Enzymforsøg (Biologi C)

Enzymforsøg

Formål:

Formålet med forsøget er at undersøge enzymaktiviteten ved forskellige temperaturer.

Hypotesen er at med stigende temperaturer vil enzym- og substratmolekyler bevæge sig hurtigere – dog kun til en hvis grad, da det ved for høj temperatur kan give et drastisk fald i enzymaktiviteten.
Vi forventer at optimumtemperaturen er ved kropstemperatur 37C

Teori:

Enzymer

Enzymer er biologiske katalysatorer. En katalysator er et molekyle der øger hastigheden af en reaktion/proces uden selv at blive ændret.

Næsten alle enzymer er proteiner.

De molekyler/stof enzymer kan virke på kaldes substrat. De kan omdanne molekylet til et produkt via enten katabolisme eller anabolisme.

Anabolisme er hvor der opbygges stoffer. De processer hvor der nedbrydes stoffer kaldes katabolisme.

Molekyler bevæger sig hurtigere jo varmere omgivelserne er. Derfor vil enzym- og substratmolekyler bevæge sig hurtigere ved højere temperaturer og dermed have større chance for at ”ramme” ind i hinanden.

Ved for høj temperatur ændres enzymets proteindel på en sådan måde at enzymet ikke længere virker korrekt. Dette kaldes en denaturering.

Sakkarid, kulhydrat og amylase

Kulhydrat er vigtig for vores krop så vi kan respirere og forbrænde energi. Der findes monosakkarider, disakkarider og polysakkarider.

Stivelse er polysakkarid (poly betyder mange) Når man indtager lange kæder sukker kan det f.eks. være stivelse. Det kommer fra kartofler og planter.

Amylase klipper i vores sukker vi har indtaget. Vi udskiller amylase i bl.a. mundhulen hvilket er spytamylase. Grunden til at vi skal have klippet vores sukker er, at det er monosakkarider vores krop bruger til respiration.

Vores stivelse bliver klipper i stivelseskæderne og laver det til maltose og glukose som er hhv. disakkarider monosakkarider.

Jod

Stivelse farves kraftigt af en jodopløsning og tilstedeværelsen af stivelse kan påvises med J-JK reagens. Jod er vores farveindikator. Stivelsen farves kraftigt blåsort af joden. Delvist nedbrudt stivelse giver en rødbrun farve, medens maltose ikke får jodopløsningen til at skifte farve. Den naturlige farve er nemlig gullig og ikke mørk blå/sort. Joden bliver fanget i stivelse som man kan se er spiralformet/snoet hvis man zoomer helt ind på molekylet.

Materialer:

Kartoffelmel (lærer havde blandet kartoffelmel med vand på forhånd)

J-JK opløsning

Saltvand (9 g NaCl + 1000 ml vand)

Små bægerglas

Glasspateler

Pipetter

Spritpen

Testplade

Kogeplade

Is

Termometer

Fremgangsmåde:

Jeg tog en smule vand i munden og gjorde tyggebevægelser et par minutter. Spyttede indholdet ud i et bægerglas. Der blev samlet mindst 10-15 mL.

Hældte det spytblandede vand op i et lille bægerglas. Delte indholdet i 5 portioner og fortyndede hver af dem op til 20 ml med saltvand. Markerede hver af dem “E”.

Læreren havde lavet en stivelsesopløsning og den fordelte jeg i 5 portioner. Markerede dem “S”.

Testforsøg:
Jeg lagde ud med et testforsøg for at få en fornemmelse for, om vores enzymopløsning ”E” skulle forstærkes (tilføres mere spyt) eller om vores stivelsesopløsning ”S” skulle fortyndes mere.

Hvis reaktionen eksempelvis er for kort/hurtig, kan der gøres op for det ved at fortynde enzymopløsningen.

   Jeg hældte et glas E og S sammen og rørte godt sammen og startede tidtagning. Anbragte J-JK dråber på testpladen. Hver 30. Sekund blev en dråbe af E+S blandingen overført til testpladen.  

Ved testforsøg skete der ikke nogle ændringer og derfor tilførte jeg ekstra spyt til E og fortyndede S noget mere.

1  Grundforsøg

Anbring J-JK dråber på testpladen.

Hæld et glas enzymopløsning “E” og et glas stivelsesopløsning “S” sammen. 

Rør godt rundt og start tidtagning.

Hver 30. sekund udtages en dråbe af blandingen; dråben overføres til en dråbe J-JK på testpladen. 

Blå/sort: stivelse, dvs. endnu ingen reaktion.

Gul/rød : Stivelse helt nedbrudt.

