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DIVERTENTI ESPERIENZE A CASA
Esperimenti con enzimi: ossidasi e perossidasi. Esperimenti chimici
Esperienze divertenti a casa / Esperimenti di chimica per bambini Nelle cellule di piante e animali si verificano continuamente complessi processi chimici. Sono regolati da sostanze proteiche - enzimi, che (ricordiamo ancora una volta) svolgono il ruolo di catalizzatori per le reazioni chimiche nelle cellule. Per studiare tali processi biochimici sono necessari strumenti complessi e molti reagenti. Tuttavia, alcuni fenomeni biochimici possono essere osservati, come si suol dire, ad occhio nudo. Cominciamo con gli enzimi ossidativi: ossidasi e perossidasi. Sono presenti in molti tessuti viventi perché l'ossidazione è alla base dei processi di respirazione. Ma questi enzimi agiscono in modo diverso: le ossidasi ossidano le sostanze organiche con l'ossigeno atmosferico, le perossidasi “estraggono” l'ossigeno dai perossidi per lo stesso scopo. Naturalmente, le sostanze vengono ossidate lentamente anche senza l'aiuto di enzimi, ma gli enzimi accelerano la reazione molte migliaia di volte. Quando alcune sostanze vengono ossidate, ad esempio fenolo e idrochinone, si formano prodotti di reazione colorati. L'aspetto del colore indica che l'enzima ha funzionato. E l'intensità del colore ti consente di giudicare la quantità di prodotti di ossidazione. Se il colore non appare affatto, l'enzima è inattivo. Ciò può avvenire in un ambiente troppo acido o troppo alcalino, oppure in assenza di apporto di ossigeno, oppure in presenza di sostanze che danneggiano gli enzimi, i cosiddetti inibitori enzimatici. Dopo questa breve introduzione, gli esperimenti stessi. Avrai bisogno di: un gambo di cavolo, una mela, un tubero di patata con germogli, una cipolla con radici germogliate al buio. I reagenti saranno bolliti a freddo, e ancora meglio acqua distillata, idrochinone (da un negozio fotografico) e acqua ossigenata da farmacia. Fai anche scorta di una grattugia per verdure, bagnomaria, provette o flaconi di penicillina, pipette e garze pulite o un panno bianco. Iniziamo con il succo di cavolo. Macinare un pezzo di gambo di cavolo, circa 20 g, spremere la poltiglia risultante attraverso due strati di garza o uno strato di stoffa, raccogliere il succo in un bicchiere e diluire dieci volte con acqua. Ti avvertiamo immediatamente: quando si studiano altri oggetti vegetali, il succo deve essere diluito non più di due o tre volte. Numero sei provette o fiale pulite e asciutte. Versare 1 ml di succo di cavolo diluito nelle provette n. 2, 3, 4 e 1. Posizionare i tubi 1 e 2 per distruggere (inattivare) gli enzimi per cinque minuti in un bagno d'acqua bollente, quindi raffreddare a temperatura ambiente. Versare 5 ml di acqua nelle provette 6 e 1 al posto del succo. A tutte e sei le provette, aggiungi un po ', sulla punta di un coltello, idrochinone. Quindi versare cinque gocce d'acqua nei tubi 1, 3 e 5 e cinque gocce di perossido di idrogeno nei tubi 2, 4 e 6. Mescolare bene il contenuto di ciascuna provetta. Dopo dieci o quindici minuti, puoi già osservare i risultati dell'esperimento. Ti consigliamo vivamente di scriverli sotto forma di tabella. Inserisci nella tabella il numero di provette e la composizione della miscela in ciascuna di esse, nella colonna contro ciascuna miscela, segna se il colore è cambiato durante l'esperimento, e se è cambiato, allora come. Nella colonna successiva, concludi se si è verificata ossidazione. Quando l'intera tabella è piena, prova ad analizzare i risultati. Per fare questo, pensa a queste domande. Il perossido di idrogeno può ossidare l'idrochinone in assenza di succo di cavolo? L'idrochinone è ossidato dal succo di cavolo senza perossido di idrogeno? L'attività enzimatica viene trattenuta nel succo dopo l'ebollizione? Quali enzimi ossidativi si trovano nel succo di cavolo: ossidasi o perossidasi? Tuttavia, sulla base dell'esperienza con piante della stessa specie, è troppo presto per trarre conclusioni definitive. Pertanto, organizza gli stessi esperimenti con un tubero di patata e i suoi germogli, con la polpa delle mele, con le scaglie carnose di una cipolla, nonché con il suo fondo e le foglie ("piume"). Ricordiamo: in questi casi il succo ottenuto va diluito con acqua 2-3 volte. Quando tutti gli esperimenti sono stati fatti, è possibile determinare in quale dei materiali studiati gli enzimi ossidanti sono più attivi. Secondo lei, ossidasi e perossidasi possono essere presenti contemporaneamente nei tessuti vegetali? Prova a trarre le tue conclusioni senza guardare la spiegazione. E quando le conclusioni sono tratte, controlla quanto sono corrette. Conclusione uno. Il perossido di idrogeno può ossidare gradualmente l'idrochinone anche senza succo: un colore rosa appare lentamente nei tubi 5 e 6. Ciò significa che l'enzima non è necessario per la reazione. Come tutti i catalizzatori, gli enzimi accelerano solo la reazione che è iniziata molte volte. Certo, hai notato quanto velocemente è apparso il colore nel tubo 4. Tuttavia, le perossidasi non possono accelerare