Enzymy posiadają określoną strukturę trójwymiarową. Każda zmiana tej struktury powoduje zmianę aktywności enzymu. pH mieszaniny reakcyjnej modyfikuje tę strukturę, a tym samym aktywność. Każdy enzym ma optymalne pH, w którym wykazuje maksymalną aktywność. Znaczące różnice od tego pH powodują zmiany w trójwymiarowej strukturze enzymu, które zmniejszają jego aktywność. Enzym oksydaza katecholowa ma optymalne pH około 7.
O oksydazie katecholowej
Katechol jest utleniany przez oksydazę katecholową w obecności tlenu do benzochinonu, który pod wpływem powietrza tworzy melaninę. Enzym ten znany jest również pod innymi nazwami, takimi jak tyrozynaza, oksydaza difenolowa i oksydaza polifenolowa. Ziemniaki, jabłka i banany zawierają oksydazę katecholową, która działa na bezbarwny katechol i przekształca go w brązową melaninę. Brązowienie, które pojawia się podczas krojenia i wystawiania tych przedmiotów na działanie powietrza, jest wynikiem tej reakcji.
Ekstrakcja oksydazy katecholowej
Oksydaza katecholowa może być ekstrahowana z bananów lub ziemniaków. Banana rozgnieść w moździerzu z podwójną ilością wody. Alternatywnie zmieszaj banana z wodą, aby uzyskać ekstrakt oksydazy katecholowej. Przefiltruj przez maślany muślin i przechowuj w lodówce. Jeśli używasz ziemniaków, obierz je i pokrój, a następnie zmiksuj na wysokich obrotach, używając 700 ml zimnej wody destylowanej. Przefiltruj ten sok ziemniaczany przez gazę i wstaw do lodówki.
Szczegóły eksperymentu
Przygotuj roztwory buforowe o wartościach pH 2, 4, 6, 7 i 8. Oznacz pięć probówek tymi wartościami pH. Napełnij każdą probówkę do jednej czwartej pojemności odpowiednim buforem. Dodaj 10 kropli ekstraktu oksydazy katecholowej do każdej z tych probówek, a następnie 10 kropli katecholu. Wstrząśnij probówkami i zanotuj kolor każdej probówki w skali od 0 do 5, gdzie 0 oznacza brak koloru, a 5 oznacza ciemny, brązowy kolor. Kontynuuj potrząsanie probówkami i notuj kolor co pięć minut przez następne 20 minut.
Interpretacja wyników
Wykorzystaj dane uzyskane z 20-minutowego odczytu do sporządzenia wykresu. Na osi X wskaż pH buforów. Na osi Y wskaż intensywność kolorów w zakresie od 0 do 5. Dla każdej wartości pH zaznacz intensywność koloru i połącz te oznaczenia, aby uzyskać końcowy wykres. Zlokalizuj pik na tym wykresie i zidentyfikuj optymalne pH dla reakcji oksydazy katecholowej. Zakładając, że prawidłowo wykonałeś eksperyment, optymalna wartość pH wyniesie 7. Przy pH 7 enzym jest najbardziej aktywny i szybko katalizuje utlenianie katecholu, dając ciemny, brązowy kolor.
Środki ostrożności
Banany i ziemniaki zawierają katechol. Dlatego istnieje możliwość, że niektóre z nich utlenią się podczas reakcji, przyczyniając się do obserwowanej intensywności koloru. Aby zapobiec tej reakcji, trzymaj ekstrakt oksydazy katecholowej na bloku lodu przed dodaniem go do każdej probówki. Katechol jest trujący, więc upewnij się, że nie dopuścisz do kontaktu ze skórą. Nie pipetuj roztworów katecholu, a jeśli dojdzie do rozlania, załóż rękawiczki, aby wyczyścić je za pomocą ręczników papierowych.