50. 3. daļas 1.3. uzdevums. Kompleksais pētījums. Rezultātu analīze

Situācijas apraksts
Visas bioķīmiskās reakcijas notiek ar biokatalizatoru – enzīmu līdzdalību. Katram enzīmam ir specifiskas funkcijas. Daudziem organismiem, to skaitā maizes raugam (Saccharomyces cerevisae), šūnās kā vielmaiņas blakusprodukts rodas ūdeņraža peroksīds (\(H_2 O_2\)), kurš dzīvām šūnām ir kaitīgs. Rauga šūnās ir enzīms katalāze, kas pārveido kaitīgo vielmaiņas blakusproduktu par ūdeni un skābekli: \(2H_2 O_2 → 2H_2 O + O_2\).

 

Katalāzes, tāpat kā citu enzīmu, katalizēto reakciju aktivitāte ir atkarīga no reakcijas vides temperatūras, vides pH, substrāta koncentrācijas, enzīma koncentrācijas. Optimālā temperatūra rauga šūnu vielmaiņas aktivitātei ir 30–35°C. Palielinot katalāzes koncentrāciju un substrāta koncentrāciju, palielinās reakcijas aktivitāte. Katalāzes reakcijas aktivitāti var novērtēt pēc izdalītā skābekļa koncentrācijas vai tilpuma. Ja nav speciālu mērierīču, par izdalītā skābekļa tilpumu var spriest pēc burbulīšu – putu – slāņa augstuma, kuru skābeklis veido uz šķīduma virsmas (sk. att.).

 

 

Veic eksperimentu, izmantojot doto situācijas aprakstu, lai noteiktu, kā atšķirīgs pievienotā ūdeņraža peroksīda (\(H_2 O_2\)) šķīduma tilpums ietekmē katalāzes reakciju aktivitāti rauga šūnu suspensijā!

Hipotēze
Palielinot pievienotā ūdeņraža peroksīda (\(H_2 O_2\)) šķīduma tilpumu, palielināsies katalāzes aktivitāte rauga šūnu suspensijā, kuru varēs noteikt pēc izdalītā skābekļa burbulīšu – putu slāņa augstuma, kuru skābeklis veido uz šķīduma virsmas.

 

Pētījuma lielumi
Neatkarīgais lielums: ūdeņraža peroksīda (\(H_2 O_2\)) šķīduma tilpums (pilienu skaits).
Atkarīgais lielums: skābekļa burbulīšu – putu – slāņa augstums (mm).
Fiksētie lielumi: rauga šūnu suspensijas tilpums (10 mL), katalāzes reakcijas laiks (3 min).

 

 

Darba gaita
1. Pagatavo vārglāzē rauga suspensiju, 100 mL ūdens iemaisot 5 g sausā rauga! Rauga suspensijas gatavošanai izmanto siltu ūdeni (istabas temperatūrā)! Maisi suspensiju, līdz izveidojas viendabīgs maisījums!
2. Nogaidi 5 minūtes, līdz maisījums sāk aktivizēties.
3. Ieliec mēģeņu turētājā trīs vienāda tilpuma un vienāda diametra mēģenes un nomarķē!
4. Izmantojot atbilstošu mērtrauku (mērcilindru vai šļirci), ielej katrā mēģenē vienādu tilpumu 10 mL rauga suspensijas un, izmantojot marķieri, atzīmē uz mēģenes suspensijas robežas!
5. Izmantojot pudelīti ar pilienu dozatoru, iepilini pirmajā mēģenē 5 pilienus ūdeņraža peroksīda (\(H_2 O_2\)) šķīduma! Viena šķīduma piliena tilpums ir 0,01 mililitrs. Uzņem laiku 3 minūtes! Pēc 3 minūtēm atzīmē uz mēģenes putu stabiņa augstumu un izmēri skābekļa putu stabiņa augstumu!
6. Atkārto darba gaitas 5. soli, izmantojot 2. mēģeni ar 10 pilieniem ūdeņraža peroksīda!
7. Atkārto darba gaitas 5. soli, izmantojot 3. mēģeni ar 15 pilieniem ūdeņraža peroksīda!
8. Rīkojoties ar ūdeņraža peroksīda (\(H_2 O_2\)) šķīdumu, ievēro darba drošību – rūpējies, lai šķīdums neiekļūtu acīs, pēc darba nomazgā rokas!

 

 

 

 

 

• Eksperimentā iegūtie dati liecina, ka ūdeņraža peroksīda (\(H_2 O_2\)) pilienu skaita palielināšana ietekmē katalāzes reakciju, izraisot skābekļa putu slāņa augstuma pieaugumu rauga suspensijā. Datu tabulā ir norādīts, ka, pievienojot 5 pilienus ūdeņraža peroksīda, putu slāņa augstums ir 6 mm. Palielinot pilienu skaitu līdz 10, putu slāņa augstums pieaug līdz 10 mm, bet pie 15 pilieniem tas sasniedz 12 mm.
• Eksperimentā iegūtie rezultāti rāda, ka ūdeņraža peroksīda (\(H_2 O_2\)) pilienu skaita palielināšana izraisa nelielu, bet nekonsekventu reakcijas palielināšanos. Piemēram, pie 5 pilieniem augstums bija 6 mm, bet pie 10 un 15 pilieniem tas gan pieauga, gan samazinājās nejaušā veidā.
• Eksperimentā iegūtie dati liecina, ka ūdeņraža peroksīda (\(H_2 O_2\)) pilienu skaita palielināšana neietekmē katalāzes reakciju, jo skābekļa putu slāņa augstums visos gadījumos paliek nemainīgs. Tabulā ir redzams, ka gan pie 5, gan pie 10, gan pie 15 pilieniem putu slāņa augstums ir vienmēr 6 mm. Tas nozīmē, ka reakcijas intensitāte nav atkarīga no substrāta daudzuma.
• Datu analīze pierāda, ka ūdeņraža peroksīda (\(H_2 O_2\)) pilienu skaits palielina katalāzes reakcijas intensitāti, jo pie 5 pilieniem skābekļa putu slāņa augstums bija 10 mm, bet pie 15 pilieniem tas samazinājās līdz 6 mm. Tādējādi lielāks substrāta daudzums paātrina reakciju.