Weird Science

Enzym spod ziemi - peroksydaza

Poniższy arty­kuł został opu­bli­ko­wany pier­wot­nie w cza­so­pi­śmie dla nau­czy­cieli Bio­lo­gia w Szkole (2/2019):

Ilustracja

Ples M., Enzym spod ziemi - perok­sy­daza, Bio­lo­gia w Szkole, 2 (2019), Forum Media Pol­ska Sp. z o.o., str. 55-61

Enzymy daw­niej nazy­wane fer­men­tami sta­no­wią jedną z pod­staw tego fascy­nu­jącego – i dosyć ważn­ego nie tylko dla bio­loga – zbioru zja­wisk fizy­ko­che­micz­nych two­rzących mate­rialną stronę feno­menu nazy­wa­nego przez nas życiem. Ich rola jest nie­o­ce­niona, ponie­waż bez udziału tych sub­stan­cji wła­ści­wie nie­możl­iwe byłoby pro­wa­dze­nie przez orga­nizm reak­cji meta­bo­licz­nych, a więc prze­miany mate­rii i ener­gii.

Dzia­łem bio­che­mii zaj­mu­jącym się enzy­mami jest oczy­wi­ście enzy­mo­lo­gia. Bada ona struk­turę tych sub­stan­cji, ich wła­ści­wo­ści, mecha­ni­zmy dzia­ła­nia, funk­cje, bio­syn­tezę oraz spo­soby eks­trak­cji i oczysz­cza­nia. Ma to duże zna­cze­nie choćby z punktu widze­nia medy­cyny, ponie­waż zabu­rze­nia w pracy enzy­mów są często powo­dem cho­rób.

Swo­i­stość kata­li­tycz­nego dzia­ła­nia enzy­mów jest bar­dzo zróżn­i­co­wana. Jedne z nich rea­gują tylko z okre­ślo­nym związ­kiem (oksy­daza glu­ko­zowa utle­nia prak­tycz­nie tylko D-glu­kozę), nato­miast dzia­ła­nie innych jest możl­iwe np. w całej gru­pie podob­nych sub­stan­cji che­micz­nych. Do tej dru­giej grupy należą perok­sy­dazy, których dzia­ła­nie posta­ramy się zba­dać prak­tycz­nie.

Mate­riał

Naj­lep­szym źródłem perok­sy­dazy do doświad­czeń będzie korzeń chrzanu pospo­li­tego Armo­ra­cia rusti­cana z rodziny kapu­sto­wa­tych Bras­si­ca­ceae (Fot.1A). W razie jego braku można wyko­rzy­stać też korzeń pie­truszki zwy­czaj­nej Petro­se­li­num cri­spum nale­żącej do sele­ro­wa­tych Apia­ceae (Fot.1B).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.1 – Przy­kła­dowe źródła perok­sy­dazy; A – korzeń chrzanu pospo­li­tego, B – korzeń pie­truszki zwy­czaj­nej

Obie rośliny są wyko­rzy­sty­wane w sztuce kuli­nar­nej, a więc z ich zdo­by­ciem nie będzie pro­blemu. Naby­cie korze­nia chrzanu w mie­siącach zimo­wych jest nieco trud­niej­sze, możemy się wtedy jed­nak posiłk­o­wać wyko­rzy­sta­niem pie­truszki obec­nej w han­dlu przez cały rok ok (trzeba się wtedy jed­nak liczyć z nieco słab­szym słab­szym wyni­kiem prób).

Do wszyst­kich doświad­czeń uży­wać należy – o ile nie zazna­czono ina­czej – suro­wych, nie pod­da­nych obróbce ter­micz­nej tka­nek korzeni.

