Загальна інформація
Опис
Каталаза - це фермент, який ідеально підходить для визначення активності ферменту в різних умовах. У цьому експерименті за допомогою датчика Cobra SMARTsense-Абсолютний тиск (Cobra SMARTsense Absolute Pressure) демонструється тиск, що створюється під час розщеплення перекису водню на воду та кисень.
Експериментальна установка
Додаткова інформація (1/5)
Попередні
знання
Учні та студенти мають бути знайомі з поняттями клітинного дихання (і токсичним побічним продуктом клітинного дихання), впливу перекису водню на організм і функції ферментів.
Принцип
Ферментативну деградацію клітинного респіраторного токсину перекису водню в печінці можна дуже просто виміряти за допомогою підвищення тиску в герметичній реакційній посудині, оскільки фермент каталаза утворює кисень (і воду) з перекису водню
Додаткова інформація (2/5)
Мета навчання
Учні та студенти мають розуміти, що під час розщеплення перекису водню в печінці утворюються кисень і вода. У цьому можна переконатися, збільшивши тиск.
Завдання
Школярі та студенти вивчають ферментативне розщеплення перекису водню в печінці. Вони також вивчають вплив температури та pH на метаболічну активність.
Додаткова інформація (3/5)
Спостереження та результати
Експеримент 1:
У першому експерименті (без додавання реагентів, при кімнатній температурі) можна побачити крутий підйом кривої тиску (рис. праворуч).
У процесі вимірювання крива опускається вертикально, оскільки гумова пробка була витиснута з колби Ерленмейєра.
Результат вимірювання за нормальних умов
Додаткова інформація (4/5)
Спостереження та результати
Експеримент 2a:При додаванні гідроксиду натрію спостерігається менше зростання кривої тиску порівняно з нормальними умовами (рис. вгорі праворуч).
Експеримент 2b:Під час додавання соляної кислоти збільшення тиску на кривій не спостерігається (рис. нижче праворуч).
Додаткова інформація (5/5)
Спостереження та результати
Експеримент 3a: Після крижаної ванни тривалістю приблизно 5 хвилин тиск зростає майже так само швидко, як і за нормальних умов (рис. вгорі праворуч). Під час вимірювання спостерігається раптове падіння тиску, оскільки і тут гумова пробка була витиснута з колби Ерленмейєра.
Експеримент 3b: Після нагрівання протягом приблизно 5 хвилин тиск у колбі Ерленмейєра залишається постійним (рис. внизу праворуч).
Правила техніки безпеки
Інструкції з техніки безпеки
- До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
- Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки.
- Оскільки під час експерименту створюється значний тиск, слід використовувати захисні окуляри.
Теорія
Каталаза - це фермент, який в організмі людини міститься переважно в печінці та еритроцитах. Він розщеплює перекис водню , токсичний побічний продукт клітинного дихання, на воду і кисень. Наприклад, якщо Ви змішаєте кров з , то побачите бульбашки кисню, що вириваються назовні.
Дія ферментів залежить від значення рН. Каталаза віддає перевагу лужному середовищу. У кислому середовищі фермент реагує більш чутливо і перестає бути активним.
Ферменти складаються з білків. Білки денатурують при високих температурах (каталаза приблизно від 40 °C). Таким чином, при нагріванні через 5 хвилин тиск більше не підвищується. Білки ферменту руйнуються високою температурою. З іншого боку, низькі температури лише тимчасово інактивують каталазу. Після підвищення температури ферменти знову працюють нормально.
Обладнання
Додаткове обладнання
| Позиція | Матеріали | |
|---|---|---|
| 1 | мобільний пристрій (смартфон/планшет) | |
| 2 | 14581-61 | measureAPP |
| 3 | Кубики льоду | |
| 4 | Чайник | |
| 5 | Дистильована вода | |
| 6 | Маленький шматочок курячої або свинячої печінки | |
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 абсолютного тиску SMARTsense (Cobra SMARTsense Absolute Pressure), натиснувши й утримуючи кнопку живлення.
- Підключіть датчик до пристрою в застосунку measureAPP у розділі "Вимірювання", як показано на малюнку ліворуч.
- Датчик абсолютного тиску SMARTSense (Cobra SMARTsense Absolute Pressure) тепер відображається в застосунку.
Підготовка (3/3)
Підготовка до проведення експерименту
- Зберіть експериментальну установку, як показано на рисунку праворуч.
- Помістіть колбу Ерленмейєра на магнітну мішалку і зафіксуйте її за допомогою універсального затискача і подвійної муфти під датчиком Cobra SMARTsense-Абсолютний тиск (Cobra SMARTsense Absolute Pressure).
- Вкрутіть у гумову пробку скляну трубку з невеликою кількістю гліцерину. Потім з'єднайте зі скляною трубкою датчик, використовуючи якомога коротшу трубку.
Експериментальна установка
Виконання роботи (1/2)
Покладіть у ступку невеликий шматочок печінки (можливо, заздалегідь нарізаний невеликими шматочками) і додайте трохи дистильованої води. Подрібніть товкачиком і вилийте сік через сито в мензурку.
Експеримент 1:
- Спочатку приготуйте 0,5% розчину : для цього приготуйте 3% розчин перекису водню з 10 мл 30% розчину і 90 мл дистильованої води. Потім у мензурку об'ємом 100 мл налийте 15 мл 3 % розчину і долийте до 100 мл дистильованою водою.
- Перелийте розчин у колбу Ерленмейера, додайте стрижень для перемішування і помістіть на магнітну мішалку.
- Додайте 1 мл печінкового соку і швидко закрийте колбу Ерленмейера гумовою пробкою.
- Встановіть низьку швидкість перемішування і почніть вимірювання (час роботи 150 с).
Виконання роботи (2/2)
Експеримент 2a і 2b:
- Виконайте ту саму процедуру, що й в експерименті 1, але додайте 10 мл розчину гідроксиду натрію (каустичної соди) 1 моль/л або 10 мл соляної кислоти 1 моль/л.
Експеримент 3a і 3b:
- Виконайте вимірювання як в експерименті 1, але спочатку помістіть сік печінки у пробірку і помістіть її в мензурку з крижаною водою (кубики льоду) або киплячою водою на 5 хвилин.
Якому експерименту відповідає ця крива тиску?
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Питання
?
Завдання 3
Питання