Praktische opdracht Biologie Het verteringsstelsel

Transcriptie

1 Praktische opdracht Biologie Het verteringsstel Praktische-opdracht door B woorden 5 oktober ,2 19 keer beoordeeld Vak Biologie Inleiding Het verteringsstel Spijsvertering is het verteren van voed tot stoffen die door het lichaam opgenomen kunnen worden. Het spijsverteringskanaal is de weg die het voed aflegt door het lichaam. De vertering vindt plaats in het darmkanaal. Voed wordt voortgeduwd door peristaltiek. Dit ontstaat door het afwisend samentrekken van lengte en kringspieren. Het verteringsstel bestaat uit de mondholte, keelholte, slokdarm, maag, 12-vingerige darm, dunne darm, dikke darm, blinde darm en de endeldarm. In de mondholte zorgt het gebit ervoor dat het oppervlakte van de voedbrij groter wordt zodat er meer enzymen op kunnen inwerken. De speekklieren in de mond geven slijm af als smeermiddel. Speek bevat het enzym amylase. Dit splitst zetmeel in de disacharide maltose. Uiteindelijk zal maltose omgezet worden in glucose. In het zetmeelmolecuul wordt de binding tussen een C-atoom en een O-atoom tussen twee C 6 groepen verbroken middels hydrolyse. Het brokstuk van twee C 6 groepen is maltose. Zetmeel bestaat uit amylose en amylopectine. Beide bestaan uit glucosemoleculen die zijn gekoppeld. Amylose is de niet vertakte vorm van zetmeel die bestaat uit spiraalvormige moleculen. Bij amylopectine bestaan de moleculen uit veel korte spiralen. Een vierde van het zetmeel bestaat uit amylose. Amylose geeft met jodium een blauwe kleur, amylopectine een bruinviolette kleur. Dit komt door de bouw van de moleculen. De lichtabsorptie is afhankelijk van de hoeveelheid jodium in de spiralen. Ondanks de grotere hoeveelheid amylopectine overheerst de blauwe kleur door de intensiteit. Amylase heeft een ph-optimum van 6,6. Amylase past hydrolyse toe wat betekent dat het watermoleculen opneemt. Watermoleculen splitsen zich in een H + ion en een OH ion. Beide ionen binden zich aan een brokstuk van het substraat. Er zijn drie soorten amylase: α-amylase, β-amylase en γ-amylase. In de keelholte zorgt de huig ervoor dat de neusholte afgesloten wordt. Het strotklepje zorgt ervoor dat er geen voed in de luchtpijp terecht komt. De slokdarm verplaatst het voed van de keelholte naar de maag. De maag trekt samen waardoor het eten fijngemalen wordt. In de maag zitten maagsapklieren die maagsap (water, zoutzuur, enzym pepsinogeen) produceren. Pepsinogeen is een inactieve vorm van het enzym peptase. Het wordt geactiveerd tot pepsine onder invloed van zoutzuur. Peptase zorgt ervoor dat eiwitten omgezet kunnen worden in kortere polypeptiden. De productie van maagsap wordt geregeld door het hormoon gastrine. Door het zoutzuur is er een sterk zuur milieu in de maag waardoor bacteriën gedood worden. Als gevolg van de daling van de ph wordt het meegekomen amylase onwerkzaam. De maag zorgt ook voor absorptie van alcohol en aspirine. De slijmwand in de maag zorgt voor bescherming van de maagwand. Pagina 1 van 9