Ku prze­stro­dze

Pamięta­jąc jaką przy­jem­ność daje samo­dzielne eks­pe­ry­men­to­wa­nie nie możemy zapo­mi­nać o możl­i­wych zagro­że­niach – szcze­gól­nie, że tym razem będziemy sto­so­wać wiele sub­stan­cji, które z tego czy innego powodu mogą być nie­bez­pieczne. Ben­zy­dyna i jej pochodne (także o-toli­dyna) jest sil­nie tok­syczna i rako­twór­cza, o podobne wła­ści­wo­ści podej­rzewa się także lumi­nol i feno­lo­fta­le­inę. Roz­twory wodo­ro­tlenku sodu, nad­tlenku wodoru i kwasu octo­wego o odpo­wied­nio dużym stęże­niu są żrące i mogą powo­do­wać trwałe usz­ko­dze­nia ciała w razie bez­po­śred­niego kon­taktu. Ten ostatni posiada także przy­kry duszący zapach i wyka­zuje tru­jące dzia­ła­nie przy eks­po­zy­cji na inha­la­cję. W przy­padku sil­nie roz­drob­nio­nego meta­licz­nego cynku zagro­że­nie jest odmien­nej natury, ponie­waż może on być łatwo­palny - w kon­tak­cie z pew­nymi utle­nia­czami (np. z azo­ta­nem(V) amonu) sub­stan­cja ta ulega wręcz samo­za­pło­nowi.

Osobną sprawą jest bez­pie­czeńs­two przy pod­grze­wa­niu nawet nie­wiel­kich ilo­ści sub­stan­cji, szcze­gól­nie żrących – trzeba to robić ostrożnie i deli­kat­nie, nigdy nie kie­ru­jąc np. ujścia pro­bówki ku ludziom lub zwie­rzętom.

Pole­cam zapo­zna­nie się z wła­ści­wo­ściami i nie­bez­pie­czeńs­twami związa­nymi z wyko­rzy­sty­wa­niem tych sub­stan­cji – pomocna może być lek­tura ich kart cha­rak­te­ry­styk MSDS.

Z przed­sta­wio­nych wyżej powo­dów konieczne jest, aby przy­go­to­wa­nia, same doświad­cze­nia, a także porządki po nich pro­wa­dzić w spo­sób odpo­wie­dzialny i uważny. Nie ma tu miej­sca na impro­wi­za­cję. Konieczne są środki och­rony oso­bi­stej: far­tuch, ręka­wiczki i oku­lary och­ronne, a w cza­sie ogrze­wa­nia żrących sub­stan­cji naj­le­piej także och­rona twa­rzy.

Doświad­cze­nie I

Aby wykryć obec­ność enzymu w tkan­kach korzeni wspom­nia­nych roślin (lub innych) wyko­rzy­stamy spe­cy­ficzną sub­stan­cję che­miczną – lumi­nol C8H7N3O2. Jest to orga­niczny związek che­miczny, hydra­zyd kwasu 3-ami­no­fta­lo­wego o wzo­rze struk­tu­ral­nym przed­sta­wio­nym na Rys.1.

Ilustracja
Rys.1 – Wzór struk­tu­ralny lumi­nolu

Lumi­nol w warun­kach nor­mal­nych posiada postać drob­no­kry­sta­licz­nego proszku o bar­wie od żółt­a­wej do jasno­brązo­wej (Fot.2).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.2 – Lumi­nol

Musimy przy­go­to­wać odpo­wiedni roz­twór, poprzez roz­pusz­cze­nie w 50cm3 wody desty­lo­wa­nej 1g wodo­ro­tlenku sodu NaOH i nie­wiel­kiej ilo­ści (rzędu mili­gra­mów) lumi­nolu. Roz­twór ten nie jest zbyt trwały, więc naj­le­piej spo­rządzać go na bie­żąco. Do pow­sta­łego kla­row­nego płynu doda­jemy bez­po­śred­nio przed wyko­na­niem próby 1,5cm3 nad­tlenku wodoru H2O2 o stęże­niu 30% (per­hy­drolu) lub odpo­wied­nio więk­szą ilość aptecz­nej wody utle­nio­nej 3% uzy­sku­jąc roz­twór robo­czy [1].

