Biologi 2 - Enzymet Katalase Rapport

Enzymet Katalase - Rapport

Hensikt

Hensikten med forsøket er å studere virkninger av enzymet katalase og hvordan temperaturen og pH-verdien virker inn på enzymaktiviteten.

Teori

Katalase er et enzym som katalyserer reaksjonen der hydrogenperoksid omdannes til oksygengass og vann. Det var et av de første enzymer som ble beskrevet. Det fins i celler fra de fleste vevstyper hos både planter og dyr, men også i kroppsvæsker som spytt og blod hos menneske. Katalase har ett av de høyest kjente turnovertall blant alle enzymer; ett katalasemolekyl kan omdanne millioner av hydrogenperoksidmolekyler per sekund. Det er viktig å få spaltet ned hydrogenperoksidet fordi det er svært giftig.

Reaksjonen som katalyseres av katalase kan skrives: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

Enzymer er katalysatorer som får reaksjoner til å gå raskere, og enzymet blir ikke brukt opp i prosessen. Alle enzymer har spesialisert seg på ett område, altså en type reaksjon. Dette er livsviktig for alle kjemiske reaksjoner på Jorda, og livet her. Det skjer alltid kjemiske reaksjoner overalt, spesielt i vår egen kropp. Reaksjonene kan gå opptil flere millioner ganger raskere dersom enzymer er på plass. Aktiveringsenergien settes ned slik at det skal lite til før reaksjonene skjer, og behovet for energi kan bli senket med opptil 90%.

Det er flere forskjellige faktorer som påvirker enzymer og deres aktivitet. Reaksjonsfarten øker proporsjonalt med mengden substrat og enzymer helt til alle de aktive setene på alle enzymmolekylene er fylt opp. Et enzym kan bli hemmet ved at reversible og irreversible inhibitorer påvirker enzymet. Irreversible inhibitorer ødelegger det aktive setet slik at enzymet ikke lenger kan bli brukt, mens reversible inhibitorer kan bli fjernet slik at enzymet får tilbake sin gamle struktur og funksjon. Reversible inhibitorer deles opp i to grupper; konkurrerende og ikke-konkurrerende inhibitorer. Konkurrerende inhibitorer ligger i det aktive setet og kan bli utkonkurrert av substratet slik at enzymet fungerer, mens ikke-konkurrerende inhibitorer ligger i det allosteriske setet og endrer formen på enzymet slik at substratet ikke kan feste seg i de aktive setene.

Alle enzymer fungerer best ved en bestemt temperatur og i et bestemt pH område. Dersom det er kaldere, kan enzymets aktivitet bli hemmet og enzymet fungerer dårligere. Dersom enzymet blir utsatt for høy varme, lav pH eller høy pH, kan det bli denaturert og enzymet ødelegges. Denatureringen er irreversibelt og proteinmolekylet endrer struktur og vil ikke fungere lengre.

Utstyr

• Forskjellige ubehandlede preparater, med biter av rått eple, rå potet, rått kjøtt, rå pære og rå gulrot
• Petriskåler
• 3% H2O2, hydrogenperoksid
• Pipette
• Kniv
• HCl
• NaOH

Metode

Vi skar opp preparatene i flate biter for å få stor overflate og la de i samlet i petriskålene. Vi hadde en petriskål for hver behandling: Ubehandlet, høy pH, lav pH, kokt, i fryser og i kjøleskap. Vi hadde en prøve vi ikke gjorde noe med, vi hadde en prøve i kjøleskap, en i fryseren, en som ble kokt i et varmebad, en som ble tilsatt HCl for å gjøre den sur og en som ble tilsatt NaOH for å gjøre den basisk.

Etter å ha behandlet de forskjellige preparatene, testet vi om de reagerte med hydrogenperoksid eller ikke. Vi dryppet noen dråper hydrogenperoksid på prøvene og observerte om det ble spaltet av oksygengass.

Resultater og Observasjoner

Tabellen nedenfor viser hvilke av dem som reagerte med katalase, som man kunne se ved at det boblet oksygengass.

Preparat	Rom (rom-temperatur)	Rom (høy pH) 13-14 pH	Rom (lav pH) 1-2 pH	Kjøleskap	Fryser	Kokt
Gulrot	Ja	Nei	Nei	Ja	Ja	Nei
Potet	Ja	Nei	Nei	Ja	Ja	Nei
Kjøtt	Ja	Nei	Nei	Ja	Ja	Nei
Eple	Nei	Nei	Nei	Nei	Nei	Nei
Pære	Ja	Nei	Nei	Ja	Ja (veldig lite)	Nei

Ingen av de vi kokte eller tilsatte høy/lav pH reagerte med katalase. Dette bekrefter det at enzymer fungerer med en bestemt temperatur og pH-verdi. PH-verdien er et mål for mengden av H3O+-ioner i løsningen. De ladde H3O+-ionene påvirker de bindingene som avgjør hvordan polypeptidkjeden i enzymet er kveilet. Enzymets aktivitet varierer med pH-verdien. Det vi ser har skjedd, er at enzymet har blitt ødelagt (denaturert) på grunn av høy pH, lav pH og høy temperatur. Enzymet fungerer ikke lenger og vil ikke ha muligheten til å spalte ned det giftige hydrogenperoksidet. 

Konklusjon

I dette forsøket har jeg lært at enzymer er helt avgjørende for livet på jorda. Inne i alle levende organismer skjer det en mengde forskjellige kjemiske reaksjoner. Med enzymer til stede går reaksjonene opptil flere millioner ganger raskere.

Jeg har lært at enzymer fungerer best ved en bestemt temperatur, den optimale temperaturen. Ved temperaturer som er lavere, vil reaksjonen gå langsommere. Ved en høy temperatur blir enzymet denaturert.

Enzymet ble mye mindre produktivt ved høy og lav temperatur. Dette kunne man se spesielt godt på den frosne pærebiten. Enzymet ble denaturert i de bitene vi kokte, og fikk heller ikke hydrogenperoksidet til å reagere med katalase. Det så ikke ut som om enzymet sluttet å fungere når vi frøys det ned, det bare ble lammet. Når det fikk sin normale temperatur tilbake fungerte det helt fint igjen, nesten.

Vi fikk heller ikke hydrogenperoksidet til å reagere med katalase ved høy pH. Antageligvis pH-en for katalase rundt 5,5 – 7 det område der det fungerer best, altså det vi har i kroppen.

Kilder

https://no.wikipedia.org/wiki/Katalase