2 De maagportier is een kringspier die de maag afsluit. Het openen en sluiten van de maagportier in afhankelijk van de ph. Als de ph in de 12-vingerige darm laag wordt trekt de kringspier samen. De lage ph zorgt voor secretie van secretine en cholecystokinine. Onder invloed van secretine gaat de lever gal uitscheiden en de alvleesklier gaat natriumwaterstofcarbonaat afscheiden. Hierdoor wordt het milieu basisch en ontspant de maagportier weer. Onder invloed van cholecystokinine geeft de galblaas gal af en de alvleesklier pancreatine, alvleessap met enzymen (trypsinogeen, peptidasen, amylase, lipase, DNA-ase en RNA-ase). ph optima: Peptidase: 8 Amylase: 6,8 Lipase: 9 Het gal emulgeert vetten zodat enzymen uit pancreatine op een groter oppervlakte kunnen inwerken. Trypsinogeen wordt trypsine onder invloed van enterokinase dat gevormd wordt in de wand van de twaalfvingerige darm. Trypsine zorgt er vervolgens voor dat de polypeptideketens worden gesplitst tot korte ketens door de binding tussen het C- atoom en het N-atoom hydrolytisch te verbreken. Peptidasen breken het verder af tot dipeptiden, tripeptiden en aminozuren. Amylase zorgt voor de afbraak van zetmeel. Lipase zet vetten hydrolytisch om in vetzuurmoleculen en glycerol. Het milieu is hier basisch. Door deze vetzuren daalt de ph. DNA-ase en RNA-ase splitsen DNA en RNA in nucleotiden. In de dunne darm worden verteringsproducten opgenomen in het bloed en vetten via lymfeklieren afgevoerd. De darmwandklieren produceren darmsap met enzymen (maltase, lactase, sacharase, peptidase). Maltase, lactase en sacharase zetten koolhydraten om in monosachariden. Peptidase zet polypeptiden om in aminozuren. De darmplooien,- en vlokken vergroten de oppervlakte voor opname in het bloed. Het voed komt via de blinde darm in de dikke darm. Hier worden water en zouten onttrokken uit het voed. In de dikke darm wordt 9 liter water opgenomen waarvan 1,5 liter uit de voeding. De bacteriën van de darmflora helpen onverteerbare cellulose uit voedingsvezels af te breken en maken vitamine K. De endeldarm is een tijdelijke opslagplaats voor onverteerbare voedresten. Via de anus (kringspier) verlaten de onverteerbare voedresten en afvalproducten uit de lever het lichaam. Voedingsmiddelen Voedingsmiddelen bestaan uit voedingsstoffen. De zes belangrijkste voedingsstoffen zijn proteïnen, lipiden, koolhydraten, vitamines, mineralen en water. Eiwitten (proteïnen) Eiwitten zijn polymeren van aminozuren. In het verteringsstel worden eiwitten gesplitst in aminozuren. In de cellen van organen worden de aminozuren weer gekoppeld in een volgorde die specifiek is voor de eiwitten van een mens. Het lichaam is in staat zelf sommige aminozuren te maken. Dit heten niet-essentiële aminozuren. Er zijn 8 aminozuren die het lichaam niet of in onvoldoende hoeveelheden kan vormen. Dit zijn essentiële aminozuren. Volwassenen hebben ongeveer 0,8 gram eiwit per kilo lichaamsgewicht nodig. Een aminozuur bevat een amine (NH2) en een carboxyl-(zuur)groep (COOH). R is de restketen. Pagina 2 van 9

3 De functies van eiwitten zijn transport, bouwstoffen, hormonen, enzymen en brandstoffen. Eiwitten zitten in cytoplasma van kernplasma, tussencelstof en chromosomen. DNA moleculen liggen opgerold om eiwitmoleculen. Enzymen zijn belangrijk voor het versnellen van stofwisingsreacties. Een enzymmolecuul bestaat uit twee onderdelen: een hoogmoleculair verbinding (eiwit) en een laagmoleculair onderdeel. Het eiwitgedeelte van het enzym het apo-enzym en het niet- eiwitgedeelte is het co-enzym of prosthetische groep. De naam prosthetische groep wordt gebruikt als het na de enzymatische reactie verbonden blijft aan het eiwitmolecuul. Co-enzymen zijn tijdelijk gebonden aan het apo-enzym. Lipiden Lipiden zijn vetten en oliën. Voedingsvetten/oliën bestaan uit ketens van C-atomen (triglyceriden) die via een esterbinding aan glycerol vastzitten. Het zijn glycerolesters van verzadigde of onverzadigde vetzuren. Plantaardige oliën bevatten veel onverzadigde vetzuren en dierlijke vetten bevatten veel verzadigde vetten. Verzadigde vetzuren lijden tot een verhoging van het cholesterol, terwijl onverzadigde vetten lijden tot een verlaging. Vetzuren en glycerol worden gevormd in het lichaam door organische stoffen. De essentiële vetzuren die in het voed moeten voorkomen zijn onverzadigd. Bij vertering moeten bij triglyceriden de vetzuurketens eerst worden afgesplitst: eerst ontstaat een diglyceride, dan een monoglyceride en tot slot ontstaan glycerol en vrije vetzuurmoleculen. Vetten dienen als brandstoffen, bouwstoffen, als warmte isolatie en als bestanddeel van membranen. Koolhydraten Koolhydraten zijn verbindingen van koolstof-, waterstof- en zuurstofatomen. De H-atomen en O-atomen komen voor in de verhouding 2:1. Koolhydraten worden ingedeeld in monosachariden, disachariden, oligosachariden en polysachariden. Moleculen van polysachariden en disachariden moeten voor ze opgenomen kunnen worden in het bloed eerst gesplitst worden tot monosachariden. Koolhydraten zijn het belangrijkste voedingsbestanddeel van veel dieren en van de mens. Planten vormen koolhydraten door fotosynthese. Bij andere organismen ontstaan koolhydraten uit koolstofverbindingen van 2 of 3 C-atomen. Als je te weinig koolhydraten binnen krijgt wordt er spiereiwit als energiebron gebruikt waardoor je spieren afgebroken worden. Koolhydraten dienen als brandstof en bouwstof (bijvoorbeeld in DNA, RNA en celmembranen). Koolhydraten worden opgeslagen in de lever, spieren, rondom organen en in het onderhuidse bindweef. Vitamines Veel vitamines worden gebruikt in co-enzymen. Mensen hebben maar heel weinig vitamines nodig omdat vitamines niet verbruikt worden. Het lichaam kan zelf geen vitamines vormen behalve kleine hoeveelheden vitamine K in de darm en vitamine D in de huid onder invloed van zonlicht. Er zijn 13 vitamines: vitamine A, C, D, E, K en 8 soorten vitamine B: B1, B2, B3, B5, B6, B8, B11 en B12. Er zijn vitamines die in vet oplosbaar zijn en vitamines die in water oplosbaar zijn. De vetoplosbare vitamines komen vooral voor in voedingsvetten. Het lichaam kan alleen vitamine A opslaan in de lever. Vitamines die in water oplosbaar zijn, kan het lichaam niet of nauwelijks opslaan, behalve vitamine B12. Een teveel aan deze vitamines verlaat het lichaam via de urine. mineralen Pagina 3 van 9

