Inhalt Verführung zum Experiment 7 1 Dem Leben auf der Spur 13 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 Reizbarkeit und Bewegung- Beispiele und Sonderfälle Organismen atmen: Basisprozess des Lebens Ein Kreislauf wie in der Natur: Atmung und Photosynthese Sonne und Leben - vom Licht getriebener Protonentransport Osmose - Gewichtsveränderung in Wasser und in Salz-Lösung Vitalitätstest: Plasmolyse oder das Cytoplasma hebt ab Diffusion: Alles, was nicht fest ist, bewegt sich Transpiration: Ohne Verluste geht es nicht Quellung: Volumenzunahme mit Sprengkraft Kohäsion und Adhäsion: Weshalb Wasser nach oben fließt Lotus-Effekt: Abstoßende Oberflächen schützen Energie, Verbrennung und Entfärben von Kalium-permanganat.. 13 15 17 18 19 20 22 24 25 27 29 30 2 Atome, Moleküle und Ionen 2.1 Elektrische Ladung: Kann man Atome auseinander nehmen? 2.2 Elektrostatische Gesetze: Gegensätze ziehen sich an 2.3 Elektronenbewegung in Metallen: Ladung, Strom und Spannung 2.4 Wasser - ein Stoff mit zwei Ladungen 33 34 35 3 Aggregatzustände und Lösungen 41 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 Verräterischer Schmelzpunkt: Welche Substanz ist es? Sieden: Zustandsänderung mit gewaltiger Volumenzunahme Sublimation: Den flüssigen Zustand überspringen Viskosität: Zähigkeit gibt Aufschluss über die Moleküllänge Exotherme Wasseranlagerung und endotherme Dissoziation Umkehrbar: Hydratisierung und Dehydratisierung Gesättigte Lösungen: Nichts geht mehr! Temperatur und Lösevorgang: Mit Wärme geht es besser Löslichkeit organischer Stoffe im Wasser: Die Gruppe entscheidet 4 Chemische Bindung 4.1 Nachweis von Ionen und ihrer Ladung 4.2 Elektrolyse von Wasser 4.3 Ladung oder Wertigkeit von Ionen: Die FARADAY-Konstante 37 39 42 44 46 47 49 50 51 52 53 55 56 58 60 5 Säuren, Basen, Salz: Reaktionen mit Ionen 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 Ionen-Nachweise: Das Unsichtbare sichtbar machen Wasser ist nicht gleich Wasser Kohlenstoffdioxid und Carbonat: Fällung von Kalk Kalk in Stein- und Bodenproben Salze werden sichtbar- ohne Wasser Photometrische Konzentrationsbestimmung: Wie viel ¡st drin? 65 56 70 73 74 75 77 6 Gleichgewichtsreaktionen 6.1 Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen: einmal hin - einmal her... 6.2 Elektrolyse einer Kupfersalz-Lösung - mit anderen Augen gesehen 6.3 Elektrische Spannung ohne Steckdose 6.4 Der BAUMANN-Versuch - Modell für ein Fließgleichgewicht 6.5 Manchmal geht es schlagartig: LANDOLTscher Zeitversuch 6.6 Modell biologischer Oszillationen: BELOUSOV-ZHABOTINSKN-Reaktion 79 79 81 7 Redox- und Säure/Base-Reaktionen 91 7.1 Metalle und ihre Salz-Lösungen: Ein erster Schritt zur Spannungsreihe 7.2 Der pH-Wert von Salz-Lösungen: Das Starke setzt sich durch... 7.3 Der pH-Wert von Bodenproben: Zu sauer oder zu basisch? 7.4 Titrimetrische Bestimmung (Maßanalyse): Wie sauer, wie basisch? 7.5 Pufferung durch die Ionen schwacher Säuren und Basen 8 Zucker und andere Kohlenhydrate 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 Elementaranalyse: Kohlenstoff im Kohlenhydrat Zucker enthalten gebundene Energie Qualitativer Nachweis von Zuckern: MousCH-Test Empfindlichkeit der MOLISCH-Reaktion Nachweis freier und gebundener Pentosen: BiAL-Test Nachweis freier und gebundener Pentosen: ToLLENS-Test Nachweis von Desoxyribose: DiscHE-Reaktion Nachweis freier und gebundener Ketohexosen: SELIWANOFF-Test 8.9 Nachweis freier und gebundener Ketohexosen: ZEREWITINOW-Test 8.10 Nachweis reduzierender Zucker: FEHLiNG-Test 