PRACTICUM | Onderzoek naar enzymen voor de afbraak van waterstofperoxide

Inleiding

Momenteel zijn wij binnen ons adviesbureau biotech 2020 bezig om een nieuwe methode te ontwikkelen voor de isolatie van het enzym katalase. Onze klanten gebruiken katalase voor een snelle omzetting van het schadelijke H₂O₂ in H₂O en O₂. Op dit moment maken de meest klanten gebruik van een anorganisch product: mangaanoxide (MnO₂), maar het is wenselijker om gebruik te maken van een natuurlijk enzym. Ons adviesbureau is dan ook bezig met onderzoek naar katalase in de cellen van de varkenslever en in de cellen van aardappels.

In verband met een reorganisatie binnen ons bedrijf, hebben wij het onderzoek moeten staken. Over een aantal maanden kunnen we pas weer verder met het onderzoek. Echter een aantal klanten van ons kan hier niet op wachten. Wij zouden u dan ook willen vragen om voor ons het onderzoek uit te willen voeren.

Wij zouden graag antwoord willen hebben op de volgende vragen:

werken de enzymen van de lever en de aardappel even goed als de anorganische (MnO₂);

is katalase, bijvoorbeeld uit de lever, nog werkzaam na het gebruik bij de omzetting van H₂O₂ in H₂O en O₂. Door het hergebruik van katalase kunnen de kosten worden gedrukt;

wat is de invloed van de pH op de werking van katalase uit de lever- en de aardappelcellen.

Hieronder staan onderzoeksprotocollen om een antwoord te kunnen geven op bovenstaande vragen. Bedankt voor je medewerking!

Materialenlijst bij de onderzoeksprotocollen

MnO2-poeder verse 3% H2O2-oplossing stukje rauwe lever stukje aardappel pincet

10 reageerbuizen fijn zand 10 ml NaOH 0,1 M (base) 10 ml HCl 0,1 M (zuur) glasstaaf

mortier + stamper pH-papier 10 ml pipet spuitfles met water

H₂O₂ is een giftige stof die voortdurend gevormd wordt als een product van reacties binnen levende cellen.

Deze methode is een manier om de intensiteit van een reactie te bepalen. Deze methode kunt u nodig hebben bij de onderzoeken. De intensiteit van een reactie wordt uitgedrukt in een getal:

0 = geen reactie 1 = langzaam 2 = matig 3 = snel 4 = zeer snel

Wanneer nodig kunt u het beoordelingscijfer van de reacties wijzigen, na ze vergeleken te hebben met latere reacties.

Onderzoek 1

Pipetteer in twee reageerbuizen elk 2 ml H₂O₂. Breng in de ene buis een kleine hoeveelheid zand en in de andere buis een kleine hoeveelheid MnO₂. Neem de snelheid van de reacties in beide buizen waar en druk deze uit in een beoordelingsgetal.

Verwerking

Noteer de resultaten overzichtelijk op je antwoordblad.

Welke kanttekening kunt u maken bij het gebruik van deze methode.

Waarom zal het belangrijk zijn dat in je lichaam een natuurlijke vorm van het enzym aanwezig is?

Onderzoek 2

Pipetteer in twee schone reageerbuizen elk 2 ml H₂O₂. Breng in de ene buis een stukje lever van ongeveer de grootte van een graankorrel. Doe in de andere buis een even groot stukje aardappel. Wanneer het stukje aardappel en/of lever door de schuimende werking naar bovenkomt. Druk deze dan met een glasstaaf naar beneden.
Vergelijk de intensiteit van de reacties met die van met MnO₂ en druk deze met een beoordelingsgetal uit.

Verwerking

Noteer de resultaten overzichtelijk op je antwoordblad.

Breng een advies uit ten aanzien van het gebruik van lever of aardappel. Geef ook een onderbouwing.

Onderzoek 3

Begin pas met dit onderzoek als de schuimvorming van onderzoek 2 is gestopt!
Verdeel de inhoud van de leverbuis in twee schone reageerbuizen (buis 1 en buis 2). Knip het stukje lever in twee gelijke delen en breng in buis 1 en 2 een deel. Deponeer in buis 1 een vers stukje lever. Voeg bij buis 2 1 ml H₂O₂ toe. Neem het resultaat waar.

Verwerking

Noteer de resultaten overzichtelijk op je antwoordblad.

Maak duidelijk dat het van belang is dat je in beide reageerbuizen een even groot deel lever uit onderzoek 2 doet.

Breng een advies uit ten aanzien de mogelijkheden om het enzym her te gebruiken. Geef ook een onderbouwing.

Onderzoek 4

Uit testen is gebleken dat onder andere de pH invloed heeft op de enzymwerking. Biotech 2020 is nog niet toe gekomen om nader onderzoek hierna te doen. Bedenk zelf een proef om de invloed van de pH op de enzymwerking te onderzoeken. Voer deze proef vervolgens uit. Je kunt gebruik maken van de materialen van de materialenlijst.

Verwerking

Schrijf van deze proef een kort verslag.

De pH is niet de enige factor die van invloed is op de werking van een enzym. Welke factoren kunnen nog meer een rol spelen.

De onderzoeken 1 tot en met 4 leiden vast tot allerlei vervolgonderzoeken. Breng een advies uit met betrekking tot de vervolgonderzoeken. Heeft u bijvoorbeeld al ideeën welke richting het vervolgonderzoek op moet gaan, zijn er zaken die u ons in het bijzonder afraadt of aanbeveelt, etc.

Links

Gebruik opzet onderzoeksverslag voor het verslag van onderzoek 4.

Bekijk animatie enzymen op Bioplek.

Wiki enzym op Wikipedia.