Учебное пособие, Царев. Практикум по дисциплине Основы микробиологии. Предназначено для бакалавров направления 18. 03. 02 Энерго и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии
 Скачать 2.32 Mb.
|
|
ТЕМА 3.ВИТАМИНЫ Лабораторная работа № 5. Определение содержания аскорбиновой кислоты Оборудование и реактивы:химические стаканы на 100 мл – 2 шт., микробюретка, пипетка на 10 мл, пробирки, аскорбиновая кислота (витаминный препарат), индикатор 2,6 дихлориндофенол, 3% раствор перекиси водорода, 2%, 10% растворы соляной кислоты, 1% раствор крахмала, 0,01 н. раствор йода. Опыт 1. Качественная реакция на витамин С Определение витамина С производят или в растворе аскорбиновой кислоты или соке, полученном из картофеля, моркови, капусты. Ход работы Для получения сока исследуемый растительный материал пропускают через мясорубку и полученную массу отжимают через полотно. Полученный сок повторно фильтруют через марлю. В две пробирки наливают по 2 мл 124 исследуемого раствора. В одну из пробирок добавляют несколько капель 3% раствора перекиси водорода и содержимое пробирки нагревают, для разрушения витамина С. Добавляют в обе пробирки по 2 капли 10% раствора соляной кислоты и по каплям раствор натриевой соли 2,6 - дихлориндофенола. Реакция с раствором натриевой соли 2,6 – дихлориндофенолом основывается на способности аскорбиновой кислоты в результате взаимодействия образовывать дегидроаскорбиновую кислоту. Схема: Отметьте окраску раствора в обеих пробирках как влияет витамин С на окрашивание красителя? Опыт 2. Количественное определение витамина С Растворить в 100мл 2% соляной кислоты 10 –20 мл аскорбиновой кислоты (витаминный препарат) предварительно растерев в порошок. После этого влить в химический стакан точно 10 мл приготовленного раствора аскорбиновой кислоты, 10 капель 1% раствора крахмала и оттитровать из микробюретки 0,01 н. раствором йода в йодистом калии до неисчезающей в течение 10 с. синей окраски. Вычислить содержание аскорбиновой кислоты в полученном растворе, учитывая, что 1 мл раствора йода окисляет 0, 88 мг аскорбиновой кислоты. 125 Расчетно-графические задания 1. Напишите формулы трех витамеров: пиридоксола, пиридоксаля, пиридоксамина ( витамин В 6 ). 2. Напишите уравнения реакций (с использованием структурных формул): а) ретинол → ретиналь; б) аскорбиновая кислота → дегидроаскорбиновая кислота; в) никотиновая кислота → никотинамид; г) β-каротин → 2-ретинол (витамин А 1 ). 3. Нарисуйте схему синтеза родопсина с участием витамина А. 4. Напишите формулу цианокобаламина (витамин В 12 ). ТЕМА 4.УГЛЕВОДЫ Лабораторная работа № 6. Реакции на углеводы Материалы: щелочной раствор сегнетовой соли; раствор 69,26 г медного купороса в 1 л воды; глюкоза; солянокислый фенилгидразин; уксуснокислый натрий; 10% раствор уксусной кислоты; сахароза; 5 н. растворы соляной кислоты и едкого натра; растворимый крахмал; концентрированная серная кислота; раствор 0,127 г йода и 0,2 г йодистого калия в 100 мл воды; углекислая медь; 25 % раствор аммиака; крепкая азотная кислота (плотность 1,4 г/мл); смесь спирта и эфира (1:1). Оборудование: два химических стакана на 100 – 200 мл и часовое стекло для его накрывания, стеклянная палочка; 10 пробирок; асбестовая сетка; микроскоп, покровное и предметное стекло; фарфоровый тигель на 20 мл. Опыт 1. Приготовление жидкости Фелинга К 3 мл щелочного раствора сегнетовой соли прилить 3 мл раствора медного купороса. Описать внешний вид полученной жидкости Фелинга. Написать уравнение реакции ее получения. 126 Опыт 2. Отношение моносахаридов к жидкости Фелинга К 1 мл 0,15% раствора глюкозы в пробирке прилить около 2 мл жидкости Фелинга. Нагреть раствор до кипения и кипятить 1 минуту. Отметить эффект, приводя уравнение реакции. Опыт 3. Получение озазона глюкозы В пробирку всыпать около 0,1 мл глюкозы, 0,3 мл солянокислого фенилгидразина, 0,5 мл уксуснокислого натрия и влить 5 капель 10% раствора уксусной кислоты. Все это растворить в 5 –7 мл воды. Пробирку погрузить в кипящую водяную баню, где держать до образования массы желтых кристаллов. На это требуется 15 – 20 минут. Описать эффект, рассмотреть форму кристаллов под микроскопом и написать уравнение реакции. Какая форма кристаллов озазона получилась бы у фруктозы, маннозы, галактозы? Опыт 4. Отношение сложных сахаров к жидкости Фелинга Налить в пробирку 1 мл 0,15 % раствора сахарозы. Прибавить 2 мл жидкости Фелинга. Смесь нагреть и кипятить 1 минуту, не более. Отметить и объяснить эффект. Опыт 5. Гидролиз сложных сахаров Эту работу выполнять, только проделав предыдущую работу! В пробирку налить 1 мл 0,15% раствора сахарозы и 3 капли 5н. раствора соляной кислоты. Смесь нагреть до кипения, сейчас же охладить, влить в нее 3 капли 5н. раствора едкого натра, 1 мл жидкости Фелинга, довести до кипения и кипятить 1 минуту. Отметить эффект, объяснить его уравнениями реакций, сравнить с эффектом предыдущего опыта, объяснить разницу. 