Experimente mit Enzymen: Dehydrogenasen. Lustige Chemieexperimente für zu Hause

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Versuchen wir, mit Enzymen aus tierischem Gewebe zu experimentieren. Gegenstand der neuen Studie sind Dehydrogenasen, die an den Prozessen der Gewebeatmung bei Tieren beteiligt sind. Aus dem Namen dieser Enzyme geht hervor, dass sie Substanzen Wasserstoffatome entziehen. Wie das geschieht, werden Sie etwas später sehen, aber bereiten Sie zunächst alles vor, was Sie für dieses Erlebnis benötigen.

Diesmal benötigen Sie folgende Substanzen: 5 ml einer 0,5 %igen wässrigen Formaldehydlösung (Apothekenformalin zehnmal mit Wasser verdünnen); die gleiche Menge einer 0,02 %igen wässrigen Lösung von Methylenblau (verdünnte blaue Tinte kann verwendet werden); die gleiche Menge einer wässrigen Bernsteinsäurelösung, sorgfältig mit Backpulver neutralisiert, bis die Blasenbildung aufhört; 10 ml Vaseline oder Pflanzenöl. Sie benötigen außerdem ein Thermometer und Forschungsgegenstände – frische Kuhmilch und Hühner- oder Kaninchenfleisch.

Schauen wir uns zunächst an, wie die Frischmilchdehydrogenase Formaldehyd oxidiert. Damit dies sichtbar wird, war eine Lösung des Farbstoffs Methylenblau erforderlich: Die Dehydrogenase entzieht Formaldehyd ein Wasserstoffatom, überträgt es in einen leicht rückgewinnbaren Farbstoff und verfärbt sich. Und Formaldehyd wird in diesem Fall zu Ameisensäure oxidiert. Der nach der Reduktion verfärbte Farbstoff wird durch Luftsauerstoff leicht oxidiert und wird wieder blau. Daher muss das Reaktionsgemisch mit einer Ölschicht von der Luft isoliert werden.

Nummer sechs Röhren. Gießen Sie 1 ml frische ungekochte Milch in die Reagenzgläser 2 und 5 und die gleiche Menge kalte gekochte Milch in das Reagenzglas 3.

Erhitzen Sie das Wasser im Wasserbad auf 37°C. Geben Sie 0,5 ml (ca. 50 Tropfen) Formaldehydlösung und 5 Tropfen Methylenblaulösung in alle drei Röhrchen. Die Mischung wird blau. Gießen Sie in jedes Fläschchen etwas Öl, um eine dünne Isolierschicht auf der Oberfläche zu bilden, und stellen Sie die Röhrchen 1 und 3 in ein Wasserbad. Lassen Sie Röhrchen 2 bei Raumtemperatur stehen. Notieren Sie den Startzeitpunkt der Reaktion und beobachten Sie den Farbumschlag der Lösungen. Vergessen Sie nicht, die Ergebnisse in Ihrem Notizbuch zu notieren.

Wie bisher stellen wir Ihnen Leitfragen. Bei welcher Temperatur entfärbt sich die Lösung am schnellsten?

Behält das Enzym seine Aktivität in gekochter Milch?

Was passiert, wenn Luft durch eine entfärbte Lösung geblasen wird?

Bevor Sie die Richtigkeit Ihrer Schlussfolgerungen überprüfen, führen Sie ein weiteres Experiment mit Dehydrogenase durch und betrachten Sie dann die Ergebnisse beider Experimente.

Tierische Muskeln enthalten ein spezifisches Enzym, die Bernsteinsäuredehydrogenase. Es katalysiert die Umwandlung von Bernsteinsäure in Fumarsäure unter Übertragung des entfernten Wasserstoffs auf eine geeignete Substanz, beispielsweise Methylenoseblau. Diese Reaktion läuft ohne Beteiligung von Sauerstoff ab, wie man sagt, unter anaeroben Bedingungen.

