Kohlenhydrate Arbeitsblatt

Transkript

1 Lehrerinformation 1/11 Arbeitsauftrag Die Sch lesen den Informationstext, lösen die gestellten Aufgaben und führen anschliessend eigenständig zwei Experimente zum Thema durch, die sie auch auswerten. Ziel Material Die Sch kennen verschiedene Kohlenhydrat-Formen, ihre Bestandteile und ihren Aufbau. Sie können Nahrungsmittel aufzählen, die besonders viele enthalten und wissen, wofür unser Körper benötigt. Sie beschreiben die Nachweismethode für Stärke und kennen den Zusammenhang zwischen Speichel, Stärke und Traubenzucker. Arbeitsblätter Lösungen Sozialform PA GA Zeit 120 Zusätzliche Informationen: In der neu überarbeiteten Nahrungspyramide befinden sich auch ülsenfrüchte bei den n. Die Sch auf die Vorsichtsmassnahmen im Labor hinweisen. Schutzbrille Lange aare zusammenbinden Reagenzglasöffnung beim Erwärmen nie auf andere richten Im Labor nicht essen oder trinken Versuch 2: Brotstücke im Klassenzimmer verteilen und kauen lassen. Experiment: Weitere Proben untersuchen lassen. Iod-Kaliumiodid-Lösung kann auch auf Lebensmittelproben getropft werden, um Stärke nachzuweisen (z. B. auf die Schnittfläche von Kartoffeln) Besonders viele finden sich auch in Müesli-Produkten. Auf den Verpackungen sowie auf der Website von bio-familia kann der Kohlenhydratanteil in den einzelnen Müesli-Sorten nachgeschaut werden.

2 2/11 Aufgabe 1: Lies den Informationstext und löse dann die nachfolgenden Aufgaben. Meine Batterien sind leer! Wenn du weder Frühstück noch ein Znüni gegessen hast, befindest du dich kurz vor Mittag in einem Formtief. Das kennst du sicher. Doch welcher Nährstoff ist dafür verantwortlich, dass deine Energie-Reserven aufgefüllt werden? Blutzuckerspiegel im Laufe des Vormittags, abhängig vom eingenommenen Frühstück: Frühstück mit weissem Brot, Butter, Konfitüre Frühstück mit Müesli ptimaler Verlauf des Blutzuckerspiegel sind neben den Proteinen und den Fetten eine der wichtigsten Nährstoffgruppen. Beim Verbrennen liefern sie dem Körper Energie für die Muskelarbeit und für die Erhaltung der Körperwärme. werden aufgrund ihrer Form in einfache und komplexe Zucker eingeteilt. Die einfachen Zucker (z. B. Traubenzucker) gehen schnell ins Blut und in die Muskulatur, sind daher gut, wenn man schnell einen Energieschub benötigt. Diese werden jedoch schnell verbraucht, und das Formtief stellt sich wieder ein. Langfristig halten komplexe Zucker (z. B. die Stärke in Teigwaren) den Körper betriebsbereit. Daher sollte man vor sportlichen Leistungen Nahrungsmittel, die komplexe Zucker enthalten, zu sich nehmen. Bei ausgewogener Ernährung decken bis zu 60 % des Energiebedarfes eines durchschnittlich sportlichen Menschen ab. und der menschliche Körper sind schnelle Energielieferanten. Der Blutzuckerspiegel, das heisst die Menge des direkt dem Körper zur Verfügung stehenden Traubenzuckers (Glucose), der im Blut gelöst ist, wird durch die ormone Insulin und Glucagon gesteuert. Diese ormone werden von der Bauchspeicheldrüse produziert. Überschüssige, die nicht im Blut gelöst zirkulieren können, werden mit ilfe des ormons Glucagon in Glycogen umgewandelt und in Muskeln und in der Leber gespeichert. In der Leber und in den Muskeln können aber nur rund 500g Glycogen lagern, weiteres wird als Fettpölsterchen abgelegt. Sobald der Blutzuckerspiegel unter den Normalwert abfällt, wird mit ilfe des Botenstoffes Insulin aus dem in der Leber gespeicherten Glycogen Glucose gewonnen und in den Blutkreislauf abgegeben. Erst wenn alle Vorräte in der Leber und den Muskeln aufgebraucht sind, werden die Fettpölsterchen angegriffen.