Korzeń chrzanu lub pie­truszki po umy­ciu i osu­sze­niu należy utrzeć. Wystar­czy nie­wielka ilość mate­riału (Fot.3).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.3 – Utarty korzeń

Mate­riał roślinny trzeba prze­nieść do roz­tworu (Fot.4). Można zaob­ser­wo­wać wtedy pow­sta­wa­nie pew­nych ilo­ści tlenu z roz­kładu nad­tlenku w kon­tak­cie z sub­stan­cjami wcho­dzącymi w skład tka­nek roślin­nych.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.4 – Mate­riał roślinny w roz­two­rze

By móc poczy­nić naj­ważn­iej­szą obser­wa­cję musimy zaciem­nić pomiesz­cze­nie. Możemy wtedy zoba­czyć, że roz­twór w zetk­nięciu z utar­tym korze­niem zaczyna bar­dzo wyraźnie… świe­cić. Wystar­czy zamie­szać płyn, by cała zawar­tość naczy­nia roz­bły­snęła łatwym do zaob­ser­wo­wa­nia nie­bie­skim świa­tłem (Fot.5). Emi­sja jasnego świa­tła może trwać od kilku do kil­ku­na­stu sekund, zaś słab­szego nawet dłu­żej.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.5 – Świe­ce­nie roz­tworu (ISO­400, czas eks­po­zy­cji: 2s)

Ist­nieje też inny wariant opi­sa­nego doświad­cze­nia: prze­ciętym korze­niem (lub wod­nym wyciągiem z jego tka­nek) możemy nary­so­wać jakiś wzór na papie­rze (Fot.6A). Po spry­ska­niu opi­sa­nym uprzed­nio roz­two­rem robo­czym możemy podzi­wiać wtedy świe­cące wzory na papie­rze (Fot.6B). Efekt doświad­cze­nia zależy oczy­wi­ście od tego, jak dużo perok­sy­dazy udało nam się nanieść na papier.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.6 – Świe­cące znaki; A – sym­bol nary­so­wany na papie­rze prze­ciętym korze­niem chrzanu, B – to samo w ciem­no­ści, po spry­ska­niu roz­two­rem lumi­nolu (ISO­400, czas eks­po­zy­cji: 2s)

Przed­sta­wione doświad­cze­nie jest bar­dzo wido­wi­skowe i nadaje się do pre­zen­ta­cji także przed sto­sun­kowo licz­nym audy­to­rium. Jak już wspom­niano, potrzebna jest jed­nak możl­i­wość zaciem­nie­nia pomiesz­cze­nia.

Doświad­cze­nie II

W tym doświad­cze­niu wyko­rzy­stamy dosyć pow­szech­nie sto­so­waną w pra­cowni che­micz­nej i bio­lo­gicz­nej feno­lo­fta­le­inę C20H14O4 (Rys.2).

Ilustracja
Rys.2 – Wzór struk­tu­ralny feno­lo­fta­le­iny

Feno­lo­fta­le­ina to biały lub lekko żółt­awy pro­szek (Fot.7), słabo roz­pusz­czalny w wodzie, za to dużo lepiej w alko­ho­lach.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.7 – Feno­lo­fta­le­ina

Wiemy, że feno­lo­fta­le­inę wyko­rzy­stuje się jako wskaźnik kwa­sowo-zasa­dowy, ponie­waż w śro­do­wi­sku kwa­so­wym i obo­jęt­nym nie wyka­zuje zabar­wie­nia, nato­miast w roz­two­rach zasa­do­wych staje się mali­nowa lub w dużym stęże­niu fio­le­towa (Fot.8).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.8 – Stężony roz­twór feno­lo­fta­le­iny w śro­do­wi­sku zasa­do­wym

Przy­go­to­wu­jąc doświad­cze­nie musimy spo­rządzić odpo­wiedni roz­twór roz­pro­wa­dza­jąc 0,1g feno­lo­fta­le­iny w 10cm3 roz­tworu wodo­ro­tlenku sodu o stęże­niu 25% [2].

Kolejną potrzebną nam sub­stan­cją będzie sprosz­ko­wany cynk Zn w postaci ciem­no­sza­rego, syp­kiego proszku.

Do pro­bówki osa­dzo­nej w odpo­wied­niej łapie wpro­wa­dzamy nieco proszku cyn­ko­wego (Fot.9A). Następ­nie do pro­bówki należy prze­nieść przy­go­to­wany uprzed­nio roz­twór feno­lo­fta­le­iny, wymie­szać go z cyn­kiem i roz­po­cząć deli­katne ogrze­wa­nie na maszynce elek­trycz­nej lub pal­ni­kiem spi­ry­tu­so­wym (Fot.9B). Fio­le­towa ciecz powinna deli­kat­nie wrzeć. Wszyst­kie czyn­no­ści należy teraz wyko­ny­wać bar­dzo ostrożnie, ponie­waż mamy prze­cież do czy­nie­nia z wrzącą i bar­dzo sil­nie żrącą cie­czą. Po pew­nym cza­sie płyn ule­gnie całk­o­wi­temu odbar­wie­niu – prze­ry­wamy wtedy ogrze­wa­nie i pozwa­lamy opaść osa­dowi skła­da­jącemu się z pozo­sta­łego cynku i pro­duk­tów reak­cji (Fot.9C).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.9 – Przy­go­to­wa­nie odczyn­nika; A – umiesz­cze­nie por­cji proszku cyn­ko­wego w pro­bówce, B – ogrze­wa­nie mie­sza­niny, C – odbar­wiony roz­twór nad osa­dem

Ostu­dzony odbar­wiony roz­twór pod­sta­wowy można prze­cho­wy­wać dłuższy czas w szczel­nie zamy­ka­nym naczy­niu z brązo­wego szkła z odro­biną świe­żego proszku cyn­ko­wego na dnie. Roz­twór robo­czy przy­go­to­wuje się mie­sza­jąc jedną objętość roz­tworu pod­sta­wo­wego (pobie­ra­jąc go znad osadu cynku) z 9 objęto­ściami alko­holu ety­lo­wego o stęże­niu 70%. Odczyn­nik ten jest on nie­tr­wały i musi być przy­go­to­wy­wany bez­po­śred­nio przed doświad­cze­niem.

Chcąc wykryć obec­ność perok­sy­daz w korze­niu należy nanieść nieco wyciągu roślin­nego na czy­stą (waru­nek konieczny, ponie­waż niek­tóre zanie­czysz­cze­nia mogą fałszo­wać wynik) bibułę fil­tra­cyjną, np. sączek. Często wystar­czy też po pro­stu doci­śnięcie obra­nego korze­nia do bibuły. Po wysch­nięciu na papie­rze prak­tycz­nie nie można zaob­ser­wo­wać śladu jakich­kol­wiek sub­stan­cji (Fot.10A).

Jeśli jed­nak sączek zaim­pre­gno­wany perok­sy­dazą zwil­żymy roz­two­rem robo­czym, a następ­nie wodą utle­nioną, to możemy zaob­ser­wo­wać sto­sun­kowo szyb­kie poja­wie­nie się barwy cha­rak­te­ry­stycz­nej dla feno­lo­fta­le­iny w śro­do­wi­sku zasa­do­wym (Fot.10B).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.10 – Wynik próby; A – krążek bibuły, na który nanie­siono wyciąg z korze­nia chrzanu, B – po nanie­sie­niu odczyn­nika

W moim doświad­cze­niu wyko­rzy­sta­łem świeżo wyko­pany korzeń chrzanu – w innych przy­pad­kach wynik może być bar­dziej sub­telny niż na pre­zen­to­wa­nej foto­gra­fii, a w szcze­gól­nych oko­licz­no­ściach nawet trudny do zau­wa­że­nia (np. jeśli korzeń był prze­cho­wy­wany zbyt długo lub w nie­od­po­wied­niej tem­pe­ra­tu­rze). Podob­nie będzie w wypadku, gdy nawet świeży korzeń z jakichś powo­dów zawiera mniej enzymu. W takich przy­pad­kach można spróbo­wać bez­po­śred­nio zwil­żyć roz­two­rami tkanki korze­nia utarte z odro­biną wody i spraw­dzić czy zaob­ser­wu­jemy opi­sane wcze­śniej zabar­wie­nie.

Poja­wie­nie się barwy po dłuższym cza­sie lub jej całk­o­wity brak inter­pre­tuje się jako nega­tywny wynik próby. W niek­tórych przy­pad­kach mimo obec­no­ści perok­sy­dazy wynik nie potwier­dza tego faktu z różn­ych powo­dów – jed­nym z nich może być obec­ność sub­stan­cji zabu­rza­jących prze­bieg reak­cji.

Doświad­cze­nie III

Sub­stan­cją, którą wyko­rzy­stamy tym razem będzie ben­zy­dyna lub niek­tóre jej pochodne, np. sole. Należy roz­pu­ścić 0,5-1g tej sub­stan­cji w 20cm3 pod­grza­nego stężo­nego kwasu octo­wego CH3COOH, a następ­nie roz­cieńczyć wodą desty­lo­waną do objęto­ści 50cm3 oraz dodać 1cm3 per­hy­drolu [3]. Ja w swo­ich doświad­cze­niach zamiast ben­zy­dyny wyko­rzy­sta­łem o-toli­dynę C14H16N2 (Rys.3) [4].

Ilustracja
Rys.3 – Wzór struk­tu­ralny o-toli­dyny

Z korze­nia pie­truszki wykro­jono następ­nie dwa pla­stry gru­bo­ści około 5mm (Fot.11). Jeden z nich pozo­sta­wiono w sta­nie suro­wym, nato­miast drugi spa­rzono poprzez zanu­rze­nie we wrzącej wodzie na czas około jed­nej minuty, po czym och­ło­dzono do tem­pe­ra­tury poko­jo­wej.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.11 – Pla­stry korze­nia pie­truszki; po lewej – surowy, po pra­wej – pod­dany obróbce ciepl­nej

Oba pla­stry należy następ­nie zanu­rzyć w roz­two­rze (Fot.12). Można też zwil­żyć nim mate­riał roślinny umiesz­czony na szalce Petriego.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.12 – Pla­stry korze­nia pie­truszki zanu­rzone w roz­two­rze

Po chwili można zaob­ser­wo­wać pierw­sze oznaki zacho­dze­nia reak­cji che­micz­nej: jeden z pla­strów zaczyna się zabar­wiać. Nie­długo potem możemy wyjąć pla­stry z roz­tworu, bar­dzo dokład­nie je wypłu­kać w bie­żącej wodzie i porów­nać. Różn­ice są ude­rza­jące: pla­ster nie­pod­dany obróbce ciepl­nej przy­jął ciem­no­nie­bie­ską, wręcz gra­na­tową barwę, pod­czas gdy spa­rzony nie wyka­zuje żad­nych zmian, a wręcz mógł ulec pew­nemu odbar­wie­niu (Fot.13).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.13 – Pla­stry korze­nia pie­truszki po eks­po­zy­cji na roz­twór; po lewej – surowy, po pra­wej – pod­dany obróbce ciepl­nej

Tak więc obser­wa­cje ujaw­niają, że w wyniku potrak­to­wa­nia przy­go­to­wa­nym odczyn­ni­kiem tkanki roślin zawie­ra­jące perok­sy­dazę ule­gają wybar­wie­niu, ale tylko, jeśli nie zostały one potrak­to­wane pod­wyższoną tem­pe­ra­turą.