4 Een mineraal is een verbinding of een element met een krilstalstructuur. Mineralen komen voor in de natuur en ontstaan door geologische processen, bijvoorbeeld in gesteenten. Planten en dieren nemen deze mineralen op, waardoor ze in eten en drinken terecht komen. Mineralen dienen als bouwstoffen. Stoffen waarbij maar een zeer kleine hoeveelheid nodig is in het lichaam zijn sporenelementen. Voorbeelden van sporenelementen zijn fluor, jood, ijzer en zink. water Water dient in het lichaam als bouwstof, oplosmiddel van voedingstoffen zodat ze opgenomen kunnen worden in de darm en als transportmiddel van voedingsstoffen en afvalstoffen in het bloed. Ook regelt water de lichaamtemperatuur. Het lichaam verliest water door uitgeademde lucht, via zweet, met urine en via ontlasting. Er moet dagelijks minimaal 500 ml aan urine geproduceerd worden om afvalstoffen te kunnen afvoeren. Ouderen moeten minimaal 700 ml urine produceren om de afvalstoffen af te kunnen voeren, omdat de nierfunctie afneemt. Dit waterverlies wordt weer aangevuld door water dat ontstaat bij dissimilatie van eiwit, vetten en koolhydraten (oxidatiewater) en bij eten en drinken. Water, mineralen, vitamines en monosachariden kunnen meteen opgenomen worden in het bloed. Gal Vraagstelling Wat is de invloed van gal op vetvertering? Hypothese Ik denk dat het vet onder invloed van gal geëmulgeerd wordt en hierdoor de vetvertering efficiënter wordt. Materiaal (deel 1) 4 reageerbuizen met reageerbuisrekje Olie Demiwater Gal (4%) Pancreatine (5%) = verschillende enzymen Pipetten (2x 1ml, 1x 5ml, 1x 10 ml) Merkstift Vortex Methode (deel 1) 1. Nummer de reageerbuizen 1 t/m 4 2. Vul de buizen volgens onderstaand schema Pagina 4 van 9

