Lý thuyết Sinh học 10 Bài 6: Thực hành: Nhận biết một số phân tử sinh học
Chương 2: Thành phần hóa học của tế bào · Kết nối tri thức với cuộc sống
Tóm tắt lý thuyết Sinh học 10 Bài 6: Thực hành: Nhận biết một số phân tử sinh học theo chương trình SGK Kết nối tri thức với cuộc sống. Hệ thống hoá toàn bộ kiến thức trọng tâm, sơ đồ cấu trúc tế bào sinh học chuẩn xác, bảng biểu so sánh trực quan và câu hỏi củng cố có lời giải chi tiết.
Sau khi học xong phần thực hành, học sinh cần đạt được các yêu cầu sau:
- Tiến hành được thí nghiệm nhận biết các thành phần hóa học có trong tế bào như đường đơn, tinh bột, protein và lipid.
- Áp dụng được nguyên lí của các phản ứng hóa học đặc thù để nhận biết từng loại phân tử sinh học.
- Có được các kĩ năng thao tác trong phòng thí nghiệm như pha hóa chất, sử dụng các dụng cụ và đặc biệt là các kĩ thuật an toàn phòng thí nghiệm, tránh bị bỏng, hỏa hoạn, bị hóa chất bắn vào cơ thể và quần áo,…
- Glucose được nhận biết bằng phép thử Benedict. Trong phép thử này, dung dịch copper sulphate trong môi trường kiềm có màu xanh đặc trưng, khi phản ứng với glucose (đun nóng) tạo nên chất kết tủa màu đỏ gạch.
b) Quy trình thí nghiệm
- Bước 1: Hòa tan 20 g glucose vào trong nước được dung dịch glucose loãng.
- Bước 2: Trộn dung dịch glucose với dung dịch Benedict (thể tích bằng nhau) trong ống nghiệm rồi đun nóng bằng một trong hai cách sau:
(1) Đun cách thủy: Đặt ống nghiệm trong bình thủy tinh chứa nước, đun trên bếp điện hoặc trên ngọn lửa đèn cồn.
(2) Sử dụng kẹp ống nghiệm để hơ ống nghiệm trên ngọn lửa đèn cồn nhưng không để dung dịch bị đun sôi, bằng cách liên tục đưa ống nghiệm vào ngọn lửa rồi lại đưa ra ngay để làm cho dung dịch đủ nóng.
Lưu ý: Thực hiện đúng và cẩn thận từng thao tác theo hướng dẫn, tránh để xảy ra hỏa hoạn hoặc bị bỏng khi sử dụng đèn cồn.
- Bước 3: Quan sát sự thay đổi màu trong thí nghiệm: Màu của dung dịch trong ống nghiệm sẽ chuyển dần từ xanh lục sang vàng và cam rồi xuất hiện chất kết tủa dưới đáy ống nghiệm có màu đỏ gạch của copper (I) oxide (Cu2O).
Sự đổi màu trong ống nghiệm khi nhận biết glucose bằng phép thử Benedict
2. Nhận biết lipid bằng phép thử nhũ tương
a) Nguyên lí
- Lipid không tan trong nước nhưng tan trong cồn và các dung môi không phân cực như cloroform, ether, benzen,… Vì vậy, có thể nhận biết sự có mặt của lipid thông qua phép thử được gọi là phép thử nhũ tương.
b) Quy trình thí nghiệm
- Bước 1: Cho hai giọt dầu ăn vào trong ống nghiệm cùng với 5 mL cồn tuyệt đối rồi lắc mạnh cho đến khi dầu hòa tan hoàn toàn.
- Bước 2: Rót dung dịch này sang ống nghiệm chứa vài mL nước.
- Bước 3: Quan sát màu sắc trong ống nghiệm: huyền phù màu trắng sữa sẽ xuất hiện trong ống nghiệm. Các giọt huyền phù phản xạ và hấp thụ ánh sáng, làm cho dung dịch trở nên trắng như những đám mây. Nếu dung dịch cồn không chứa triglyceride thì cồn sẽ hòa tan trong nước và khi đó ánh sáng sẽ xuyên qua hỗn hợp làm cho dung dịch cồn và nước trở nên trong suốt.
3. Nhận biết protein bằng phép thử Biuret (Biuret test)
a) Nguyên lí
- Tất cả các protein đều có các liên kết peptide chứa nguyên tử nitrogen. Trong môi trường kiềm (NaOH), các hợp chất có chứa từ hai liên kết peptide trở lên phản ứng với CuSO4 tạo thành phức chất màu xanh tím, tím hoặc tím đỏ, tùy thuộc vào số lượng liên kết peptide nhiều hay ít.
