Enzýmy majú definovanú trojrozmernú štruktúru. Akákoľvek zmena v tejto štruktúre spôsobí zmenu aktivity enzýmu. PH reakčnej zmesi upravuje túto štruktúru a tým aj aktivitu. Každý enzým má optimálne pH, kde vykazuje maximálnu aktivitu. Významné rozdiely od tohto pH spôsobujú zmeny v trojrozmernej štruktúre enzýmu, ktoré znižujú jeho aktivitu. Enzým katechol oxidáza má optimálne pH asi 7.
O katechol oxidáze
Katechol sa oxiduje katechol oxidázou v prítomnosti kyslíka za vzniku benzochinónu, ktorý pri vystavení vzduchu vytvára melanín. Tento enzým je tiež známy pod inými názvami, ako napríklad tyrozináza, difenoloxidáza a polyfenol oxidáza. Zemiaky, jablká a banány obsahujú katechol oxidázu, ktorá pôsobí na bezfarebný katechol a premieňa ho na hnedo sfarbený melanín. Výsledkom tejto reakcie je hnednutie, ku ktorému dochádza pri rezaní a vystavovaní týchto predmetov vzduchu.
Extrakcia katechol oxidázy
Katechoxidáza sa môže extrahovať z banánov alebo zemiakov. Roztlačte banán s dvojnásobným objemom vody v mažiari. Prípadne zmiešajte banán s vodou, aby ste získali extrakt katechol oxidázy. Prefiltrujte cez maslový mušelín a uložte do chladničky. Ak používate zemiaky, ošúpte ich a nakrájajte na kúsky. Potom ich zmiešajte pri vysokej rýchlosti so 700 ml studenej destilovanej vody. Táto zemiaková šťava sa prefiltruje cez tenkú tkaninu a dá sa do chladničky.
Experimentálne podrobnosti
Pripravte tlmivé roztoky s hodnotami pH 2, 4, 6, 7 a 8. Označte päť skúmaviek týmito hodnotami pH. Naplňte každú skúmavku príslušným pufrom na jednu štvrtinu. Do každej z týchto skúmaviek pridajte 10 kvapiek extraktu katechol oxidázy a potom 10 kvapiek katecholu. Potraste skúmavkami a zaznamenajte si farbu každej skúmavky na stupnici od 0 do 5, kde 0 označuje žiadnu farbu a 5 označuje tmavú, hnedú farbu. Pokračujte v pretrepávaní skúmaviek a nasledujúcich 20 minút si každých 5 minút všimnite farbu.
Interpretácia výsledkov
Údaje, ktoré ste získali za 20 minút čítania, použite na vykreslenie grafu. Na osi X uveďte pH pufrov. Na osi Y označte intenzitu farieb v rozmedzí od 0 do 5. Pre každú hodnotu pH označte intenzitu farby a spojte tieto značky, aby ste získali konečný graf. Vyhľadajte vrchol tohto grafu a identifikujte optimálne pH pre reakciu katechol oxidázy. Za predpokladu, že ste experiment vykonali správne, bude optimálna hodnota pH 7. Pri pH 7 je enzým najaktívnejší a rýchlo katalyzuje oxidáciu katecholu, čím sa získa tmavá hnedá farba.
Opatrenia
Banány rovnako ako zemiaky obsahujú katechol. Preto existuje možnosť, že niektoré z nich počas reakcie zoxidujú, čo prispeje k pozorovanej intenzite farby. Aby ste zabránili tejto reakcii, nechajte extrakt katechol oxidázy na bloku ľadu skôr, ako ho pridáte do každej skúmavky. Katechol je jedovatý, takže mu zabráňte v kontakte s pokožkou. Nepipetujte roztoky katecholu a ak dôjde k rozliatiu, noste rukavice a vyčistite ho pomocou papierových uterákov.
