Afbraak van waterstofperoxide door enzymen

Inleiding

Momenteel zijn wij binnen ons adviesbureau biotech 2035 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 waterstofperoxide (H2O2) in water (H2O) en zuurstof (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.

enzym katalase
Enzym katalase

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 je 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.




Materialen bij 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

Onderzoeksprotocol 1: intensiteit bepalen van reactie H2O2 → H2O + O2

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 → 5 = zeer snel

Het beoordelingscijfer van de reacties kun je wijzigen, na vergelijking met andere reacties.

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

  1. Noteer de resultaten overzichtelijk in een tabel.
  2. Welke kanttekening kan bij het gebruik van deze methode gemaakt worden?
  3. Waarom zal het belangrijk zijn dat in je lichaam een natuurlijke vorm van het enzym aanwezig is?

Onderzoeksprotocol 2: de werking van het enzym in lever en aardappel

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

  1. Noteer de resultaten overzichtelijk in een tabel.
  2. Breng een onderbouwd advies uit voor het gebruik van (enzym in) lever of aardappel.



Onderzoeksprotocol 3: de blijvende werking van het enzym

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

  1. Noteer de resultaten overzichtelijk in een tabel.
  2. Leg uit dat het essentieel is dat je in beide reageerbuizen een even groot deel lever uit onderzoeksprotocol 2 doet.
  3. Breng een onderbouwd advies voor de mogelijkheden om het enzym her te gebruiken.

Onderzoeksprotocol 4: de invloed van de pH op de enzymwerking

Uit testen is gebleken dat onder andere de pH invloed heeft op de enzymwerking. Biotech 2035 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 bij onderzoeksprotocollen.

Verwerking

  1. Schrijf van deze proef een practicumverslag.
  2. De pH is niet de enige factor die van invloed is op enzymwerking. Welke factoren spelen nog meer een rol?
  3. De onderzoeken 1 tot en met 4 leiden vast tot allerlei vervolgonderzoeken. Breng een onderbouwd advies uit met betrekking tot de vervolgonderzoeken. Heb je bijvoorbeeld al ideeën welke richting het vervolgonderzoek op moet gaan, zijn er zaken die je ons in het bijzonder afraadt of aanbeveelt, etc.



Links