Den tid, det tager før hverken den blåsorte farve eller den rødbrune farve fremkommer ved blandingen, er forsøgsresultatet og noteres.

Notér også opløsningens temperatur.

2  Hvad sker der, hvis enzymet opvarmes til kogepunktet?

Kog et bægerglas enzymopløsning 1 minut og afkøl til stuetemperatur.

Hæld enzymer og stivelse sammen. Udtag prøver med 1 minuts mellemrum som beskrevet ovenfor og noter forsøgsresultatet. Sker der noget?

Lad forsøget stå medens forsøg 3 og 4 udføres og tag en sidste prøve efter fx 20 minutter.

3 Hvilken betydning har afkøling af enzym og stivelse til f.eks.  ◦C?

Afkøl et bægerglas stivelse og et bægerglas enzymer i is til ca. 5 ◦C.

Bland indholdet i glassene sammen, rør godt rundt og mål temperaturen i blandingen.

Udtag prøver hvert 30. sekund til hverken den blåsorte eller rødbrune farve

fremkommer ved blandingen med J-JK på testpladen (se punkt 1). Noter reaktionstiden og noter

sluttemperaturen i bægerglasset.

4  Hvilken betydning har opvarmning af enzym og stivelse til fx 45 ◦C?

Opvarm et bægerglas stivelse til ca. 45 ◦C.

Hæld den varme stivelse og et bægerglas med enzymer sammen. Mål blandingens temperatur.

Udtag straks og dernæst hvert 30. sekund en prøve, der overføres til testpladen (som punkt 1).

Noter reaktionstiden og noter sluttemperaturen i bægerglasset.

Resultater:

Temperatur	Testforsøg ca. 20	5	20	56	100
Reaktionstid: Tid før stivelsen er væk.	>240 sek.	525 sek.	150 sek.	90 sek.	>1800 sek.

Fejlkilder:

1. I forsøget står der at man skal bruge fortynde det spytblandede vand med saltvand. Salten kan give en effekt der sætter skub i processen og de fleste grupper brugte almindelig postevand i stedet. Dette kan lede til at reaktionerne gik langsommere end forventet.

2. Da vi opvarmede enzym til kogepunktet afkølede vi det ikke bagefter.

Diskussion:

Hvor lang tid tager det at spalte stivelse ved stuetemperatur?

I resultatet ser vi at det tager ca. 150 sek.

Sammenlign med andre gruppers resultat - er der forskel? - i givet fald, hvorfor er der forskel?

Der var en general stor forskel i de forskellige gruppers resultater. Der var store forskelle i koncentrationen af spyt. Jo, mere koncentreret spyt, desto hurtigere kan stivelsen spaltes. Enkelte var helt oppe på 7 minutter, hvilket kan skyldes at deres spyt var alt for fortyndet. En anden gruppe fik 225 sekunder, hvilket ligger tættere på vores resultat.

Hvad sker der i forsøg 2? - hvilken praktisk anvendelse har denne enzymegenskab i vores dagligdag?

I forsøg nr. 2 opvarmer vi enzymerne til kogepunktet 100 grader. Ved høje temperaturer vil enzymaktiviteten forsvinde og vi får dermed denaturering af enzymerne.
I dagligdagene varmer vi vores mad op i kogene vand bl.a. for at fjerne bakterierne og enzymerne inde i bakterierne vil denaturere og miste deres egenskab – dø.

Hvordan forklares resultaterne i forsøg 3 og 4? Indtegn forsøgsresultaterne i et diagram (x-akse: temperatur og y-akse: reaktionstid).

Ved forsøg 3 har vi at gøre med temperaturen 5 grader. Dette er en lav temperatur og molekyler bevæger sig langsomt ved lave temperature. Når molekylerne bevæger sig langsomt vil de ikke ”fise” hurtigt rundt og derved sjældnere ramme sammen med enzymerne.

I forsøg 4 havde vi 56 grader varme. Her ser vi den hurtigste reaktion i resultatet – 90 sekunder. Enzymerne er langt tættere på den forventede optimumtemperatur og molekylerne bevæger sig hurtigere ved denne temperatur – derved rammer de oftere ind i enzymerne der så kan spalte molekylerne.

y-aksen er antal sekunder.

x-aksen er antal grader i Celsius.

Vi skal huske på at de første 20 grader (testforsøg) og de 100 grader ikke har en bestemt reaktionstid. Jf. Resultater.

Konklusion:

Vi fik undersøgt enzymaktiviteten ved flere temperaturer. På grafen ser vi at enzymaktiviteten fungerer mest optimalt mellem 20 og 56 grader celsius – altså som forventet. Ved for høj varme og for lav varme tager det længere tid at spalte stivelsen eller også sker det slet ikke.