Thực hành nhận biết một số phân tử sinh học
I. Yêu cầu cần đạt
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,…
II. Chuẩn bị
1. Dụng cụ, thiết bị
- Ống nghiệm các loại, bình thủy tinh chịu nhiệt, pipet, ống nhỏ giọt, đèn cồn, kẹp ống nghiệm.
2. Nguyên liệu, hóa chất
- Thuốc thử Benedict (C7H10CuNa2O15S), nước cất, cồn ethanol tuyệt đối, dung dịch sodium hydroxide loãng (NaOH 10%), hydrochloric acid (HCl), copper (II) sulphate (CuSO4.5H2O), dung dịch albumin 1%.
- Đường glucose, lòng trắng trứng, dầu ăn.
III. Cách tiến hành thí nghiệm
1. Nhận biết đường glucose
a) Nguyên lí
- 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).
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.
- Hóa chất được dùng trong phép thử này được gọi là chất thử Biuret, bao gồm hỗn hợp của dung dịch CuSO4 loãng và dung dịch NaOH hoặc KOH loãng. Có thể sử dụng dung dịch chất thử Biuret pha sẵn. Để ngăn Cu2+ phản ứng với nhóm hydroxyl (-OH) hình thành chất kết tủa, người ta thường thêm sodium citrate hoặc sodium potassium tartrate vào chất thử.
b) Quy trình thí nghiệm
- 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.
IV. Thu hoạch
Học sinh viết báo cáo thực hành theo các nội dung sau:
