Rychlý enzym z brambor

1         Úkol

1.1       Základní úkoly

1.1.1        Proveďte pokus podle zadání a pozorujte rychlý rozklad peroxidu vodíku katalázou získanou z brambory.

1.1.2        Popište funkci enzymu obecně, vypracujte odpovědi na zadané otázky.

2         Časová dotace

2.1       Základní časová dotace

1 hodina (15–20 minut)

3         Pomůcky a materiál

3% peroxid vodíku, kádinka, struhadlo, brambor, lžička

4         Hlavní a dílčí cíle

4.1       Základní cíle

4.1.1        Rozeznávat druhy enzymů a umět definovat jejich funkci v organismu.

4.1.2        Rozšířit teoretické znalosti o praktické pozorování mechanismu působení enzymu (urychlení dějů).

5         Mezipředmětové vztahy a přesahy

Tento materiál svým obsahem přesahuje předmět biologie, navazuje na znalosti z oboru chemie (problematika enzymů a jejich působení, průběh chemické reakce s katalyzátorem, aktivační energie).

6         Obecný úvod k tématu

Enzymy jsou látky nepostradatelné pro většinu chemických reakcí, které probíhají v živých organismech. Výrazně urychlují chemické reakce. Enzymy, které patří mezi proteiny, fungují jako chemické katalyzátory. Urychlují reakce snižováním aktivační energie a umožňují tak vazbám, aby zanikaly i při mírných teplotách. Každý enzym má aktivní místo, které se specificky váže s určitým substrátem. Protože jsou to proteiny, k svému účinku vyžadují určité podmínky (optimální teplota, pH). Např. za vyšších teplot se enzymy znehodnocují. Některé enzymy tvoří komplexy, některé jsou součástí membrán, další jsou v buněčných organelách. Enzymů je známo několik tisíc.

V našem pokusu se seznámíme s katalázou. Kataláza je běžný enzym vyskytující se téměř ve všech živých organismech. Urychluje rozklad peroxidu vodíku na vodu a kyslík. Peroxid vodíku je vedlejší produkt metabolických procesů buňky. Enzymy produkující peroxid vodíku i enzymy, které tuto toxickou sloučeninu rozkládají, pracují ve stejném prostoru. Tím jsou peroxizomy, organely ohraničené jednoduchou membránou. V rostlinách se peroxizomy nacházejí např. v tukové zásobní tkáni semen. Obsahují enzymy, které zajišťují přeměnu mastných kyselin na cukr, ten semenáček využívá jako energii, když ještě nefotosyntetizuje.

Jako nejhojnější enzym je uváděn Rubisco, klíčový enzym fotosyntézy. Na Zemi je přibližně 40 miliónů tun této bílkoviny – 6 kg na každého člověka.

7         Pracovní postup

7.1       Rozklad peroxidu vodíku katalázou z brambor

• Oloupejte slupku hlízy bramboru a hlízu nastrouhejte najemno.
• Lžičku nastrouhaného bramboru přeneste do kádinky s 20 ml peroxidu vodíku.
• Obsah kádinky zamíchejte a pozorujte probíhající reakci (obr. 1–3).

Obr. 1–3 Průběh rozkladu peroxidu vodíku katalázou. Foto RNDr. Stanislava Mayerová

7.2       Odpovězte na následující otázky

1. Napište rovnici rozkladu peroxidu vodíku.
2. Uveďte příklady použití peroxidu vodíku.
3. V jakých organelách se vyskytuje kataláza?
4. Zakreslete graficky jednoduché schéma enzymatické reakce.
5. Jednou z nejdůležitějších funkcí proteinů v buňce je:

a)      zásobovat buňku energií

b)      jejich rychlá a efektivní metabolizovatelnost

c)      enzymová katalýza

1. Enzym urychluje metabolické reakce:

a)      úpravou změny celkové volné energie pro reakci

b)      snížením aktivační energie

c)      tím, že učiní molekulu substrátu více stabilní

8         Metodické poznámky

Pro úspěšný průběh pokusů je nezbytné zajistit pomůcky, dbát na bezpečnost práce s peroxidem vodíku (zakoupený v lékárně vyhovuje). Reakce je poměrně rychlá!

9         Použitá literatura a další zdroje

AV ČR. Rostlinná NEJ: Svět molekul. Dostupné z:

<http://www.ueb.cas.cz/cs/content/rostlinna-nej-svet-molekul>.

Campbell, N. 2006. Biologie. 1.vyd. Computer Press,a.s., Brno.