127 Опыт 6. Гидролиз крахмала В стакан налить 20 мл 1% раствора крахмала и 6 капель концентрированной серной кислоты, накрыть ее часовым стеклом и содержимое кипятить. Через каждые 10 минут отбирать пипеткой в чистую пробирку по 1 мл раствора. Пробу охладить и добавить к ней 1-2 капли раствора йода. Так продолжить до тех пор, пока проба с йодом окажется отрицательной. Описать результаты и объяснить их. Написать уравнение соответствующих реакций. Сравнить этот химический гидролиз с биохимическим. К 3 – 5 мл 1% раствора крахмала в пробирке добавить равное количество собственной слюны, зажать пробирку в кулаке (для нагревания), через каждые 5 минут отбирать приблизительно по 1 мл для реакций с йодом. Отметить эффект, объяснить его, сравнить скорость биохимического (ферментативного) гидролиза с химическим. Написать уравнение реакции ферментативного гидролиза крахмала. Какой фермент здесь действовал (его название)? Опыт 7. Растворение клетчатки в реактиве Швейцера В стакан поместить около 0,5 г углекислой меди и 5-6 мл 25 % раствора аммиака. Получается темно-синий раствор (реактив Швейцера). В него бросить кусочки ваты и размешать стеклянной палочкой. Должен получиться густой раствор (темно-синий кисель). Не вынимая палочки, но прекратив помешивание, прилить к нему 10% раствор соляной или серной кислоты до явно кислой реакции. Если теперь вынуть стеклянную палочку из стакана, с ней вместе вынется прозрачный мешочек, наполненный синим густым раствором. Объяснить эффект, какое практическое значение имеет эта реакция? Какова формула медноаммиачного шелка? Вата может не раствориться, если раствор аммиака будет недостаточно крепким, в таком 128 случае надо, погрузив цилиндр с аммиаком в лед или снег, насытить его аммиаком, который можно получить, подщелачивая и кипятя имеющийся раствор аммиака или раствор углекислого аммония. Опыт 8. Получение коллодия В сухой цилиндр на 10 мл влить 4 мл концентрированной серной и 2 мл концентрированной азотной кислоты (уд.в.1,4). Слегка разогревшуюся смесь перелить в маленький фарфоровый тигель, поместить сюда пучок ваты и с помощью палочки добиться, чтобы он весь был смочен нитрующей смесью. Выдержать так около 10 – 20 мин, слить избыток нитрующей смеси, промыть коллоидную вату 2 -3 раза водой, каждый раз отжимая ее палочкой. Затем досуха отжать вату между двумя листами фильтровальной бумаги, вытереть тигелек, бросить туда вату и налить немного смеси спирта и концентрированной серной кислоты (2 : 1) до образования густого раствора. Если этот раствор вылить на стекло, то после испарения растворителя образуется тонкая коллодийная пленка. Написать уравнение реакции. ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 3 1. ОСНОВЫ ОБЩЕЙ МИКРОБИОЛОГИИ ......................................................... 8 1.1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МИКРООРГАНИЗМАХ ....................... 8 1.1.1. Положение микроорганизмов в системе живого мира. Принципы их систематики ................................................................................................ 8 1.1.2. Особенности микроорганизмов ......................................................... 10 1.2. МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫСШИХ ПРОТИСТОВ ..................................................................................................... 13 1.2.1. Структурная организация эукариотической клетки ........................ 13 1.2.2. Простейшие .......................................................................................... 14 1.2.3. Водоросли ............................................................................................ 21 1.2.4. Грибы .................................................................................................... 26 1.2.5. Другие организмы природных и сточных вод ................................. 28 1.3. МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НИЗШИХ ПРОТИСТОВ И УЛЬТРАМИКРОБОВ .......................................................... 32 1.3.1. Строение прокариотической клетки ................................................. 32 1.3.2. Бактерии ............................................................................................... 35 1.3.3. Цианобактерии .................................................................................... 40 129 1.3.4. Ультрамикробы ................................................................................... 42 1.4. ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ И МОЛЕКУЛЯРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ ............................................................................................................. 43 1.4.1. Элементный состав клетки ................................................................. 43 1.4.2. Вода....................................................................................................... 45 1.4.3. Органические компоненты клетки .................................................... 45 1.5. ФЕРМЕНТЫ ............................................................................................... 51 1.5.1. Природа ферментов и особенности ферментативного катализа .... 51 1.5.2. Структура, механизм действия и свойства ферментов ................... 54 1.5.3. Классификация ферментов ................................................................. 58 1.5.4. Кинетика ферментативных реакций ................................................. 63 1.6. МЕТАБОЛИЗМ МИКРООРГАНИЗМОВ................................................ 68 1.6.1. Общие понятия об обмене веществ и энергии ................................. 68 1.6.2. Конструктивный метаболизм ............................................................. 71 1.6.3. Типы метаболизма микроорганизмов ............................................... 78 1.6.4. Энергетический метаболизм фототрофов ........................................ 79 1.6.5. Энергетический метаболизм хемотрофов, использующих процессы брожения ........................................................................................................ 81 1.6.6. Энергетический метаболизм хемоорганотрофов, использующих процесс дыхания ............................................................................................ 87 1.6.7. Энергетический метаболизм хемолитоавтотрофов ......................... 92 1.7. РОСТ И РАЗВИТИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ ........................................ 94 1.7.1 . Общие представления о росте и развитии микроорганизмов ....... 94 1.7.2. Закономерности роста и развития микробной культуры ................ 96 1.7.3. Влияние лимитирующих факторов на скорость роста .................. 100 1.8. МИКРООРГАНИЗМЫ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА ........................... 102 1.8.1. Взаимосвязь микроорганизмов с окружающей средой ................. 102 1.8.2. Влияние физических факторов внешней среды на микроорганизмы ....................................................................................................................... 103 1.8.3. Влияние химических факторов внешней среды на микроорганизмы ....................................................................................................................... 106 2. Лабораторный практикум по дисциплине «Основы микробиологии» ...... 110 Тема 1. БЕЛКИ .................................................................................................... 110 Лабораторная работа № 1. Реакция на белки по осаждению .................... 110 Опыт 1. Высаливание белков сернокислым аммонием .......................... 111 Опыт 2. Высаливание белков хлористым натрием и сернокислым магнием ........................................................................................................ 111 Опыт 3. Свертывание белков при нагревании ......................................... 112 Опыт 4. Осаждение белков солями тяжелых металлов ........................... 113 Лабораторная работа № 2. Цветные реакции на белки .............................. 113 Опыт 1. Реакция с азотно-ртутным реактивом (реакция Миллона) ..... 114 Опыт 2. Ксантопротеиновая реакция белков ......................................... 114 Опыт 3. Биуретовая реакция ...................................................................... 115 Опыт 4. Нингидриновая реакция ............................................................... 116 130 Лабораторная работа № 3. Определение аминного азота медным способом ........................................................................................................................... 117 Расчетно-графические задания .................................................................. 119 ТЕМА 2. ФЕРМЕНТЫ ........................................................................................ 120 Лабораторная работа № 4. Действие ферментов ......................................... 120 Опыт 1. Приготовление разбавленной слюны ......................................... 120 Опыт 2. Гидролиз крахмала под действием амилазы слюны ................. 121 Опыт 3. Влияние температуры на активность амилазы слюны ............ 121 Опыт 4. Действие сахарозы ........................................................................ 