Лабораторная работа №9.

«Проведение эксперимента по определению оптимальных условий для роста и физиологической активности дрожжевых клеток. Выявление закономерностей, формулирование выводов и прогнозов».

Работы на выбор по мини- группам:

1. Влияние температуры на рост и физиологическую активность дрожжевых клеток.

2. Влияние углеводов на рост и физиологическую активность дрожжевых клеток.

3. Сочетанное влияние температуры и углеводов на рост и физиологическую активность дрожжевых клеток.

Цель: Изучить влияние температурного режима на развитие дрожжевых клеток

Задачи практического занятия:

1. Закрепить теоретические знания о выполнении индивидуального проекта

2. Выполнить расчетные задачи.

Оборудование: химическая посуда, лабораторные весы, дрожжи соль, лупы, тетрадь для практических заданий, линейка, карандаш, карточки - задания, компьютер, проектор, интерактивная доска, презентация по теме, набор раздаточного материала.

Рекомендуемые информационные материалы:

1. Учебник Беляев Д.К., Дымшиц Г.М., Кузнецова Л.Н. и др. Биология (базовый уровень). 10 класс. — М., 2024.

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Образовательная цель: формирование знаний о выполнении индивидуального проекта

Воспитательная цель: воспитание чувства профессионализма, понимания важности своей профессии, внимательности, аккуратности

Развивающая цель: развивать познавательный интерес, логическое мышление, умение анализировать структурировать материал в графические схемы.

Межпредметные связи: Основы латинского языка с медицинской терминологией, Основы патологии, Гигиена и экология человека, Физиологическое акушерство, Педиатрия, Охрана репродуктивного здоровья и планирование семьи, Патологическое акушерство.

Внутрипредметные связи: Закономерности наследования признаков, Наследственность и патология, Медико-генетическое консультирование.

Освоены следующие компетенции:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их выполнение и качество.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

Количество часов: 2 часа

Критерии оценки:

1. Оценка «5» (отлично) – ставится, если студент выполняет все задания без ошибок, или допускает незначительные ошибки, активно участвуя во всех видах деятельности, и творчески подходит к их выполнению.

2. Оценка «4» (хорошо) – ставится, если студент выполняет задания с 1 – 2 ошибками, которые самостоятельно устраняет, активно участвуя во всех видах деятельности, и творчески подходит к их выполнению.

3. Оценка «3» (удовлетворительно) - ставится, если студент делает большое количество ошибок при выполнении заданий или выполняет задания частично, участвуя во всех видах деятельности.

4. Оценка «2» (неудовлетворительно) - ставится, если студент большую часть заданий,  выполняет неверно, допускает грубые ошибки.

ХОД РАБОТЫ

Задание 1. Изучите методику проведения эксперимента

Для проведения эксперимента по определению оптимальных условий для роста и физиологической активности дрожжевых клеток можно провести следующие опыты:

Влияние температуры. Взять 3 колбы, в каждой из них положить 5 г дрожжей и сахар. В первую колбу добавить холодную воду, во вторую — воду температурой 32–35 °C, в третью — воду температурой выше 54 °C.

Влияние заморозки. Поместить прессованные дрожжи в морозильник на 1 день, на следующий день разморозить при комнатной температуре, перемешать в колбе с тёплой водой и сахаром.

Влияние количества сахара. В одну колбу добавить тёплую воду, 1 чайную ложку дрожжей, 1 чайную ложку сахара. Во вторую колбу добавить тёплую воду, 1 чайную ложку дрожжей, 10 чайную ложку сахара.

Влияние соли и растительного масла. Взять три колбы, в каждую добавить тёплую воду, 1 чайную ложку дрожжей, 1 чайную ложку сахара. Во вторую добавить несколько ложек соли, в третью — растительное масло.

По результатам экспериментов можно сделать выводы и прогнозы:

Для дрожжей оптимальны следующие условия: тепло, влажность и наличие питательных веществ (жиры и углеводы).

Концентрация питательного компонента оказывает сильное влияние на физиологию дрожжей: мало — плохо, много — губительно.

Качество воды в конечном итоге не сильно влияет на активность дрожжей.

Количество живых клеток влияет на подъёмную силу дрожжей: чем больше живых клеток содержатся в суспензии сушёных дрожжей, тем меньше времени необходимо для подъёма.

Задание 2. Изучите теоретическую часть

Теоретическая часть

Дрожжи – это одноклеточные микроорганизмы, относящиеся к классу грибов сахаромицетов. Дрожжевые клетки имеют шаровидную или овальную форму и содержат 75 % влаги. Сухое вещество клетки состоит в основном из белков (44--67%), минеральных веществ (6--8%), углеводов (до 30%). Основные углеводы дрожжей -- гликоген и трегалоза – являются источником энергетических процессов в клетке. Установлено, что дрожжи с большим количеством запасных углеводов могут длительное время сохранять свое качество. В дрожжах содержится трипептид, глютатион, активирующий протеолиз. Дрожжи содержат также разнообразные витамины и ферменты.

Ферменты, присутствующие в дрожжах, способствуют протеканию всех жизненных функций их, в том числе процессов дыхания, размножения, построения органов клетки.