8.11 Nachweis reduzierender Zucker: BENEDICT-Test 8.12 Nachweis reduzierender Zucker: TROMMERsche Probe 8.13 Nachweis reduzierender Zucker: Silberspiegel-Test 8.14 Nachweis reduzierender Zucker mit Methylenblau 83 85 87 89 92 95 97 99 101 103 103 104 105 106 107 108 108 109 110 111 113 114 114 115 8.15 8.16 8.17 8.18 8.19 8.20 8.21 8.22 Mono-und Disaccharide: BARFOED-Test Glucose-Nachweis mit Teststreifen: GOD-Test Dünnschichtchromatographische Trennung von Zuckern Demonstration der optischen Aktivität einer Zucker-Lösung.... Säurehydrolyse der Glykosidbindung der Saccharose Nachweis pflanzlicher Stärke mit LuGOLscher Lösung Säurehydrolyse von Stärke Nachweis von Cellulose an Pflanzenteilen und Pflanzenprodukten 8.23 Säurehydrolyse der Glykosidbindung der Saccharose 9 Aminosäuren und Peptide 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 9.10 9.11 9.12 9.13 9.14 9.15 9.16 9.17 9.18 9.19 9.20 9.21 Elementaranalyse: Aminosäuren enthalten Stickstoff Visualisierung von Aminosäuren und Peptiden Nachweis der Peptid-Bindung: Biuret-Reaktion Protein-Nachweis mit COOMASSIE-Reagenz Aromatische Aminosäuren: Xanthoprotein-Probe Nachweis von Tyrosin: FOLIN-QOCALTEU-Reaktion Nachweis von Tryptophan: HOPKINS-COLE-Test Nachweis schwefelhaltiger Aminosäuren: NPN-Test Nachweis schwefelhaltiger Aminosäuren: Bleiacetat-Test Nachweis von gebundenem Arginin: SAKAGUCHi-Test Aminosäurespektrum von Gewebeextrakten Papierchromatographie von Aminosäuren: Rundfilter-Verfahren Aminosäure-Lösungen zeigen verschiedene pH-Werte Demonstration des isoelektrischen Punktes Titration einer Aminosäure Photometrische Konzentrationsbestimmung von Tyrosin Makromoleküle mit Kolloidcharakter: FARADAY-TYNDALL-Effekt Quantitative Proteinbestimmung: Biuret-Verfahren Proteine lassen sich ausfällen Proteine tragen beeinflussbare elektrische Ladungen Papierelektrophorese von Proteinen 10 Lipide 10.1 Lipophil und lipophob 10.2 Gewinnung von Pflanzenfetten 10.3 Einfache Elementaranalyse 10.4 Es riecht brenzlig: Acrolein-Probe 10.5 Fettes oder ätherisches Öl? 10.6 Verseifung von Pflanzenfetten 10.7 Nachweis ungesättigter Fettsäuren 10.8 Fettverdauung im Reagenzglas: Modellversuch 10.9 Chromatographie von Membranlipiden 116 117 118 122 123 124 126 127 128 129 129 131 133 134 135 136 137 138 139 139 140 144 145 146 148 149 150 151 152 154 155 157 158 159 160 161 162 163 164 166 167 11 Nucleinsäuren und Nucleotide 11.1 Löslichkeitsverhalten von RNAund DNA 11.2 Isolierung von RNAaus Bäckerhefe 11.3 Isolierung von DNA aus der Küchen-Zwiebel 11.4 Nachweis freier Phosphorsäure 11.5 Nachweis von Ribose und Desoxyribose 11.6 DNA-Nachweis im Zellkern: FEULGEN-Reaktion mit SCHIFFS Reagenz 11.7 Nachweis der Purin-Basen 11.8 Fettverda Dünnschichtchromatographische Trennung von DNA-Basen 11.9 Unterscheidung von Ribo- und 2'-Desoxyribonucleotiden 170 170 171 172 174 175 175 12 Pigmente und andere Naturstoffe 12.1 Trennung von Blattpigmenten im Zweiphasensystem 12.2 Zerlegung des Chlorophyll-Moleküls durch Verseifung 12.3 Papierchromatographische Trennung lipophiler Blattpigmente 12.4 Dünnschichtchromatographie lipophiler Blattpigmente 12.5 Säulenchromatographie im kleinen Stil: Tafelkreide und Glasstab 12.6 Dünnschichtchromatographie hydrophiler Blattpigmente 12.7 Papierchromatographische Trennung von Blüten- und Fruchtpigmenten 12.8 Elektrophoretische Trennung von Anthocyanen und Betalainen 12.9 Anthocyane sind pH-und Redox-Indikatoren 12.10 Chromatographische Trennung ätherischer Öle 12.11 Papierchromatographische Trennung von Alkaloiden 12.12 Mikrosublimation von Coffein 180 180 182 12.13 Nachweis von Vitamin C 12.14 Vitamin C in Brausetabletten 185 187 188 190 191 192 195 196 198 200 ZZZZZZZZZZZZZ 201 202 204 Proteinnatur der Enzyme Katalase-Aktivität in Pflanzengewebe (in wVo-Test) Nachweis pflanzlicher Phenoloxidasen (Mikro-Nachweis) Pepsin verdaut Protein 13.5 Proteasen in Waschmitteln 177 179 ^^^"'ZZ""."