122 Расчетно-графические задания .................................................................. 122 ТЕМА 3.ВИТАМИНЫ ...................................................................................... 123 Лабораторная работа № 5. Определение содержания аскорбиновой кислоты ............................................................................................................. 123 Опыт 1. Качественная реакция на витамин С .......................................... 123 Опыт 2. Количественное определение витамина С ................................. 124 Расчетно-графические задания .................................................................. 125 ТЕМА 4.УГЛЕВОДЫ ........................................................................................ 125 Лабораторная работа № 6. Реакции на углеводы ........................................ 125 Опыт 1. Приготовление жидкости Фелинга ............................................. 125 Опыт 2. Отношение моносахаридов к жидкости Фелинга ..................... 126 Опыт 3. Получение озазона глюкозы ........................................................ 126 Опыт 4. Отношение сложных сахаров к жидкости Фелинга .................. 126 Опыт 5. Гидролиз сложных сахаров ......................................................... 126 Опыт 6. Гидролиз крахмала ....................................................................... 127 Опыт 7. Растворение клетчатки в реактиве Швейцера ........................... 127 Опыт 8. Получение коллодия ..................................................................... 128 ОГЛАВЛЕНИЕ .................................................................................................... 128 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................... 131 131 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Емцев, В.Т. Микробиология: учеб. для бакалавров: учеб. для вузов по направлениям и специальностям агроном. Образования/ В.Т. Емцев.- 8-е изд., испр. и доп. - М. : Юрайт, 2014. - 446 с. 2. Жарикова, Г.Г. Микробиология продовольственных товаров. Санитария и гигиена : учеб. для вузов по спец. "Товароведение и экспертиза товаров"/ Г.Г. Жарикова.- 3-е изд., стер. - М.: Академия, 2008. - 301 с. 3. Егорова, Т.А. Основы биотехнологии : учеб. пособие для вузов по специальности "Биология" / Т.А. Егорова.- 2-е изд., стер..- М.: Академия, 2005.- 208 с. 4. Агеева, Е.С. Общая биология и микробиология: лаб. практикум/ Е.С. Агеева, Иван. гос. хим.-технол. ун-т. - Иваново, 2013. - 101 с. 5. Кустова, Т.П. Введение в биотехнологию: учеб. пособие для студентов 4 курса биолого-хим. фак. / Т.П. Кустова, Иван. гос. ун-т.- Иваново: ИГУ, 2007. - 138 с. 6. Гусев, М.В. Микробиология/ М.В. Гусев, Л.А. Минеева.- М.: Академия, 2007. – 464с. 7. Арефьева, О.А. Микробиология: метод. указания к лабораторным работам Часть 1/ О.А. Арефьева, А.А. Ерошкина. – Саратов: СГТУ, 2007. – 27с. 8. Арефьева, О.А. Микробиология: метод. указания к лабораторным работам Часть 2/ О.А. Арефьева, А.А. Ерошкина. – Саратов: СГТУ, 2007. – 27с. 9. Сироткин, А.С. Агрегация микроорганизмов: флоккулы. Биопленки, микробные гранулы/ А.С. Сироткин.– Казань: Из-во «Фен» АНРТ, 2007. - 160 с. 10. Основы биотехнологии: учебно-методическое пособие / [А.С. Сироткин и др.]; казан. Гос. Технол. Ун-т. Казань, 2006. -100с. 11. Экология микроорганизмов / [А.И.Нетрусов и др.]; Изд. центр «Академия». – 2004. – 236 с. 132 12. Шлегель, Г. Общая микробиология/ Г. Шлегель; пер. с нем.- М.: Мир, 1997. 13. Стейниер, Р. Мир микробов. В 3 т./ Р. Стейниер, Э. Эдельберг, Дж. Мингрем.- М., 1979.- 330 с. 14. Перт, С.Д. Основы культивирования организмов и клеток/ С.Д. Перт.- М.: Мир, 1978. 15. Грин, Н. Биология (3 тома)/ Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор.- М.: Мир, 1996. 16. Методы общей бактериологии. В 3 т./ под ред. Герхардта. М.: Мир, 1984. 17. Определитель бактерий Берджи. В 2 т.- 9-е издание. М.: Мир. 1997. -280с. 18. Земсков, М.В. Основы общей микробиологи и вирусологии/ М.В. Земсков.- М.: Изд- во «Колос», 1972.– 286с. 19. Бухарин, О.В. Патогенные бактерии в природных экосистемах/ О.В. Бухарин, В.Ю. Литвин.- Екатеринбург, 1997. – 268 с. 20. Роуз, Э. Химическая микробиология/ Э. Роуз.- М.: Мир, 1971. – 286 с. 133 Учебное издание Царев Юрий Валерьевич Тростин Александр Николаевич Царева Софья Александровна ОСНОВЫ МИКРОБИОЛОГИИ Учебно- методическое пособие Редактор В.Л. Родичева Подписано в печать 25.05.2016 Формат 60х84 1/16. Бумага писчая. Печать плоская. Усл. печ. л. 7,91, Уч. -изд. л. 8,77. Тираж 50 экз. Заказ ФГБОУ ВО «Ивановский государственный химико-технологический университет» Отпечатано на полиграфическом оборудовании кафедры экономики и финансов ФГБОУ ВО «ИГХТУ» 153000, г. Иваново, пр. Шереметевский, 7 |