В дрожжах действует ряд ферментативных комплексов, из которых главным является зимазный, или так называемая зимаза. При помощи зимазы дрожжи сбраживают сахар, т. е. превращают его в спирт и углекислый газ. При этом дрожжевые клетки получают энергию, необходимую для своей жизнедеятельности. При отсутствии кислорода (в анаэробных условиях) ферменты дрожжей вызывают спиртовое брожение сахара.

Это сложный многоступенчатый процесс, который проходит одиннадцать стадий с участием многочисленных ферментов и фосфорной кислоты. На последней стадии процесса брожения сахара образуются углекислый газ и этиловый (винный) спирт.

В тесте и других полуфабрикатах хлебопекарного производства кислорода очень мало, поэтому дрожжи вызывают процесс спиртового брожения. Образовавшийся в результате брожения углекислый газ разрыхляет тесто и обеспечивает необходимую пористость изделий.

В присутствии кислорода (в аэробных условиях) в питательной среде дрожжи разлагают сахар с образованием воды и углекислого газа. При этом энергии выделяется в 23 раза больше, чем при спиртовом брожении, поэтому в присутствии кислорода дрожжевые клетки интенсивно размножаются.

Для нормальной жизнедеятельности дрожжей необходимы жидкая среда, содержащая питательные вещества, температурные условия.

Жидкая среда для развития дрожжей должна содержать сахар, азотистые соединения, минеральные соединения, витамины. Хлебопекарные дрожжи усваивают глюкозу, галактозу, сахарозу, рафинозу, мальтозу. Сложные сахара (сахароза, мальтоза) под действием ферментов, дрожжей предварительно превращаются в простые. Из азотистых соединений дрожжи лучше всего усваивают продукты гидролиза белка (аминокислоты, полипептиды), а также минеральные соли, содержащие азот, например сернокислый аммоний.

Большое значение для жизнедеятельности дрожжей имеют температурные условия. Для размножения дрожжей наиболее благоприятна температура 25 -- 28 °С. Спиртовое брожение идет наиболее активно при температуре 30--35 °С.

При температуре 45--50 °С и выше дрожжевые клетки погибают. Низкая температура тормозит жизнедеятельность дрожжей, дрожжи впадают в состояние анабиоза (скрытая жизнедеятельность), в котором могут сохраняться долго без порчи.

Замороженные дрожжи после медленного оттаивания при температуре 6--8°С сохраняют свои свойства.

Дрожжи живут и размножаются в широких температурных пределах, но для нормальной их жизнедеятельности необходима температура 29--30°С. При очень высокой или очень низкой температуре жизнедеятельность дрожжей ослабляется или прекращается. Максимальная температура для развития дрожжей 38°С, минимальная --5°С; при температуре 50°С дрожжи погибают.

Оптимальные температуры для развития и проявления максимальной бродильной активности не всегда совпадают. Дрожжи, выращенные при температуре, например, 17--22°С, имеют большую бродильную энергию. Сбраживание мелассного сусла при температурах выше 30°С отрицательно отражается на выходе и качестве дрожжей, выделяемых из зрелой бражки и используемых в качестве хлебопекарных. Ферментативная активность, подъемная сила и стойкость таких дрожжей при хранении понижаются, поэтому рекомендуется следующий температурный режим выращивания дрожжей и сбраживания мелассного сусла: в дрожжегенераторах 28--29°С, в двух головных бродильных аппаратах 30--31°С и в концевых аппаратах 28--29°С. Сусло из крахмалсодержащего сырья сбраживают при температуре 28-- 32°С.При повышении температуры дикие дрожжи и бактерии размножаются значительно быстрее сахаромицетов. Если при температуре 32°С коэффициент размножения диких дрожжей в 2--3 раза больше коэффициента размножения сахаромицетов, то при 38°С-- уже в 6--8 раз больше.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Задание 3. Выполните эксперимент

Отвешивают на технических весах 5±0,01 г прессованных дрожжей и 160 мл 2,5%-ного раствора чистой поваренной соли - первый вариант опыта), далее в раствор добавляют 15г сахара.

Содержимое помещают в химические прозрачные стаканы размешивают до исчезновения комочков. Оставляют при температуре 18°С на 20-30минут (контрольный)

Второй вариант опыта. Готовят питательную среду аналогично контрольному варианту и оставляю в термостате при температуре 23°С на 20-30минут

Третий вариант опыта. Готовят питательную среду аналогично контрольному варианту и оставляю в термостате при температуре 28°С на 20-30минут

Четвертый вариант опыта. Готовят питательную среду аналогично контрольному варианту и оставляют в термостате при температуре 32°С на 20-30минут

Пятый вариант опыта. Готовят питательную среду аналогично контрольному варианту и оставляют в термостате при температуре 38°С на 20-30минут

По истечении времени дают оценку коэффициента размножения сахаромицетов. Результаты записывают в тетрадь, делают выводы.

Задание 4. Ответьте на контрольные вопросы

• 1 Ферментативные комплексы дрожжей

• 2 Охарактеризуйте коэффициент размножения сахаромицетов

• 3 Условия для нормальной жизнедеятельности дрожжей

Задание 5. Сделайте вывод