on polysakkaridi, joka muodostuu yhteyttämisessä syntyvistä glukoosimolekyyleistä. Tärkkelys on tärkeä hiilihydraatti, jota saadaan ruuasta – esimerkiksi perunasta ja viljoista.
– tärkkelys pilkotaan elimistössä entsyymien avulla, se ei imeydy sellaisenaan. Tärkkelyksen pilkkominen alkaa suussa, mutta koska ruoka viipyy suussa lyhyen ajan, suurin osa tärkkelyksestä pilkotaan muualla ruuansulatuskanavassa.
* Entsyymit ovat solujen tuottamia biokatalyyttejä, jotka nopeuttavat eliöissä tapahtuvia kemiallisia reaktioita.

* Amylaasi on lyaasi-entsyymi, joka katkaisee kovalenttisen sidoksen ja liittää katkaistun päähän vesimolekyylin. Amylaasia erittävät sylkirauhaset ja haima.

* Tärkkelyksen osoittaminen:
Jodi ja kaliumjodidi muodostavat liuoksessa ensin polyjodidia, joka tekee voimakkaan värisen kompleksin tärkkelyksen kanssa. Polyjodidi ”sitoutuu” helix-rakenteisen amyloosiketjun sisäosaan, jolloin jodidin vuorovaikutuksessa vesimolekyylien kanssa muodostuu musteensininen väri.