Готовлюсь к олимпиаде по биологии и попалась задача про калориметрию. Нужно объяснить какие именно химические и биологические процессы происходят при сжигании семечки подсолнуха. Я понимаю что выделяется тепло и CO2, но дальше не знаю как правильно описать. Что именно горит, какие вещества, что происходит с молекулами?
При сжигании семечки подсолнуха происходит неферментативное окисление (горение) в отличие от клеточного дыхания. Разберем по компонентам.
Семечка состоит примерно из:
При горении жиры окисляются по уравнению вида: C57H110O6 + 80 O2 -> 57 CO2 + 55 H2O + Q, где Q - выделяемая теплота. Жиры дают больше всего калорий при горении - около 9 ккал/г против 4 ккал/г у углеводов и белков.
При горении белков азот из аминокислот переходит в оксиды азота и молекулярный N2 (в отличие от клеточного дыхания, где он выводится в виде мочевины). При горении углеводов (крахмал, сахароза) реакция проще: C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + Q.
Ключевое отличие от клеточного дыхания: при горении вся энергия выделяется мгновенно в виде тепла и света. При клеточном дыхании те же молекулы окисляются ступенчато через гликолиз, цикл Кребса и дыхательную цепь, а энергия запасается в АТФ с КПД около 40%.
Для олимпиады: обычно задают найти теоретическую калорийность семечки и сравнить с экспериментальным результатом. Разница объясняется неполным сгоранием и потерями на испарение воды.
Коротко: горят в основном жиры (их там больше половины). Жир + кислород = CO2 + вода + тепло. Из одной семечки ~6-8 ккал в зависимости от размера.
Небольшое уточнение к первому ответу: при горении белков в открытом пламени образуются не только оксиды азота, но и цианистый водород (HCN) при неполном сгорании, плюс сера переходит в SO2 если в белках есть серосодержащие аминокислоты (метионин, цистеин). В семечках они есть. Это важно для понимания почему экспериментальный результат в калориметре отличается от теоретического.
Кстати если это для олимпиадной задачи на калориметрию - не забудь про поправку на теплоемкость бомбы-калориметра. Часть тепла идет на нагрев самой установки, а не воды. Там обычно дают константу прибора и надо её учесть в расчете.
Спасибо огромное! Про разницу с клеточным дыханием мне как раз и не хватало. Теперь понятно как отвечать.