la reazione dell'idrochinone con l'ossigeno atmosferico (il colore nel tubo 3 è assente o appare molto lentamente). Seconda conclusione. L'enzima può essere disattivato anche mediante ebollizione a breve termine. Non c'è praticamente colore nella provetta 2. Dopo tutto, gli enzimi sono proteine; si coagulano quando riscaldati - i fiocchi proteici sono apparsi nelle provette 1 e 2. Conclusione la terza. Nessun colore è apparso nella provetta 3. Ciò significa che il succo di cavolo contiene solo perossidasi, che accelerano l'ossidazione dell'idrochinone solo in presenza di perossido di idrogeno. Tuttavia, negli esperimenti con tuberi di patata e mele, appare il colore, e soprattutto rapidamente quando la fiala viene agitata, quando la soluzione si arricchisce di ossigeno atmosferico. Ciò significa che ci sono ossidasi nelle patate e nelle mele (più specificamente, fenolo ossidasi), che contribuiscono all'ossidazione dell'idrochinone con l'ossigeno. Pertanto, tagliare i tuberi di patata e le mele si scuriscono nell'aria - contengono sostanze legate all'idrochinone. Anche l'ossidasi perde attività quando viene riscaldata. Ricordi se le patate bollite si scuriscono? Infine, la quarta conclusione. Ci sono anche ossidasi nelle patate e nelle mele: quando il perossido viene aggiunto alla provetta 4, il colore appare prima. E non c'è ossidasi nelle squame carnose della cipolla. Non si scuriscono all'aria nemmeno con l'idrochinone. A proposito, hai notato che gli enzimi ossidativi sono particolarmente attivi nella preparazione alla crescita o alla crescita degli organi vegetali - nella parte inferiore del bulbo e nelle sue radici, nei germogli dei tuberi di patata? Il metabolismo va lì più intensamente. Quindi, abbiamo scoperto che non tutte le condizioni ambientali sono favorevoli all'azione degli enzimi. Se il forte calore inattiva gli enzimi, allora forse sono più attivi a basse temperature? Verifichiamo anche questo. Per l'esperimento, avrai bisogno di altre quattro lattine di vetro o metallo con una capacità di circa un litro e ghiaccio o neve (circa 1 kg). Sperimentiamo con un gambo di cavolo. Grattugiare il moncone, spremere il succo, come prima, attraverso una garza o un panno e diluire con acqua venti volte. Rinumerare le provette se la vecchia numerazione è stata in qualche modo cancellata e versare 1 ml di succo di cavolo diluito nelle provette 2, 3, 4 e 1, quindi aggiungere idrochinone sulla punta di un coltello. Nelle provette 5 e 6, invece del succo, versare 1 ml di acqua e aggiungere anche l'idrochinone. E poi disporre le provette come segue: 1 - in un barattolo di neve o ghiaccio; 2 - in un vasetto di acqua tiepida (40°C); 3 - in un barattolo di acqua calda (60°C); 4 - lasciare in tavola a temperatura ambiente; 5 - in un barattolo di acqua bollente; 6 - lasciare a temperatura ambiente. 5 minuti dopo l'inizio dell'esperimento, versare cinque gocce di acqua ossigenata in tutte le provette, iniziando da quelle più fredde. Agitare delicatamente la miscela e annotare l'ora di inizio della reazione. Dopo altri 5 minuti, rimuovi le provette dai barattoli e annota i risultati dell'esperimento sotto forma di tabella, all'incirca come l'ultima volta. Quando la tabella è piena, puoi iniziare ad analizzare i dati ricevuti. Prova a trarre le tue conclusioni rispondendo prima alle seguenti domande. La reazione di ossidazione accelera con l'aumentare della temperatura senza l'aggiunta di un enzima? È possibile dire che gli enzimi funzionano meglio quando sono raffreddati? Qual è la temperatura più favorevole all'azione delle perossidasi? Perché il cibo dura più a lungo in frigorifero? Perché far bollire il latte? Perché gli animali a sangue caldo - mammiferi e uccelli - sono gli animali più sviluppati e vitali sulla Terra? Hai risposto a tutte queste domande? Poi - le nostre spiegazioni. Probabilmente avrai notato che il tasso di ossidazione dell'idrochinone con il perossido di idrogeno non è lo stesso alle basse e alle alte temperature. Ad alte temperature, il tasso di ossidazione è naturalmente più alto. Le perossidasi facilitano l'interazione dell'idrochinone con il perossido. In presenza di un enzima la reazione procede anche a basse temperature, ma più alta è la temperatura più è facile per l'enzima attivare le molecole dei reagenti. Ma non dobbiamo dimenticare che le proteine coagulano ad alte temperature, la velocità di reazione diminuisce. Esiste un concetto della temperatura ottimale per l'azione degli enzimi, alla quale esibiscono la massima attività. Per diversi enzimi, questa temperatura non è la stessa, ma molti enzimi, incluse le perossidasi, hanno una temperatura ottimale di 40-50°C. I prodotti alimentari sono rovinati dall'azione degli enzimi in essi contenuti o rilasciati da microrganismi. Al freddo, l'attività enzimatica diminuisce, ecco perché il cibo si deteriora meno nel frigorifero. Gli animali a sangue caldo sono saliti allo stadio superiore dell'evoluzione, che può mantenere una temperatura corporea ottimale per l'attività degli enzimi. Autore: Olgin O.M.
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