3 3/11 Insulin überführt Glucose in Glycogen, damit es in der Leber gespeichert werden kann. Zu hoher Blutzuckerspiegel Glucose Blutkreislauf Zu tiefer Blutzuckerspiegel Glucose Glucagon löst Glycogen aus der Leber, verwandelt es in Glucose und führt es dem Blutkreislauf zu. Glycogen Glycogen Leber Kohlenhydrat ist nicht gleich Kohlenhydrat! Der Begriff beinhaltet verschiedene Formen. Die Grundstruktur besteht immer aus einem Ring mit Schwänzchen mit den Atomen Kohlenstoff (), Sauerstoff () und Wasserstoff (). Der Ring kann ein Fünf- oder ein Sechseck sein. Die chemische Formel für die heisst: n ( 2 ) m. Aus dieser Formel lässt sich auch die erkunft des Namens ableiten: Kohlen (von Kohlenstoff) hydrat (von Wasser, 2 ). Beispiel: Glucose ( 6 ( 2 ) 6 ) Die einfachste Form ist ein Ringmolekül. Dieses kann so vom Blut aufgenommen werden, muss chemisch nicht weiter aufgespaltet werden. Kompliziertere bestehen aus mehreren Ringen, die jeweils durch ein Sauerstoffatom miteinander verbunden sind. Diese langen Ketten müssen chemisch in einzelne Ringe aufgespaltet werden, um in die Blutbahn gelangen zu können.

4 4/11 Monosaccharide (einfache Zucker) Glucose = Traubenzucker Fructose = Fruchtzucker Glucose wird von Pflanzen aus Wasser und Kohlenstoffdioxid (das Gas, das wir ausatmen) mit ilfe der Lichtenergie produziert. Dieser Vorgang geschieht in den hloroplasten der grünen Pflanzenteile und heisst Photosynthese. Sie liefert neben Glucose auch Sauerstoff (das Gas, das wir einatmen). Disaccharide (doppelte Zucker) Saccharose = Rübenzucker Maltose = Malzzucker Der Zucker, mit dem man z. B. Tee süsst, ist Saccharose. Er besteht aus einem Glucose- und einem Fructose- Ring.

5 5/11 Stärke Polysaccharide (Mehrfachzucker) Zellulose 250 bis 6000 und mehr Glucosemoleküle sind zu langen Ketten miteinander verknüpft und spiralig aufgerollt. So ein riesiges Molekül wird auch Makromolekül genannt. Stärke ist für die Pflanzen der wichtigste Reservestoff. Die Stärkekörner werden in grossen Mengen in bestimmten Pflanzenteilen gespeichert. Zellulose ist ein langkettiges Kohlenhydrat, das in Form faseriger Ballaststoffe in Früchten und Gemüsen enthalten ist. Ballaststoffe sind für den Menschen unverdaulich. Sie fördern die Verdauung, senken den holesterinspiegel, machen satt, aber nicht dick, da sie wieder vollständig ausgeschieden werden. Beispiele für Speicherorgane: Knollen (Kartoffeln) Samen (Getreide) Früchte (ülsenfrüchte) Stärke ist für unsere Ernährung sehr wichtig. in Lebensmitteln Zucker 100 % nur Disaccharide onig 75 % fast nur Monosaccharide Reis 75 % nur Polysaccharide Teigwaren 70 % mehrheitlich Polysaccharide Brot 50 % mehrheitlich Polysaccharide Kartoffeln 15 % nur Polysaccharide Früchte % mehrheitlich Monosaccharide Fleisch, Fisch 0 % Mono- und Disaccharide schmecken süss und sind wasserlöslich. Im Gegenteil dazu sind Polysaccharide nicht süss und auch nicht wasserlöslich. Was wäre auch, wenn sich Spaghetti im Wasser auflösen würden? Wo sind die in der Nahrungspyramide? Die sind auf mehreren Stufen der Nahrungspyramide verteilt.

6 6/11 Aufgabe 2: Suche die verschiedenen kohlenhydrathaltigen Nahrungsmittel in der Nahrungspyramide. Massvoll mit Genuss Täglich mit Mass Täglich bis 3 fettarme Portionen Milchprodukte Zu jeder auptmahlzeit Täglich 5 Portionen Bis 3 Liter über den Tag verteilt

7 7/11 Experiment 1: Du versuchst nun, Stärke nachzuweisen! Befolge dazu die Anleitung. Nachweis von Stärke Material destilliertes Wasser Apfelsaft Zwieback Milch ola Stärke gelöst in Wasser Zuckerwasser Iod-Kaliumiodid-Lösung 7 Reagenzgläser Pipette Reagenzglasgestell So wird s gemacht Stelle die Reagenzgläser in das Reagenzglasgestell und beschrifte sie mit den Zahlen 1 bis 7. Fülle jedes Reagenzglas etwa 1 bis 2 Fingerbreiten hoch mit: Glas 1: Wasser Glas 2: Stärkelösung Glas 3: Zerdrückter Zwieback mit Wasser Glas 4: Milch Glas 5: ola Glas 6: Apfelsaft Glas 7: Zuckerwasser Tropfe nun in die Reagenzgläser 1 und 2 zwei bis drei Tropfen Iod-Kaliumiodid-Lösung. Was stellst du fest? So kann Stärke nachgewiesen werden: Tropfe nun auch in die Reagenzgläser 3 bis 7 zwei bis drei Tropfen Iod-Kaliumiodid-Lösung und notiere dann deine Ergebnisse. Diese Proben enthalten Stärke: Diese Proben enthalten keine Stärke:

8 8/11 Experiment 2: Du versuchst nun, Stärke nachzuweisen! Befolge dazu die Anleitung. Was macht der Speichel? Das brauchst du: Stück Brot Stärkelösung Iod-Kaliumiodid-Lösung destilliertes Wasser Fehling-Reagens (I+II) Siedesteine 2 Reagenzgläser Reagenzglasgestell Reagenzglashalter Pipette Brenner So wird s gemacht: Kaue das Brotstück langsam mehrere Minuten lang. Was stellst du fest? So erkläre ich mir meine Beobachtung: Beschrifte nun ein Reagenzglas mit + Speichel und eines mit Speichel. Füge in beide Reagenzgläser etwa 3 cm hoch Stärkelösung ein. Tropfe in das + Speichel -Reagenzglas 2 bis 3 Tropfen der Iod-Kaliumiodid-Lösung hinzu. Wie erwartet färbt sich die Lösung violett. Füge nun etwa die gleiche Menge Speichel dem + Speichel -Reagenzglas bei, schüttle es vorsichtig und warte einige Minuten. Falls nichts geschehen sollte, gib einen Siedestein ins Reagenzglas und erwärme den Inhalt über der Brennerflamme, bis er kocht. Was stellst du fest? So erkläre ich mir meine Beobachtung:

9 9/11 Speichel spaltet Stärke Wie du im Informationstext gelesen hast, ist Stärke aus bis zu 1000 Traubenzuckermolekülen (Glucose) kettenartig aufgebaut. Damit unser Körper die Stärke nutzen kann, muss er sie zuerst in ihre kleinsten Teile, die Glucosemoleküle, auftrennen. Mit ilfe des Speichels beginnt die Zersetzung von Stärke bereits im Mund. Mehrere Speicheldrüsen geben pro Tag ungefähr 1 bis 1,5 Liter Speichel in die Mundhöhle ab. Speichel enthält das Enzym Amylase, das wie eine chemische Schere wirkt. Es spaltet die langen Ketten in kürzere Teile auf, teilweise sogar bereits in Glucosemoleküle. Glucose lässt sich mit den beiden Fehling-Lösungen (Fehling I + II) nachweisen. Ein roter Niederschlag bedeutet, dass Traubenzucker vorhanden ist. So wird s gemacht: Füge beiden Reagenzgläsern je ca. 1 cm hoch Fehling-Reagens (I + II) und einen Siedestein zu. Erwärme anschliessend beide Reagenzgläser nacheinander über dem Brenner. Schüttle das Reagenzglas vorsichtig und beobachte, was nach etwa 2 Minuten mit dem Inhalt passiert. Was stellst du fest? So erkläre ich mir meine Beobachtung: Auswertung und Zusammenfassung Reagenzglas 1 mit Speichel Schritt 1: Reagenzglas 2 ohne Speichel Schritt 1: Schritt 2: Schritt 2: Schritt 3: Schritt 3:

10 Lösung 10/11 Lösung: Lösungsvorschläge zu den Experimenten Nachweis von Stärke Diese Proben enthalten Stärke: Stärke Zwieback Apfelsaft Milch Diese Proben enthalten keine Stärke: Wasser ola Zuckerwasser Was macht der Speichel? Reagenzglas 1 mit Speichel Schritt 1: Stärkelösung verfärbt sich durch die Zugabe des Indikators Iod-Kaliumiodid violett. Schritt 2: Durch die Zugabe von Speichel entfärbt sich die Probe langsam. Es hat nun also weniger Stärke in der Probe! Reagenzglas 2 ohne Speichel Schritt 1: Stärkelösung ohne Iod-Kaliumiodid bleibt farblos. Schritt 2: Da kein Speichel zugegeben wird, bleibt die Lösung farblos wie bis anhin. Schritt 3: Mit Fehling-Reagens (I+II) bleibt die Probe farblos. Das bedeutet, dass keine Glucose vorhanden ist. Schritt 3: Mit Fehlings-Reagens (I+II) ergibt sich ein roter Niederschlag. Daraus schliesst man, dass Glucose in der Probe enthalten ist. Der Speichel hat die Stärke zu Glucose zersetzt!

11 Lösung 11/11 Lösung: Lösungsvorschläge zur Aufgabe Zucker, Torten, Süssigkeiten (Saccharose; Disaccahride) Teigwaren, Getreide, ülsenfrüchte (Stärke; Polysaccharide) Gemüse (Zellulose; Polysaccharide) Früchte (Glucose, Fructose; Monosaccharide) Weitere Versuche Nachweis von einfachen Zuckern mit Fehling I und Fehling II. Sind einfache Zucker enthalten, bildet sich roter Niederschlag. Bei Stärke, Rohr- und Rübenzucker fällt kein Niederschlag aus. Löslichkeit von n (z. B. Traubenzucker, Rohrzucker, Maisstärke und Watte) in Wasser. Durch Erhitzen kann die Löslichkeit beschleunigt werden. Zerlegung von Zucker und Stärke. Traubenzucker und Stärke zusammen erhitzen, dadurch entweicht Wasser als Dampf und es entsteht Kohlenstoff als verkohlter Rest.