Fun Biotech - Esperimenti

Esperimenti: acido acetico e bicarbonato vs Saccharomyces cerevisiae

Tutti almeno una volta hanno sentito parlare dell’anidride carbonica, abbreviata come CO2, nella maggior parte dei casi associata al problema dell’effetto serra. L’anidride carbonica può essere prodotta da reazioni chimiche industriali, come ad esempio la combustione di idrocarburi, ma è  anche il prodotto di scarto della respirazione aerobica, cioè una serie complessa di reazioni biologiche utilizzata da moltissime forme di vita, tra cui uomini, animali e microrganismi. La respirazione aerobica è in grado di produrre una grande quantità di energia chimica partendo da zucchero e ossigeno, producendo come  scarto del processo  acqua e anidride carbonica.

In biologia, a differenza che nei processi industriali, tutto ciò che è rifiuto per un organismo è nutrimento per un altro, piante ed alghe, ad esempio, utilizzano l’anidride carbonica come fonte di nutrimento. Questo è possibile dato che questi organismi sono in grado di “fissare l’anidride carbonica”, cioè di immagazzinare l’anidride carbonica gassosa in alcuni zuccheri,  attraverso il ciclo di Calvin e la fotosintesi clorofilliana.

E’ quindi importante comprendere che l’anidride carbonica fa parte nel ciclo naturale del pianeta e non è un inquinante nel senso classico del termine. L’anidride carbonica diventa un problema solo quando, a causa dell’industrializzazione, se ne produce troppa rispetto alla quantità che può essere assorbita dal pianeta.

Nel nostro esperimento faremo avvenire due tipi di reazioni diverse: una biologica e l’altra chimica, entrambe svilupperanno anidride carbonica.

1° ESPERIMENTO – Produzione anidride carbonica da micro-orgamismi

Nella prima bottiglia faremo crescere un lievito chiamato Saccharomyces cerevisiae, comunemente reperibile al supermercato.

Saccharomyces cerevisiae con una adeguata fonte di nutrienti si moltiplicherà grazie all’energia ricavata dalla respirazione aerobica. Come detto prima, la respirazione aerobica è un insieme di reazioni molto complesse, che  può essere riassunta in questo modo:

C6H12O6 (glucosio, uno zucchero) +6 02 (ossigeno) –> 6 H2O (acqua) + 6 CO2   (anidride carbonica) + ENERGIA CHIMICA


Materiali e metodi

-         Una bustina di lievito secco (fare attenzione a non prendere il lievito chimico)

-         Una bottiglia di plastica

-         Latte e zucchero

-         Un palloncino

Procedimento

  1. Prendere un bicchiere di latte e scaldarlo per 1-2 minuti in un pentolino. FARE MOLTA ATTENZIONE  a non scaldare eccessivamente il latte (il latte deve essere tiepido, non bollente), una temperatura troppo elevata potrebbe uccidere il lievito.
  2. Aggiungere la bustina di lievito e 1-2 cucchiaini di zucchero. Mescolare fino a che il lievito non sia completamente disciolto.
  3. Versare la soluzione di latte e lievito in una bottiglia di plastica.
  4. Mettere un palloncino sul collo della bottiglia.
  5. Aspettare circa 30 min-60 min.

esperimento Saccharomyces cerevisiae e latte

crescita Saccharomyces cerevisiae in latte

 

2° ESPERIMENTO – Produzione anidride carbonica da reazione tra acido acetico e bicarbonato

Nella seconda bottiglia faremo avvenire una reazione chimica tra acido acetico e bicarbonato di sodio, entrambi comunemente reperibile al supermercato.

In questo caso avverrà un comune reazione acido/base, la reazione è di tipo “esplosivo” dato che il bicarbonato di sodio reagirà molto velocemente con l’acido acetico producendo anidride carbonica.

CH3COOH (acido acetico) + NaHCO3 (bicarbonato di sodio)–> CH3COONa (sodio acetato)+ H2O (acqua) + CO2 (anidride carbonica)

Materiali e metodi

-         Aceto da cucina

-          Bicarbonato

-         Una bottiglia di plastica

-         Un palloncino

Procedimento

  1. Prendere circa un bicchiere di aceto e versarlo nella bottiglia di plastica.
  2. Aggiungere all’interno del palloncino 2-3 cucchiaini di bicarbonato di sodio. Se non si riesce, è possibile aiutarsi con un piccolo imbuto.
  3. Mettere il palloncino sul collo della bottiglia.
  4. La reazione è immediata, il palloncino si gonfierà subito.

acido acetico

reazione acido acetico e bicarbonato

RISULTATI

Come si vede dalle figure, in entrambi i casi il palloncino si gonfierà, anche se con velocità differenti. Nel primo esperimento il lievito crescerà producendo anidride carbonica. Il lievito ha bisogno di un certo tempo per crescere, il palloncino quindi si gonfierà dopo solo 30-40 minuti.

Con la reazione chimica acido/base, invece, il palloncino si gonfierà immediatamente. In entrambi i casi, anche se la fonte è molto diversa, il gas che si produrrà e SEMPRE lo stesso: l’ANIDRIDE CARBONICA!!!

DOMANDA PER I PIU’ BRAVI!!!!!!!!!!!!!!!

Ipotizzando che ci siano ancora zuccheri nel latte, cosa succede a Saccharomyces cerevisiae (il lievito) quando finisce l’ossigeno nella bottiglia??? Sopravviverà??? Il palloncino continuerà a gonfiarsi??

PROVATE A RISPONDERE!!!!!

Se volete un indizio cliccate su questo link:  Suggerimento!!!

Riccardo Beretta

About Riccardo Beretta

Laureato presso l’università di Milano Bicocca in biotecnologie industriali nell’ottobre del 2007. Fino al 2013 ricercatore in azienda biotech nel campo della proteomica differenziale con spettrometria di massa, nei settori alimentare, veterinario e farmaceutico. Attualmentre responsabile della R&D in un'azienda biotech altamente innvovativa, nel settore della produzione di biogas e recupero-nutrienti. Scarica il Curriculum

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