- Bước 1: Cho một ít dung dịch albumin 1% hoặc một lượng nhỏ lòng trắng trứng vào ống nghiệm cùng với 5 mL dung dịch NaOH loãng.
- Bước 2: Thêm vào ống nghiệm 5 mL dung dịch CuSO4 1%.
- Bước 3: Quan sát sự thay đổi trong ống nghiệm: dung dịch sẽ chuyển dần từ màu xanh sang màu xanh tím sau vài phút.
Nhận biết protein bằng phép thử biuret
IV. Thu hoạch
Học sinh viết báo cáo thực hành theo các nội dung sau:
🌟 Em đã học (Ghi nhớ kiến thức trọng tâm)
Nguyên tắc nhận biết đường khử (glucose, fructose, maltose): dựa trên tính khử của nhóm aldehyde hoặc ketone tự do phản ứng với dung dịch Benedict (hoặc Fehling) khi đun nóng tạo kết tủa đỏ gạch của đồng(I) oxide (Cu2O).
Nguyên tắc nhận biết tinh bột: phân tử tinh bột dạng xoắn ốc tương tác bao bọc các phân tử iodine trong dung dịch I2/KI, tạo phức hợp màu xanh tím đặc trưng; phức hợp này mất màu khi đun nóng và xuất hiện trở lại khi để nguội.
Nguyên tắc nhận biết protein (phản ứng Biuret): trong môi trường kiềm (NaOH), các liên kết peptide trong phân tử protein phản ứng tạo phức chất với ion đồng (Cu2+ trong CuSO4), cho dung dịch chuyển sang màu tím hoặc tím hoa cà đặc trưng.
Nguyên tắc nhận biết lipid: dựa trên tính chất kị nước của phân tử lipid tan tốt trong dung môi hữu cơ không phân cực (như ethanol, cồn 90∘) và tạo hiện tượng nhũ tương hóa mờ đục dạng huyền phù khi pha vào nước cất, hoặc bắt màu đỏ cam với thuốc thử Sudan III.
Câu hỏi ôn tập & củng cố bài học
Nêu nguyên tắc hóa sinh của phản ứng Biuret dùng để nhận biết protein.
Phản ứng Biuret dựa trên sự tương tác giữa các ion đồng (Cu2+) trong môi trường kiềm (NaOH) với ít nhất 2 liên kết peptide (−CO−NH−) trong phân tử protein hoặc polypeptide mạch dài, tạo thành phức chất màu tím hoặc tím hoa cà đặc trưng. Phản ứng này không xảy ra với amino acid tự do hoặc dipeptide vì không đủ số lượng liên kết peptide liền kề.
Tại sao khi nhận biết đường khử bằng thuốc thử Benedict cần phải đun sôi cách thủy?
Thuốc thử Benedict chứa phức chất Cu2+ trong môi trường kiềm yếu. Ở điều kiện nhiệt độ phòng, phản ứng oxy hóa đường khử diễn ra rất chậm. Việc đun sôi cách thủy cung cấp nhiệt lượng cần thiết để hoạt hóa nhóm aldehyde (hoặc ketone tự do) của phân tử đường khử oxy hóa, khử Cu2+ màu xanh lam thành kết tủa đồng(I) oxide (Cu2O) màu đỏ gạch.
Giải thích cơ chế đổi màu của tinh bột khi tác dụng với dung dịch iodine (I2/KI).
Phân tử tinh bột (đặc biệt là amylose) có cấu trúc dạng lò xo xoắn ốc rỗng ở giữa. Khi nhỏ dung dịch iodine, các phân tử iodine chui vào trong lòng xoắn ốc này và bị giữ lại tạo thành phức chất màu xanh tím đậm. Khi đun nóng, cấu trúc lò xo bị duỗi thẳng giải phóng iodine làm mất màu xanh tím; khi để nguội, lò xo xoắn lại giữ lấy iodine thì màu xanh tím xuất hiện trở lại.
Làm thế nào để nhận biết sự có mặt của lipid trong hạt lạc (đậu phộng)?
Cách 1: Nghiền nát hạt lạc rồi chà xát lên một tờ giấy trắng mỏng, hơ nhẹ cho khô nước; phần giấy có lipid sẽ trở nên trong suốt và cho ánh sáng truyền qua. Cách 2: Nghiền hạt lạc ngâm trong cồn 90∘ để hòa tan lipid, sau đó nhỏ dịch cồn vào ống nghiệm chứa nước cất; lipid không tan trong nước sẽ tạo thành hiện tượng nhũ tương hóa mờ đục như sữa.