Rohes Hühner- oder Kaninchenfleisch (ca. 10 g), fein hacken und auf einer Untertasse reiben. Spülen Sie den Brei mehrmals mit Wasser auf Gaze ab, um lösliche Substanzen zu entfernen. Rühren Sie den gewaschenen Brei mit der dreifachen Menge Wasser an, zu dem Speisesalz hinzugefügt wird – etwa ein Drittel eines Teelöffels. Gießen Sie die verdünnte Aufschlämmung in Reagenzgläser zu je 4, 5, 6 – 5 ml. Röhrchen 4 fünf Minuten lang in ein kochendes Wasserbad tauchen und auf Raumtemperatur abkühlen lassen. Geben Sie dann 4 ml Bernsteinsäurelösung und 5 Tropfen Methylenblaulösung in die Reagenzgläser 0,5 und 10 und 6 ml Wasser und 0,5 Tropfen Farbstoff in das Reagenzglas 10. Geben Sie in jede Flasche etwas Öl, um die Mischung von der Luft zu isolieren. Nachdem Sie den Farbwechsel verfolgt haben, versuchen Sie, die nächsten Fragen zu beantworten.

Wird der Farbstoff in Gegenwart von gekochtem Fleischbrei wiederhergestellt?

Ist Bernsteinsäure für diese Reaktion notwendig?

Ist das Verhalten von Enzymen aus Geweben bei hohen Temperaturen ähnlich?

Und jetzt - Erklärungen. Dehydrogenasen in frischer Milch beschleunigen die Formaldehyd-Oxidationsreaktion (dies zeigt sich an der Verfärbung von Methylenblau). Die blaue Farbe kann dem reduzierten Farbstoff durch Oxidation mit Luftsauerstoff zurückgegeben werden. Milchdehydrogenase „arbeitet“ bei niedriger Temperatur langsam; Nach dem Kochen der Milch verliert sie ihre Aktivität vollständig. Das bedeutet, dass auch dieses Enzym eine optimale Reaktionstemperatur hat.

In Experimenten mit Muskelbrei verliert die Bernsteinsäuredehydrogenase, wie alle Enzyme, nach dem Kochen ihre Aktivität. In Abwesenheit von Bernsteinsäure läuft die Reaktion ebenfalls nicht ab (wenn man die Aufschlämmung gut mit Wasser wäscht und so die darin enthaltene Bernsteinsäure entfernt). Das Enzym oxidiert Bernsteinsäure schnell zu Fumarsäure und überträgt dabei Wasserstoffatome auf den Farbstoff.

Und noch ein Experiment mit demselben Enzym, aber mit einem anderen Objekt – mit Mikroorganismen. Bisher haben Sie sich mit tierischen und pflanzlichen Geweben beschäftigt. Doch vielleicht sind Mikroorganismen mit Enzymen noch besser gewappnet: Denn sie haben keine anderen Mittel, um um ihre Existenz zu kämpfen, außer biochemische. Mit einem der Mikroorganismen bzw. Pilze werden wir ein Experiment durchführen. Die Rede ist von gewöhnlicher Bäckerhefe. Zu den vielen aktiven Enzymen, die Hefe produziert, gehört die bekannte Dehydrogenase.

Reiben Sie ein Stück Presshefe auf einer Untertasse mit zwei Teelöffeln kochendem Wasser ein. Mahlen Sie besser mit einem Plastik- oder Aluminiumlöffel. Wenn die Mischung homogen ist, pipettieren Sie sie mit einer sauberen Pipette in zwei Reagenzgläser. Sie müssen zuerst mit einem Wattestäbchen auf einem Stäbchen mit Seife gewaschen, mit Wasser abgespült und getrocknet werden. Geben Sie mit einer weiteren Pipette etwas Öl in beide Reagenzgläser.

Stellen Sie Reagenzglas 1 für fünf Minuten in einen Topf mit kochendem Wasser und lassen Sie es auf Raumtemperatur abkühlen. Geben Sie eine Prise Kristallzucker in beide Reagenzgläser und schütteln Sie sie vorsichtig, um den Zucker aufzulösen. Mit der dritten Pipette 10-15 Tropfen der Farbstofflösung in beide Reagenzgläser spritzen. Beobachten Sie die Farbe der Lösung.

Der Versuch kann etwas komplizierter sein, dafür benötigt man mehr Reagenzgläser. Versuchen Sie, die Temperatur der Lösung zu ändern, indem Sie unterschiedliche Mengen Hefe und Kristallzucker einnehmen. Und wir überlassen es Ihnen, ohne Leitfragen Ihre eigenen Schlussfolgerungen zu ziehen. Nachdem Sie nun genügend Erfahrung gesammelt haben, sind Sie dazu durchaus in der Lage.

Autor: Olgin O.M.

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