Лабораторная работа"действие фермента на пероксид водорода"
Л/р. № 2 "Действие фермента каталазы на пероксид водорода”
Цель:
показать
действие фермента каталаза на пероксид водорода (Н2О2)
и условия, в которых он функционирует.
обнаружить
действие фермента каталазы в растительных тканях, сравнить ферментативную
активность натуральных и поврежденных кипячением тканей;
Оборудование:
3%
раствор пероксида водорода,
раствор
йода,
лист
элодеи (другого растения),
кусочки
сырого и вареного картофеля,
сырого
мяса,
микроскопы,
пробирки.
Информация
для учащихся.
Пероксид водорода – ядовитое
вещество, образующееся в клетке в процессе жизнедеятельности. Принимая участие
в обезвреживании ряда токсических веществ, он может вызвать самоотравление
(денатурацию белков, в частности, ферментов). Накоплению Н2О2 препятствует
фермент каталаза, распространенный в клетках, способных существовать в
кислородной атмосфере. Фермент каталаза, расщепляяН2О2 на
воду и кислород, играет защитную роль в клетке. Фермент функционирует с очень
большой скоростью, одна его молекула расщепляет за 1с 200 000 молекул Н2О2:2 Н2О2
2 Н2О2 + О2
Ход
работы.
на
срез картофеля капните разведенным раствором йода, наблюдайте явление.
Объясните изменение окраски среза.
Поместите
в первую из трех пробирок кусочек сырого мяса, во вторую – кусочек сырого
картофеля, в третью – кусочек вареного картофеля.
Прилейте
в пробирки по 2-3мл 3-% раствора Н2О2.
Опишите
наблюдаемые вами явления в каждой пробирке.
На
предметное стекло, в каплю воды положите лист элодеи (тонкий срез) и
рассмотрите под микроскопом при малом увеличении место среза.
Нанесите
на лист 1-2 капли Н2О2, накройте покровным стеклом и
вновь рассмотрите срез. Объясните явление.
Составьте
частные и общий вывод по лабораторной работе, исходя из цели работы.
Вопросы:
Чем
объяснить сходные явления в опыте с листом элодеи и сырым картофелем,
возникшие в результате проникновения в клетки пероксида водорода?
Какие
внутримолекулярные силы разрушились в ферменте каталазе при варке
картофеля, и как это отразилось в опыте?
в опыте с мясом и пероксидом водорода - в сыром виде мясо меняет оттенок, в вареном виде-нет. В опыте с картофелиной и пероксидом водорода- в сыром виде- она меняет цвет, в вареном виде- разложился.
Ферменты – это белковые молекулы, синтезируемые живыми клетками.
В каждой клетке имеются сотни различных ферментов. С их помощью осуществляются многочисленные химические реакции, которые могут с большой скоростью идти при температурах, подходящих для данного организма, то есть в пределах от 5о до 40о . Чтобы эти реакции протекали вне организма с той же скоростью потребовались бы высокие температуры и резкие изменения условий. Для клетки это означало бы гибель, так как вся работа клетки строится таким образом, чтобы избежать любых сколько-нибудь заметных изменений в нормальных условиях ее существования.
Таким образом, можно сказать, что ферменты – это биологические катализаторы, то есть вещества, которые ускоряют биохимические реакции. Они абсолютно необходимы, потому что без них реакции в клетке протекали бы слишком медленно.
Термин “фермент” (от лат. fermentum – закваска) был предложен в начале XVII века голландским ученым Ван Гельмондом.
Почти все ферменты являются белками (но не все белки – ферменты). Представление о том, что ферменты – белки утвердилось не сразу. Для этого надо было научиться их выделять в высоко кристаллической форме. Впервые ферменты в такой форме выделил в 1926 году Дж. Самнер. После этого потребовалось еще 10 лет, в течение которых было получено еще несколько ферментов в кристаллической форме, чтобы представление о белковой природе ферментов стало доказанным и получило всеобщее признание.
Для ферментов характерна своя эволюция, им также пришлось пройти длительный путь признания
Оборудование, реактивы. Штатив лабораторный с пробирками, пипетки с метками на 1 мл; кусочки сырого и вареного картофеля (или сырого и вареного мяса); пероксид водорода (3%-ый раствор или 0,5%-ый раствор); лучинка; спички. Ход работы. В одну пробирку помещают ломтики сырого картофеля, в другую – вареного (в третью и четвертую пробирки можно положить кусочки сырого и вареного мяса, соответственно). В каждую пробирку с помощью пипетки приливают 0,5 мл 3%-ного раствора пероксида водорода (Н2О2). При выделении пузырьков опустить в каждую из этих пробирок тлеющую лучинку. Наблюдения. В пробирках с сырым картофелем (или мясом) будет наблюдаться бурное образование пузырьков («вскипание»). Тлеющая лучинка, помещенная в пробирку, вспыхивает. В пробирках с вареным картофелем и вареным мясом пероксид водорода не расщеплается, пузырьки не выделяются. Обсуждение результатов. Образование пузырьков в пробирках с сырым картофелем или мясом объясняется присутствием в клетках фермента пероксидазы – у растений (или каталазы – в мышцах), которые расщепляют перекись водорода до воды и кислорода. Молекулярный кислород выделяется в виде пузырьков. Наличие кислорода можно определить с помощью тлеющей лучинки, которая вспыхивает, если ее внести в пробирку с выделяющимися пузырьками. В пробирках с вареным картофелем и вареным мясом пероксид водорода не расщепляется, т.к. при варке ферменты (вещества белковой природы) денатурируют – происходит нарушение третичной структуры фермента и утрата его каталитической активности. Токсичный (ядовитый) пероксид водорода образуется в некоторых растительных и животных клетках в качестве побочного продукта метаболизма (при биологичесом окислении). Это соединение токсично для клеток и пероксидаза (или каталаза), содержащиеся в пероксисомах, обеспечивают эффективное его удаление. Под действием ферментов каталазы (мышц, крови) или пероксидазы (картофеля, элодеи) пероксид водорода тотчас расщеплается до молекулярного кислорода и воды, согласно уравнению: Каталаза (пероксидаза) 2Н2О2 = 2Н2О + О2↑ Каталаза – один из наиболее быстроработающих ферментов. При 0 градусах С одна молекула каталазы разлагает в 1 с до 40000 молекул пероксида водорода. Одна молекула фермента за 1 минуту расщепляет до 5 миллионов молекул пероксида водорода, защищая клетку от отравления. Локализуется каталаза в микротельцах и пероксисомах. Пероксидаза и каталаза относятся к классу оксидоредуктаз, т.к. реакция расщепления перикиси водорода является окислительно-восстановительной. Аналогично, если капнуть пероксид водорода на лист элодеи, то будет наблюдаться бурное выделение пузырьков газа – кислорода. Наиболее сильнодействующая пероксидаза содержится в хрене. Ее специально получают для молекулярно-генетических исследований. Выводы. В живых клетках содержатся ферменты – вещества белковой природы, ускоряющие ход биохимических реакций за счет снижения энергии активации. В этом опыте можно оп-ределить наличие в сырых продуктах фермента каталазы – в клетках животных (или пероксидазы – в клетках растений). При термической денатурации происходит необратимая денатурация фермента (разрушение его третичной структуры и утрата каталитической активности). Утрата каталитической активности каталазы (пероксидазы) после кипячения продуктов подтверждает белковую
2 Н2О2
2 Н2О2 + О2
