Portál PřF UK pro podporu výuky chemie na SŠ a ZŠ

Pokus s kvasnicemi

Pomůcky

Erlenmayerova baňka, lžička, kádinka s vlažnou vodou, nafukovací balonek

Chemikálie

krystalový cukr (sacharosa), půl kostky kvasnic

Postup

Postup pro tento pokus je dostupný jen pro registrované učitele.

Princip

Pekařské droždí neboli kvasnice je výrobek, jehož podstatu tvoří živoucí lisované buňky kvasinek druhu Saccharomyces cerevisiae. Velikost jedné kvasinky je cca 6 – 8 μm. 1 cm3, tedy zhruba 1 g droždí obsahuje 10 miliard těchto živých buněk. Kvasinky mají schopnost přeměňovat cukry na alkohol a oxid uhličitý – probíhá u nich tzv. alkoholové kvašení.
Odbourávání sacharidů (rozklad = katabolismus sacharidů) označuje proces degradace glukosy. Během tohoto procesu dochází k oxidaci glukosy, přičemž se uvolňuje energie, která se ukládá do molekul ATP. První fáze odbourávání glukosy se nazývá glykolýza a probíhá v cytoplasmě buněk. V této fázi se 6-uhlíkatá látka (glukosa) přeměňuje na 3-uhlíkatou – pyruvát. Každá reakce této přeměny je katalyzována určitým enzymem. ,,Čistý“ výtěžek tohoto procesu jsou 2 molekuly ATP a 2 molekuly redukovaného koenzymu NADH+H+.

V další fázi existují 3 cesty přeměny pyruvátu – 2 anaerobní (alkoholové a mléčné kvašení) a 1 aerobní (citrátový cyklus). Ve všech třech případech ovšem musí dojít k regeneraci redukovaných koenzymů, aby odbourávání mohlo neustále probíhat.
Kvasinky obsahují enzymy, které umožňují přeměňovat pyruvát na ethanol a oxid uhličitý. Alkoholové kvašení pokračuje v cytoplasmě buněk. Za anaerobních podmínek pyruvát v prvním kroku podléhá dekarboxylaci – vzniká acetaldehyd a uvolňuje se oxid uhličitý. V druhém kroku je acetaldehyd redukován na ethanol, vzniká oxidovaná forma – NAD+, došlo tedy k regeneraci redukovaného koenzymu, který může být nadále využíván v procesu glykolýzy. Obě tyto reakce jsou katalyzovány specifickými enzymy – první pyruvátdekarboxylasou, v případě druhé rovnice se jedná o enzym alkoholdehydrogenasa..


Tohoto procesu alkoholového kvašení se využívá při výrobě piva (vzniká ethanol), při výrobě vína, ale také při pečení (přesněji kynutí těsta). V tomto případě vznikající oxid uhličitý způsobuje kynutí těsta.
Druhou anaerobní cestou odbourávání glukosy je mléčné kvašení (vzniká laktát), aerobní cesta vede přes citrátový cyklus, redukované koenzymy jsou následně regenerovány v dýchacím řetězci. Aerobní cestou se získá nejvíce molekul ATP, tedy nejvíce energie uložené do tzv. makroergických vazeb, jejichž hydrolýzou se tato energie použije pro další procesy v buňce.
V tomto pokusu jsme tedy pozorovali alkoholové kvašení, které provádí kvasinky – tento proces probíhá právě při kynutí těsta. Kvasinky přeměňují glukosu (cukr – sacharosa je složena z α-D-glukosy a β-D-fruktosy) na ethanol a oxid uhličitý, který uniká. Vznikající oxid uhličitý pozorujeme v podobě nafukování balonku.

Využití

sacharidy (sacharosa), enzymy, metabolismy

Typ pokusu

demonstrační, (laboratorní)

Obecná bezpečnost

PLACEHOLDER PRO BEZPEČNOST

Bezpečnost

u tohoto pokusu nejsou žádná bezpečnostní opatření

Čas

příprava – 5 minut, vlastní provedení – 15 minut

Tipy

– dobré pokus začít, poté využít jinou aktivitu, nechat pokus probíhat, vrátit se k němu, až se balonek naplní oxidem uhličitým
– balonek si předem vyzkoušejte – některé se nafukují hůře, ale nafouknou se

Video

http://www.youtube.com/watch?v=ziVjKX1Gxec (old.studiumchemie.cz, Pokus s kvasnicemi, video bez zvuku)
http://kch.zf.jcu.cz/didaktika/l%20kotherova/index.htm (Internetová video-databáze chemických pokusů ZF JU, Efektní pokusy II, pokus Jak „pracují“ kvasnice – pokus v jiném uspořádání, složitější aparatura, jímání CO2 do vápenné vody, video bez zvuku, přehrávač Windows Media Player)