." 13 Enzyme und Enzymwirkungen 13.1 13.2 13.3 13.4 177 ZZZZ'Z'ZZZZ'ZZ 13.6 Enzymatischer Nachweis von Glucose: GOD-Test 13.7 Bestimmung der Wechselzahl am Beispiel der Katalase 13.8 Enzymkinetik: Substratsättigung der Katalase 13.9 Anthocyane sind pH- und Redox-Indikatoren 13.10 Amylasen bauen pflanzliche Stärke enzymatisch ab íci.i i Amylase-Aktivität von Getreidekeimlingen 205 205 206 208 209 210 211 213 214 215 217 13.12 Carboanhydrase: Die Katalyse beschleunigt beträchtlich 13.13 Spaltung von Milchfett durch Pankreas-Lipase 13.14 Enzymhemmung und Enzymspezifität: Harnstoffabbau durch Urease 13.15 Exoenzyme: Carnivore Pflanzen verdauen Filme 13.16 Succinat-Dehydrogenase: Kompetitive Hemmung 13.17 Nachweis der Malat-Dehydrogenase: Optischer Test 13.18 Kinetik der Alkohol-Dehydrogenase 14 Photosynthese 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 Blattpigmente absorbieren Licht Chlorophylle und ihre Rotfluoreszenz Vom Licht angeregtes Chlorophyll reduziert Farbstoffe Photosynthese setzt Sauerstoff frei: Indigoblau-Nachweis Photosynthese im Wasser: Sauerstoffnachweis mit Pyrogallol 14.6 Sauerstoff erleichtert: Die Bojen-Methode 14.6 Photochemisch aktive Chloroplasten: Die HiLL-Reaktion 14.8 Photosynthese verbraucht CO2 14.9 C02-Kompensationspunkte bei C3- und C4-Pflanzen 14.10 Der Lichtkompensationspunkt der Photosynthese 14.11 Das Blatt bildet im Licht Stärke 14.12 Pflanzen benötigen für die Photosynthese Kohlenstoffdioxid. 14.13 Messung der O2-Entwicklung: Bläschen-Zählmethode 15 Atmung 15.1 Blatt Veratmung ist Substanzverlust 15.2 Bei der Atmung entsteht Wärme 15.3 Elektronenfluss bei Atmungsprozessen 15.4 Unsere Atemluft enthält CO2 15.5 CO2 als Atmungsprodukt 15.6 Atmen in der Petrischale 15.7 Sauerstoffverbrauch bei der Atmung - der Kerzentest 15.8 Atmen auch grüne Pflanzen? 15.9 Die Atmung verbraucht O2; Ein volumetrischer Nachweis 15.10 Quantitative CO2-Bestimmung in der Atemluft des Menschen 15.11 Respiratorischer Quotient des Menschen 15.12 Respiratorischer Quotient keimender Samen oder Früchte... 15.13 Im Citrat-Zyklus wird Wasserstoff übertragen (Modellversuch) 15.14 Chromatographie von Carbonsäuren aus dem Citrat-Zyklus 15.15 Rhythmisch sauer-die CAM-Pflanzen 15.16 Redoxzustände mitochondrialer Cytochrome 218 219 221 224 226 227 229 232 233 235 236 238 239 241 242 244 246 247 249 251 252 255 256 256 257 258 260 262 263 264 265 268 269 271 272 274 275 277 16 Gärung 279 16.1 Auf dem Weg zur Gärung: Glykolytischer Hexose-Abbau 279 16.2 CO2-Abgabe bei der ethanolischen Gärung 281 16.3 Umschalten können - der PASTEUR-Effekt 282 16.4 Vergärbarkeit verschiedener Substrate 283 16.5 Induktion der Glucose-Epimerase 285 16.6 Hefe spaltet Saccharose 287 16.7 Ethanal ist Zwischenverbindung der ethanolischen Gärung... 288 16.8 Destillation von Ethanol 289 16.9 Nachweis von Ethanol: lodoform-Probe 291 16.10 Ethanol ist brennbar 292 16.11 Ethanol-Nachweis mit Chromverbindungen 293 16.12 Milchsäure-Gärung 293 16.13 Betont anrüchig: Die Buttersäure-Gärung 295 16.14 Energetik der alkoholischen Gärung 296 Zum Weiterlesen 299 Register 302