5 Buis Olie (ml) Gal (ml) Pancreatine Water (ml) 1 0, ,5 2 0,5-5,0 4,5 3 0,5 1,0-8,5 4 0,5 1,0 5,0 3,5 3. Meng de inhoud van de reageerbuizen goed en laat de buizen bij kamertemperatuur staan ( 1 tot 2 dagen) Materiaal (deel 2) Fenolftaleine-oplossing 0,1 M NaOH Buret Vortex Bekerglas Methode (deel 2) 4. Voeg 2 druppels fenolftaleine-oplossing toe (ph indicator) 5. Breng in reageerbuis 1 druppelsgewijs 0,1M NaOH uit de buret en schudt na ieder toevoeging. Zodra de kleuromslag plaatsvindt naar roze, noteer je het aantal toegevoegde ml NAOH in de onderstaande tabel 6. Herhaal stap 5 met de reageerbuizen 2 t/m 4 Resultaten Buis Aantal ml NaOH Wel of geen vertering 1 0,30 Geen vertering 2 1,8 Wel vertering 3 0,20 Geen vertering 4 3,10 Wel vertering Verklaring resultaten Fenolftaleïne kleurt roze bij een ph hoger dan 8,2. NaOH is een base en zorgt er dus voor dat de ph hoger wordt. Gal zorgt ervoor dat vetten emulgeren waardoor de enzymen uit pancreatine beter kunnen inwerken op de vetten. Pancreatine verteert vetten tot vetzuren en glycerol. Hierdoor wordt de oplossing zuur en de ph dus lager. Dit verklaart waarom er bij buis 1 en 3 heel weinig NaOH nodig was om de oplossing basisch te maken. Er is meer NaOH nodig om de oplossing basisch te maken bij buis 4 dan bij buis 2. Dit komt doordat er bij buis 4 meer vet is omgezet in glycerol en vetzuren en de oplossing dus zuurder is. In buis 1 is geen vertering opgetreden, er drijft een vetlaagje bovenop en de oplossing is helder. Dat er niks is gebeurd komt doordat er geen pancreatine aanwezig was om het vet te verteren. Buis 2 is troebel geworden en er drijft een vetlaagje bovenop. Niet al het vet is verteerd doordat er geen gal aanwezig Pagina 5 van 9

6 was. Gal zorgt ervoor dat vetten emulgeren waardoor de enzymen uit pancreatine beter kunnen inwerken op de vetten. Buis 3 is helder omdat er geen pancreatine in zat en er dus geen vertering kan plaatsvinden. Het vet is wel geëmulgeerd door het gal. In buis 4 is vertering opgetreden omdat er pancreatine aanwezig was. Het vetlaagje dat er bovenop drijft is dunner dan bij buis 2 omdat het gal er hiervoor heeft gezorgd dat het vet emulgeert. Conclusie Gal emulgeert vetten tot kleine vetbolletjes en pancreatine verteert het vet tot glycerol en vetzuren. Pancreatine en vet werken samen. Het gal zorgt ervoor dat de enzymen uit pancreatine beter kunnen inwerken op vetten. Pancreatine Vraagstelling Wat is de invloed van pancreatine op melkeiwitten en vetten? Hypothese Geitenmelk bevat per 100 gram 3,5 gram eiwitten en 4 gram vet (2,5 gram verzadigde vetzuren). Pancreatine bevat de volgende enzymen: amylase, lipase en protease. Ik verwacht dat amylase de eiwitten afbreekt tot aminozuren en lipase het vet afbreekt tot glycerol en drie vetzuren. Materiaal 1. Computer 2. Het programma COACH 6 3. Meetpaneel coachlab II ml geitenmelk ml 0,05 M natriumcarbonaat-oplossing 6. 5 ml 3% gal-oplossing ml 5 % pancreatine-oplossing 8. Magnetische roerder + roermagneet 9. ph-sensor 10. statief 11. spuitfles met demiwater 12. glaswerk en snoeren 13. waterbad van 37 C Methode Pagina 6 van 9

7 1. Breng 25 ml geitenmelk, 25 ml natriumcarbonaat-oplossing en 5 ml gal-oplossing over in de platbodemkolf. 2. Schud de platbodemkolf voorzichtig en zet deze 5 minuten in het waterbad van 37 C. 3. Haal de platbodemkolf uit het waterbad en plaats deze op de magneetroerder. 4. Plaats de ph-sensor in de oplossing en zet de magnetische roerder aan. 5. Op het grafiekscherm geeft het rode kruisje de ph-waarde aan, deze zal rond de ph 9,5 liggen. 6. Druk op de STARTKNOP (groen) om de proef te starten (10 minuten) 7. Pipetteer direct na het starten 12 ml pancreatine-oplossing in de platbodemkolf. 8. Na 10 minuten stopt de meting automatisch. 9. Kopieer de grafiek naar een word document. 10. Voer het experiment nogmaals uit, maar nu als blanco proef. 11. Kopieer ook deze grafiek naar het word document. 12. Sla het word document op onder mijn documenten en mail het bestand naar jezelf en je practicumpartner. Resultaten Platbodemkolf met pancreatine, geitenmelk, natriumcarbonaat-oplossing en gal-oplossing. Blancoproef: Platbodemkolf met geitenmelk, natriumcarbonaat-oplossing en gal-oplossing. Verklaring resultaten De zuurgraad daalt bij de platbodemkolf met pancreatine. Dit komt omdat pancreatine lipase bevat dat vetten afbreekt tot glycerol en drie vetzuren die de oplossing zuurder maken. Amylase breekt eiwitten af tot aminozuren. Ook de ontstane aminozuren zorgen voor een daling het de ph. De grafiek daalt sneller wanneer de ph tussen 8 en 8,4 is. Dit komt doordat de ph-optima van lipase en amylase respectievelijk 9 en 6,8 zijn. De ph veranderd niet bij de blancoproef omdat er geen pancreatine is toegevoegd. Conclusie Pancreatine bevat lipase en amylase. Lipase breekt vetten af tot glycerol en vetzuren, amylase breekt eiwitten af tot aminozuren. Amylase Vraagstelling Wat is de invloed van amylase op zetmeel? Hypothese Ik denk dat amylase het zetmeel afbreekt tot maltose. Materiaal 1. computer met het programma COACH 6 Pagina 7 van 9

