Οι επιδράσεις του pH στην οξειδάση της κατεχόλης

Τα ένζυμα διαθέτουν μια καθορισμένη τρισδιάστατη δομή. Οποιαδήποτε αλλαγή σε αυτήν τη δομή προκαλεί αλλαγή στη δραστηριότητα του ενζύμου. Το ρΗ του μίγματος αντίδρασης τροποποιεί αυτή τη δομή και συνεπώς, τη δραστικότητα. Κάθε ένζυμο έχει το βέλτιστο pH όπου δείχνει τη μέγιστη δραστικότητα. Σημαντικές διαφορές από αυτό το pH προκαλούν αλλαγές στην τρισδιάστατη δομή του ενζύμου που μειώνουν τη δραστηριότητά του. Το ένζυμο κατεχόλης οξειδάσης έχει βέλτιστο ρΗ περίπου 7.

Η κατεχόλη οξειδώνεται από οξειδάση κατεχόλης παρουσία οξυγόνου για να σχηματίσει βενζοκινόνη, η οποία, κατά την έκθεση στον αέρα, σχηματίζει μελανίνη. Αυτό το ένζυμο είναι επίσης γνωστό με άλλα ονόματα, όπως τυροσινάση, διφαινόλη οξειδάση και πολυφαινόλη οξειδάση. Οι πατάτες, τα μήλα και οι μπανάνες περιέχουν οξειδάση κατεχόλης η οποία δρα στην άχρωμη κατεχόλη και τη μετατρέπει σε μελανίνη καφέ χρώματος. Το καφέ που εμφανίζεται όταν κόβετε και εκθέτετε αυτά τα αντικείμενα στον αέρα είναι αποτέλεσμα αυτής της αντίδρασης.

Η οξειδάση της κατεχόλης μπορεί να εξαχθεί από μπανάνες ή πατάτες. Πολτοποιήστε μια μπανάνα με διπλάσιο όγκο νερού σε γουδί και γουδοχέρι. Εναλλακτικά, αναμίξτε μια μπανάνα με νερό για να λάβετε το εκχύλισμα κατεχολικής οξειδάσης. Διηθήστε με βούτυρο μουσελίνα και αποθηκεύστε στο ψυγείο. Εάν χρησιμοποιείτε πατάτες, ξεφλουδίστε και κόψτε τις, τότε αναμίξτε με μεγάλη ταχύτητα χρησιμοποιώντας 700 ml κρύου, απεσταγμένου νερού. Φιλτράρετε αυτόν τον χυμό πατάτας μέσω τυροκομείου και ψύξτε.

Προετοιμάστε ρυθμιστικά διαλύματα με τιμές pH 2, 4, 6, 7 και 8. Σημειώστε πέντε δοκιμαστικούς σωλήνες με αυτές τις τιμές pH. Γεμίστε κάθε σωλήνα με χωρητικότητα στο ένα τέταρτο με το αντίστοιχο ρυθμιστικό. Προσθέστε 10 σταγόνες εκχυλίσματος οξειδάσης κατεχόλης σε κάθε έναν από αυτούς τους σωλήνες, ακολουθούμενος από 10 σταγόνες κατεχόλης. Ανακινήστε τα σωληνάρια και σημειώστε το χρώμα κάθε σωλήνα σε κλίμακα από 0 έως 5 όπου το 0 δεν δείχνει χρώμα και το 5 δείχνει ένα σκούρο, καφέ χρώμα. Συνεχίστε να ανακινείτε τους σωλήνες και σημειώστε το χρώμα κάθε πέντε λεπτά για τα επόμενα 20 λεπτά.

Χρησιμοποιήστε τα δεδομένα που λαμβάνετε για την ανάγνωση των 20 λεπτών για να σχεδιάσετε ένα γράφημα. Στον άξονα Χ, υποδείξτε το pH των ρυθμιστικών. Στον άξονα Υ, υποδείξτε τις εντάσεις χρώματος που κυμαίνονται από 0 έως 5. Για κάθε τιμή pH, σημειώστε την ένταση του χρώματος και συνδέστε αυτές τις ενδείξεις για να αποκτήσετε το τελικό γράφημα. Εντοπίστε την κορυφή αυτής της γραφικής παράστασης και προσδιορίστε το βέλτιστο pH για την αντίδραση της οξειδάσης κατεχόλης. Εφόσον έχετε πραγματοποιήσει σωστά το πείραμα, η βέλτιστη τιμή pH θα είναι 7. Σε ρΗ 7, το ένζυμο είναι πιο δραστικό και καταλύει γρήγορα την οξείδωση της κατεχόλης για να δώσει το σκούρο, καφέ χρώμα.

Οι μπανάνες καθώς και οι πατάτες περιέχουν κατεχόλη. Επομένως, υπάρχει πιθανότητα ορισμένων από αυτά να οξειδωθούν κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, συμβάλλοντας στην ένταση του χρώματος που παρατηρείτε. Για να αποφύγετε αυτήν την αντίδραση, διατηρήστε το εκχύλισμα κατεχόλης οξειδάσης σε ένα κομμάτι πάγου προτού το προσθέσετε σε κάθε σωλήνα. Το Catechol είναι δηλητηριώδες, οπότε βεβαιωθείτε ότι δεν το αφήνετε να έρθει σε επαφή με το δέρμα σας. Μην σιφώνετε διαλύματα κατεχολών και εάν υπάρχει διαρροή, φορέστε γάντια για να το καθαρίσετε χρησιμοποιώντας χαρτοπετσέτες.