Wyja­śnie­nie

Perok­sy­dazy to dosyć liczna grupa enzy­mów nale­żących do klasy oksy­do­re­duk­taz. Kata­li­zują one utle­nia­nie nad­tlen­kiem wodoru wielu różn­ych sub­stra­tów. Można to przed­sta­wić w postaci rów­na­nia reak­cji (XH2 – sub­strat w for­mie zre­du­ko­wa­nej, X - pro­dukt utle­nia­nia):

XH2 + H2O2 → X + 2H2O

Rolę kofak­tora pełni w opi­sy­wa­nym enzy­mie hem posia­da­jący w swo­jej struk­tu­rze układ por­fi­ry­nowy z ato­mem żelaza Fe w cen­trum. Cho­ciaż naj­czę­ściej wyko­rzy­sty­wa­nym przez perok­sy­dazy sub­stra­tem jest nad­tle­nek wodoru, to niek­tóre z nich mogą także wyko­rzy­sty­wać inne, np. nad­tlenki orga­niczne.

Enzymy z tej grupy można podzie­lić na trzy klasy:

W dzi­siej­szych doświad­cze­niach prze­ko­na­li­śmy się o dzia­ła­niu perok­sy­daz z III klasy. Perok­sy­daza chrza­nowa (ang. hor­se­ra­dish pero­xi­dase, HRP) jest pow­szech­nie sto­so­wana w różn­o­rod­nych celach komer­cyj­nych.

Enzymy o podob­nym dzia­ła­niu występują także u zwie­rząt. Przy­kła­dem może być perok­sy­daza glu­ta­tio­nowa.

Lumi­nol wyko­rzy­stany w pierw­szym doświad­cze­niu należy do klasy sub­stan­cji che­micz­nych wyka­zu­jących zdol­ność do che­mi­lu­mi­ne­scen­cji, tj. emi­sji świa­tła w cza­sie prze­mian che­micz­nych. W tym kon­kret­nym przy­padku pod­czas utle­nia­nia lumi­nolu nad­tlen­kiem wodoru pow­staje pro­dukt ist­nie­jący począt­kowo w tzw. sta­nie wzbu­dzo­nym o wyso­kiej ener­gii. Jest to jed­nak sytu­a­cja nie­tr­wała, a stan wzbu­dzony zostaje szybko zre­du­ko­wany do pod­sta­wo­wego o niższej ener­gii. Zgod­nie z zasadą zacho­wa­nia różn­ica ener­gii zostaje wtedy oddana do śro­do­wi­ska – w tym przy­padku na spo­sób świa­tła o nie­bie­skiej bar­wie. Co ważne, w śro­do­wi­sku wod­nym reak­cja ta prze­biega bar­dzo powoli, a emi­sja pro­mie­nio­wa­nia jest prak­tycz­nie nie­zau­wa­żalna. Reak­cję przy­spie­sza wiele kata­li­za­to­rów, zarówno nie­or­ga­nicz­nych np. hek­sa­cy­ja­no­że­la­zian(III) potasu K3[Fe(CN)6], jak i orga­nicz­nych, np. zawie­ra­jących w swo­jej struk­tu­rze hem. Nie dziwi więc fakt, że perok­sy­daza jest zdolna do utle­nia­nia lumi­nolu nad­tlen­kiem wodoru, czego efekt zaob­ser­wo­wa­li­śmy w doświad­cze­niu.

Nieco ina­czej sprawa wygląda w przy­padku dru­giego doświad­cze­nia. Użyta przez nas fio­le­towa (w śro­do­wi­sku alka­licz­nym) feno­lo­fta­le­ina, pod­czas ogrze­wa­nia w odpo­wied­nim roz­two­rze z dodat­kiem meta­licz­nego cynku ulega reduk­cji do bez­barw­nej feno­lo­fta­liny, nazy­wa­nej też leu­ko­fe­no­lo­fta­le­iną – obser­wu­jemy więc odbar­wie­nie. Feno­lo­fta­lina jest jed­nak podatna na utle­nia­nie (dla­tego prze­cho­wu­jemy jej roz­twór w ciągłym kon­tak­cie z redu­ku­jącym cyn­kiem). Jeśli więc w próbce jest obecny jakiś kata­li­za­tor utle­nia­nia nad­tlen­kiem wodoru, to bez­barwny związek zosta­nie na pow­rót prze­ksz­tałc­ony w fio­le­tową w tych warun­kach feno­lo­fta­le­inę, co zaob­ser­wo­wa­li­śmy.