8 2. meetpaneel coachlab II/II+ 3. colorimeter % zetmeeloplossing M joodoplossing 6. Benedicts-oplossing 7. 3 reageerbuizen 8. waterbad ± 100 C 9. pipet 10 ml % amylase-oplossing 11. pipet 2 ml Methode 1. Nummer de reageerbuizen 1 t/m 3 2. Breng 8 ml zetmeeloplossing in de reageerbuizen 1, 2 en 3 3. Kleur de zetmeeloplossing in buizen 2 en 3 met drie druppels joodoplossing. 4. Schud de buizen. 5. Plaats reageerbuis 2 in de colorimeter (de zetmeel-jood oplossing moet dusdanig van kleur zijn dat het rode kruisje in de grafiek omhoog gaat naar ± 0.5%) 6. Start de proef door op de groene knop te drukken. 7. Pipetteer, na ca. 20 seconden, 1 ml van de amylase-oplossing in reageerbuis 2 (blaas hierbij de pipet krachtig leeg). 8. Na 10 minuten stopt de meting automatisch. 9. Kopieer de grafiek naar word en sla je bestand op onder mijn documenten, mail het bestand naar jezelf en je practicumpartner. 10. Voeg 8 druppels van de Benedicts-oplossing aan de buizen 1,2 en 3 toe. 11. Verwarm de buizen in het waterbad ± 5 min. 12. Noteer de resultaten van de herkenningsreactie. Resultaten Grafiek van buis 2 Buis 1: 8 ml zetmeeloplossing, 8 druppels van de Benedicts-oplossing. Pagina 8 van 9

9 Buis 2: 8 ml zetmeeloplossing, 3 druppels joodoplossing, 1 ml van de amylase-oplossing, 8 druppels van de Benedicts-oplossing Buis 3: 8 ml zetmeeloplossing, 3 druppels joodoplossing, 8 druppels van de Benedicts-oplossing Resultaten na stap 10 t/m 12: buis 1 en 3 zijn helder lichtblauw buis 2 is troebel geel/oranje geworden Verklaring resultaten De grafiek laat zien dat de hoeveelheid zetmeel afneemt. Na 20 seconden is er amylase toegevoegd, in de grafiek is te zien dat het percentage zetmeel begint te dalen vanaf dat punt. In buis 2 is amylase aanwezig. Amylase zet het zetmeel om in maltose. Jood is een indicator van zetmeel. Door het jood kleurt de oplossing blauw. Nadat het zetmeel omgezet is verdwijnt de blauwe kleur van de joodoplossing. Hierdoor neemt de lichtsensor minder licht waar, dit wordt omgezet in een spanningsverandering en naar de computer gestuurd. In de oplossing in buis 2 is na verwarmen de blauwe kleur verdwenen. Na het verwarmen in het waterbad ontbindt het blauwgekleurde complex tussen jood en zetmeel, omdat het zetmeel wordt omgezet in maltose door amylase. Dit zorgt ervoor dat de blauwe kleur verdwijnt. De oplossing kleurt geel doordat het zetmeel wordt omgezet in suikers. Benedicts oplossing geeft een gele neerslag als er in de oplossing suikers aanwezig zijn. In buis 1 en 3 is geen vertering opgetreden omdat er geen amylase aanwezig was in de buis. Conclusie Amylase breekt zetmeel af tot maltose. Pagina 9 van 9