Загальна інформація
Опис
Під час ферментативного гідролізу сечовини у водному розчині виходять вуглекислий газ і аміак. Іони цих сполук підвищують електропровідність розчину. Швидкість гідролізу сечовини ферментом уреазою може бути визначена шляхом вимірювання електропровідності. Додаючи відповідний інгібітор, фермент можна отруїти так, що субстрат більше не перетворюється.
Експериментальна установка
Додаткова інформація (1/3)
Попередні
знання
Студенти та учні мають бути знайомі з поняттями інгібування субстрату, ензимолізу сечовини та функцією ферментів. Вони також мають знати, як діє інгібітор.
Принцип
Іони срібла, що містяться в нітраті срібла, викликають незворотне пригнічення уреази.
Додаткова інформація (2/3)
Мета навчання
Учні та студенти мають розуміти, що, крім оборотного гальмування, існує також необоротне гальмування інгібітором.
Завдання
Учні та студенти мають визначити швидкість гідролізу сечовини, вимірявши електропровідність, а потім отруїти фермент, додавши відповідний інгібітор.
Додаткова інформація (3/3)
Більш детальна інформація про результати
Коли уреаза діє на сечовину, субстрат розпадається на діоксид вуглецю й аміак. Оскільки у водному розчині утворюються іони, за перебігом реакції можна стежити, вимірюючи електропровідність. Протягом перших 300 с електропровідність постійно збільшується внаслідок активності ферменту. Додавання розчину нітрату срібла спочатку призводить до різкого збільшення провідності завдяки іонам срібла і нітрату. Однак надалі графік більше не показує подальшого збільшення електропровідності. Причина цього - необоротне інгібування уреази іонами срібла, тобто фермент отруєний. Таким чином, оборот субстрату більше не може відбуватися.
Діаграма електропровідність-час гідролізу сечовини уреазою до і після отруєння
Правила техніки безпеки
Інструкції з техніки безпеки
- Нітрат срібла ("пекельний камінь") - сильно корозійно-агресивна тверда речовина. Пил подразнює органи дихання. Під дією вологи і світла з нього виділяється азотна кислота. Срібло, що утворюється, створює типові чорні плями. У разі пожежі нітрат срібла чинить розпалювальну дію, виділяючи кисень.
- Не вдихайте пил. Уникати контакту з очима та шкірою. Носіть відповідний захисний одяг, рукавички та захисні окуляри.
- Ретельно промийте уражені шкіру та очі великою кількістю води, при цьому повіки мають бути широко відкриті. У разі травм ока негайно зверніться до лікаря. У разі нещасного випадку або поганого самопочуття негайно зверніться до лікаря. При вдиханні: свіже повітря, залишати дихальні шляхи вільними. У разі задишки: доставити до лікаря в напівсидячому положенні.
- До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Теорія
Ферментативний гідроліз сечовини у водному розчині призводить до утворення вуглекислого газу та аміаку. Іони цих сполук збільшують електропровідність розчину. Вимірювання електропровідності можна використовувати для визначення швидкості гідролізу сечовини ферментом уреазою. Додаванням відповідного інгібітора можна отруїти фермент так, що він більше не буде перетворювати субстрат.
Крім ферменту, інгібітори також можуть зв'язуватися з субстратом і таким чином значно знижувати швидкість реакції. Нітрат срібла, що використовується в цьому експерименті, зв'язується з ферментом (з уреазою). Іони срібла таким чином інгібують уреазу, тобто відбувається отруєння ферменту.
Обладнання
Додаткове обладнання
| Позиція | Номер артикля | Матеріали |
|---|---|---|
| 1 | мобільний пристрій (смартфон/планшет) | |
| 2 | 14581-61 | measureAPP |
| 3 | Паперові рушники | |
Підготовка та виконання роботи
Підготовка (1/3)
Для вимірювання за допомогою датчиків Cobra SMARTsense необхідне додаток PHYWE measureAPP. Цей застосунок можна безкоштовно завантажити з відповідного магазину додатків (QR-коди дивіться нижче). Перед запуском додатка, будь ласка переконайтеся, що на Вашому пристрої (смартфоні, планшеті, персональному комп'ютері) активовано Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Підготовка (2/3)
measureApp
у версії Windows 10
- Увімкніть датчик електропровідності SMARTsense, натиснувши й утримуючи кнопку живлення.
- Підключіть датчик до пристрою в застосунку measureAPP у розділі "Вимірювання", як показано на рисунку ліворуч.
- Датчик електропровідності SMARTSense тепер відображається в застосунку.
Підготовка (3/3)
Підготовка до проведення експерименту
Розчини, необхідні для експерименту, готуються таким чином:
- 1,6% розчин сечовини: відміряйте 2,00 г сечовини в мензурку об'ємом 250 мл і розчиніть у 123,00 г дистильованої води (щоразу перед початком експерименту готуйте свіжий розчин).
- 1 % розчин нітрату срібла: відміряйте 0,50 г нітрату срібла в мензурку об'ємом 100 мл і розчиніть у 49,50 г дистильованої води.
Зберіть експериментальну установку, як показано на рисунку праворуч.
Експериментальна установка
Виконання роботи
- Додайте 40 мл 1,6 % розчину сечовини в мензурку об'ємом 100 мл шляхом подвійного піпетування за допомогою мірної піпетки об'ємом 20 мл, потім помістіть у мензурку стрижень для магнітної мішалки
- Поставте мензурку на магнітну мішалку і занурте датчик SMARTsense-Електропровідність (Cobra SMARTsense Conductivity) в розчин.
- Встановіть мішалку на середню швидкість перемішування. (Увага: стрижень магнітної мішалки не повинен торкатися датчика!).
- За допомогою мікролітрового шприца додайте 50 мкл розчину уреази й одразу почніть вимірювання, натиснувши кнопку "Пуск".
- За перебігом протікання реакції можна візуально простежити в програмі measureAPP.
- Через 300 с після початку реакції додайте об'ємною піпеткою 1 мл 1% розчину нітрату срібла.
- Через 600 с завершіть вимірювання і збережіть його.
Протокол
Завдання 1
Вставте слова в тексті в потрібне місце! При ферментативному гідролізі сечовини у водному розчині отримують ____ і аміак. ____ цих сполук збільшують ____ розчину. Швидкість гідролізу сечовини ферментом уреазою може бути визначена шляхом вимірювання ____. Додавання розчину нітрату срібла спочатку призводить до різкого ____ провідності за рахунок іонів срібла і нітрату.
Завдання 2
Питання
Питання
Завдання 3
Питання