Enzymes make the world go around. Enzymer i dagliglivet

Transkript

1 Enzymes make the world go around Enzymer i dagliglivet

2 Innledning Enzymer er i de fleste tilfellene proteiner som øker reaksjonshastigheten til biologiske prosesser. Derfor blir enzymer ofte kalt biologiske katalysatorer og nesten alle prosesser i cellene trenger enzymer for at reaksjonen skal skje med en høy hastighet. Enzymene senker aktiveringsenergien og gjør at kjemiske reaksjoner kan skje ved stor hastighet ved biologiske temperaturer. Ved hjelp av enzymer skjer reaksjonene millioner av ganger raskere enn sammenlignet med samme reaksjonen uten at enzymer er involvert. Derfor brukes enzymer mye i industrien. Enzymer brukes blant annet i vaskemiddel for å løse opp proteinflekker på klærne. I dag brukes også enzymer i stor skala for å bryte ned organisk materiale til biodrivstoff. Enzymer er svært spesifikke, de passer som hånd i hanske med substrat (det enzymet reagerer med). Det vil si at substratet binder seg til det aktive setet til enzymet som en nøkkel passer i en lås (Figur 1). Figur 1 Trinnene i en enzymreaksjon. Forskjellige typer enzymer Så langt er det kjent at enzymer katalyserer rundt 4000 kjemiske reaksjoner. Det finnes derfor svært mange forskjellige enzymer. Vi har enzymer i immunforsvaret, lysozym for eksempel bryter ned celleveggen i bakterier. Vi har også en hel kaskade av enzymer som reparerer arvestoffet vårt når det blir skadet av for eksempel soling eller feil reproduksjon. I dette forsøket skal vi se på en klasse proteiner som bryter ned proteiner. Denne klassen proteiner kalles proteaser, disse enzymene finnes blant annet i magesekken og bryter ned

3 proteinene i kostholdet vårt til aminosyrer. I fordøyelsessystemet til mennesker er pepsin, trypsin og chymotrypsin de viktigste enzymene. I dette forsøket skal vi jobbe med enzymet papain. Dette enzymet blir brukt i mange produkter, som for eksempel kjøttmørner og i kontaktlinse rensevæske. Papain blir ekstrahert fra papayafrukter. Les gjerne den fascinerende teksten Papaya- en mirakelfrukt? Proteinet gelatin Gelatin er et viktig protein i føden vår, og bruker mye i matindustrien som stivelse og stabilisator. Gelatin finnes i en rekke matvarer slik som: Kapsler til kosttilskudd og medisiner, vingummi, syltetøy, sjokolade, gele, lakris osv. Gelatin blir ekstrahert fra skinnet og knoklene til døde dyr. Gelatin har et høyt innhold av aminosyrene glysin, prolin og hydroxyprolin og danner triple heliksstrukturer som fører til at gelatin kan binne opp mye vann og danne gele konsistens.

4 Forsøket For å finne aktiviteten til enzymene i en rekke hverdagsprodukter lages farget gelatin. I reagensrørene med farget gelatin tilsettes produkter som inneholder enzymer. Enzymene vil da bryte ned gelatinen og da vil fargestoffet farge væsken. Styrken på denne fargen vil da være proporsjonal med hvor mye gelatin som er brutt ned. Desto mer gelatin som er brutt ned desto mer enzym (eller mer effektivt er enzymet) i dette produktet. Ved hjelp av et spektrofotometer kan vi måle absorpsjon til løsningen. Siden man kan bruke alle slags farger på gelatinen og forskjellige farger vil gi forskjellig absorpsjonsmaksimum. Så på forhånd bør man sjekke ved hvilken bølgelengde man får absorpsjonsmaksimum ved den fargen man har valgt. Dette forsøket kan også gjøres uten spektrofotometer, da gir en fargen på løsningen et tall fra for eksempel 1-5, der 1 er helt blank og 5 er blå. Figur 2 Absorpsjonsspektret av fargepigmentene som er lagt til gelatin for å få farge. Absorpsjonsmaksimum er normalisert for lettere kunne sammenligne. Hentet fra Hagar & Bullerwell The Science teacher. Side Tillaging av gelatin 1. En halv teskje gelatin røres i 25 ml kokende vann. Tisett konditorfarge til løsninga får en sterk farge, for eksempel blå konditorfarge for å få en blåfarget gelè. 2. Fyll løsningen i reagensrør. Ca 1 cm med løsning i hvert rør. 3. Settes i kjøleskap i minimum 2 timer.

5 Enzymforsøket 1. Press ut ca 3 ml saft fra ananas og kiwi. Lag en 4 ml mettet løsning av vaskemiddel. Sentrifug disse løsningene i 5 min, slik at de blir blanke. (kan også filtreres). 2. Løs en linsevasktabellett i 2 ml vann. Lag også 4 ml papainløsning med en konsentrasjon på 50 mg/ml. 3. Fyll hvert reagensrør med gelatin med 5 ml vann og 2 ml løsning fra tabell Pipeter ut ca 1 ml av væskene ved hjelp av en pipette. Ha det i en kyvette og mål deretter absorbansen til disse løsningene ved bølgelengden 600 nm (blåfarge). Mål absorbansen på alle løsningene. Tøm så innholdet i kyvettene tilbake i reagensrøret. 5. Roter forsiktig på reagensrørene hvert 5 min. slik at blandingen homogeniseres. Gjenta punkt 4 hvert 10 min i 50 min. Tabell 1 Absorbansmåling Minutter Vann Kiwi Ananas Vaskemiddel Linserensevæske Papain romtemp Papain isvann Plott absorbans mot tid for de forskjellinge produktene. -Hvilke produkter inneholder mest enzymer (proteaser)? -Er temperatur viktig for enzymreaksjoner? -Hvilken innvirkning vil det ha på forsøket at noen av produktene inneholder forskjellige typer proteaser? Forsøket kan også gjøres med forskjellige enzymkonsentrasjoner for å se hvordan enzymkonsentrasjonen har betydning for nedbrytninga av gelèen.