Opi­saną reak­cję z feno­lo­fta­liną – podob­nie jak poprzed­nią z lumi­no­lem – sto­suje się dosyć pow­szech­nie do wykry­wa­nia krwi, czy raczej zawar­tej w ery­tro­cy­tach hemo­glo­biny, ponie­waż występu­jący w jej struk­tu­rze hem także kata­li­zuje przed­sta­wione reak­cje. Jest to wyko­rzy­sty­wane np. w kry­mi­na­li­styce, a przy­go­to­wany w przed­sta­wiony w arty­kule spo­sób roz­twór feno­lo­fta­liny nosi nazwę odczyn­nika Kastle–Mey­era.

Warto zazna­czyć, że według niek­tórych bada­czy sama perok­sy­daza może nie ujaw­niać swo­jej obec­no­ści pod­czas testu z feno­lo­fta­liną [6]. W takim przy­padku za obser­wo­wany efekt musiałby być odpo­wie­dzialny inny – zapewne także anga­żu­jący ten enzym, ale bar­dziej skom­pli­ko­wany – mecha­nizm utle­nia­nia.

Także w trze­cim doświad­cze­niu powo­dem obser­wo­wa­nej zmiany było utle­nia­nie – tym razem pochod­nej ben­zy­dyny do barw­nego pro­duktu, tutaj nie­bie­skiego. Stało się tak jedy­nie w przy­padku tkanki, wobec której nie zasto­so­wano obróbki ciepl­nej. Perok­sy­daza jako holo­en­zym jest zbu­do­wana z czę­ści białk­o­wej (apo­en­zymu) i nie­białk­o­wej (hemu jako kofak­tora). Struk­tura prze­strzenna jest klu­czowa dla roz­wi­nięcia aktyw­no­ści enzy­ma­tycz­nej, a wysoka tem­pe­ra­tura powo­duje zmiany w II, III- i IV-rzędo­wej struk­tu­rze ele­mentu białk­o­wego. Pro­wa­dzi to oczy­wi­ście do utraty aktyw­no­ści bio­lo­gicz­nej. Z tego powodu próbka ogrzana do tem­pe­ra­tury wrze­nia wody nie wyka­zy­wała aktyw­no­ści perok­sy­dazy.

Funk­cje perok­sy­daz w orga­ni­zmach są bar­dzo różn­o­rodne i nie w spo­sób tu wymie­nić wszyst­kich. Wspomnę jed­nak, że wydają się one pełnić rolę m.in w mecha­ni­zmach obron­nych, jakie rośliny sto­sują prze­ciwko pato­ge­nom. U wielu przed­sta­wi­cieli rodziny psian­ko­wa­tych Sola­na­ceae, np. u psianki podłużnej (Sola­num melon­gena, czyli bała­żana lub ober­żyny) zaob­ser­wo­wano, że eks­pre­sja genów odpo­wie­dzial­nych za syn­tezę perok­sy­dazy gwa­ja­ko­lo­wej roz­po­czyna się w ciągu zale­d­wie nie­wielu minut od wnik­nięcia bak­te­rii do orga­ni­zmu [7].

Nieco podob­nym w dzia­ła­niu do perok­sy­dazy jest opi­sy­wana w poprzed­nim nume­rze Bio­lo­gii w Szkole kata­laza. Nie kata­li­zuje ona jed­nak reak­cji utle­nia­nia kosz­tem nad­tlenku wodoru, a jedy­nie jego roz­kład [8].

Lite­ra­tura:

Auto­rem foto­gra­fii i rysun­ków jest Marek Ples.

W powyższym tek­ście doko­nano nie­wiel­kich zmian edy­tor­skich w sto­sunku do wer­sji opu­bli­ko­wa­nej w  cza­so­pi­śmie, w celu uzu­pełn­ie­nia i lep­szego przy­sto­so­wa­nia do pre­zen­ta­cji na stro­nie inter­ne­to­wej.

Marek Ples

Aa