Weird Science

Wykrywanie amylazy

Enzymy wokół nas

Żywy orga­nizm składa się z takiej samej mate­rii co wszyst­kie ota­cza­jące nas przed­mioty. Nic więc dziw­nego, że w jego struk­tu­rze bar­dzo ważną funk­cję pełnią swo­i­ste związki che­miczne. Jed­nymi z naj­ważn­iej­szych są enzymy.

Enzymy to wiel­ko­cząstecz­kowe, w więk­szo­ści białk­owe kata­li­za­tory. Kata­li­za­to­rami zwiemy zaś związki che­miczne, które mogą przy­spie­szyć prze­bieg reak­cji same w niej nie uczest­ni­cząc. Dzieje się tak dla­tego, że kata­li­za­tory mają zdol­ność do obni­że­nia ener­gii akty­wa­cji reak­cji che­micz­nej. Ener­gia ta to najm­niej­sza ilość ener­gii, jaką trzeba dostar­czyć by reak­cja się roz­po­częła. Przed­sta­wia to poniższy wykres.

Ilustracja

źródło: http://upload.wiki­me­dia.org/wiki­pe­dia/com­mons/8/8d/Ener­gia_akty­wa­cji.svg, dostęp: 15.09.2012

Orga­ni­zmy żywe wyko­rzy­stują bar­dzo wiele różn­ych enzy­mów. Ich dzia­ła­nie jest bar­dzo spe­cy­ficzne, enzym zwy­kle kata­li­zuje jedną lub co naj­wy­żej kilka reak­cji. Bez nich zja­wi­sko zwane życiem byłoby nie­możl­iwe.

Spróbu­jemy wykryć jeden z nich. Sto­sun­kowo łatwo możemy wyka­zać dzia­ła­nie ptia­liny czyli amy­lazy śli­no­wej. Jej aktyw­ność kata­li­tyczna powo­duje roz­bi­cie cząstki skom­pli­ko­wa­nego wie­lo­cu­kru jakim jest skro­bia. Natu­ralna skro­bia jest w isto­cie mie­sza­niną dwóch związ­ków, amy­lozy i amy­lo­pek­tyny. Niżej przed­sta­wiam wzory struk­tu­ralne owych związ­ków.

IlustracjaIlustracja

Skro­bia jest naj­ważn­iej­szym poli­sa­cha­ry­dem zapa­so­wym u roślin, które maga­zy­nują go w owo­cach, nasio­nach, korze­niach w for­mie zia­ren w liściach, bul­wach, rdze­niu łodygi i kłączach. Szcze­gól­nie bogate w skro­bię są ziarna zbóż i bulwy ziem­niaka. Jest ona dobrym skład­ni­kiem odżyw­czym i głów­nym węglo­wo­da­nem w die­cie czło­wieka.

Czło­wiek jed­nak nie może wch­ła­niać skrobi. Więc jak to jest? Otóż tutaj odgrywa nie­ba­ga­telną rolę amy­laza: kata­li­zuje ona reak­cję roz­kładu skrobi na mal­tozę i dek­strynę. Te prost­sze cukry są dalej roz­kła­dane aż do glu­kozy, która może być już wch­ło­nięta do krwio­o­biegu. Pierw­szy kon­takt amy­lozy ze spo­ży­waną skro­bią zacho­dzi już w jamie ust­nej, ponie­waż amy­laza jako ptia­lina jest zawarta w śli­nie. W tym doświad­cze­niu dowie­dziemy, że rze­czy­wi­ście amy­laza występuje w śli­nie i roz­kłada skro­bię.

Przy­go­to­wa­nie

Jako źródło skrobi wyko­rzy­stamy mąkę ziem­nia­czaną. Nie roz­pusz­cza się ona nie­stety w wodzie na zimno. Musimy postąpić nieco ina­czej. Należy wsy­pać nie­wielką ilość mąki ziem­nia­cza­nej do wody (około pół szklanki). Następ­nie ciągle mie­sza­jąc pod­grze­wać powoli na kuchence aż do tem­pe­ra­tury wrze­nia. Powin­ni­śmy zau­wa­żyć zgęst­nie­nie mie­sza­niny. Po och­ło­dze­niu powi­nien pow­stać gęst­szy lub rzad­szy kroch­mal (kisiel). Ma on jed­nak zbyt duże stęże­nie skrobi jak na nasze potrzeby. Do szklanki zim­nej wody doda­jemy więc jedy­nie jedną lub dwie łyżki poprzed­nio przy­go­to­wa­nego kroch­malu i mie­szamy. Otrzy­many roz­twór skrobi jest gotowy do doświad­cze­nia. Nale­wany równą ilość roz­tworu do dwóch pro­bówek. Jedna pozo­sta­wiamy bez zmian, zaś do dru­giej doda­jemy nie­wielką ilość (parę kro­pli) śliny.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Pro­bówki powinny teraz prze­by­wać z cie­płym miej­scu. Tem­pe­ra­tura zbli­żona do tem­pe­ra­tury ciała wpływa korzyst­nie na szyb­kość zacho­dzącej reak­cji, nie można jed­nak sto­so­wać dużo wyższych tem­pe­ra­tur. Pamiętajmy, że zawarta w śli­nie amy­laza jest białk­iem, więc w wyższej tem­pe­ra­tu­rze się po pro­stu ścina (dena­tu­ruje) i prze­staje wyka­zy­wać swoje wła­ści­wo­ści kata­li­tyczne. Pro­bówki można zanu­rzyć na czas inku­ba­cji w let­niej wodzie.

Ana­liza

Ostrze­że­nie: Cho­ciaż występu­jąca w doświad­cze­niu jodyna nie jest silną tru­ci­zną to należy zacho­wać środki ostrożn­o­ści jak zaw­sze przy pracy z che­mi­ka­liami. Jodyna może powo­do­wać silną reak­cję uczu­le­niową u osób uczu­lo­nych na jod. Należy także uwa­żać, ponie­waż nie­roz­cieńczony roz­twór jodu pozo­sta­wia na skórze trudne do usu­nięcia plamy. Autor nie bie­rze jakiej­kol­wiek odpo­wie­dzial­no­ści za wszel­kie mogące pow­stać szkody. Robisz to na wła­sne ryzyko!

Po dwóch godzi­nach przy­stępu­jemy do ana­lizy. W celu wykry­cia skrobi zasto­su­jemy kupioną w aptece jodynę. Jest to alko­ho­lowy roz­twór jodu, który ma tę wła­ści­wość, że wiąże się z cząstecz­kami skrobi nada­jąc jej fio­le­tową lub nie­bie­ską barwę (w mniej­szym stęże­niu). Doda­jemy do każdej z pro­bówek po parę kro­pel jodyny. Zawar­tość jed­nej z pro­bówek ulega wybar­wie­niu, zaś barwa dru­giej pozo­staje bez zmian.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Zwróćmy uwagę, że wybar­wie­niu ule­gła jedy­nie zawar­tość pro­bówki, która nie zawie­rała amy­lazy śli­no­wej. W pro­bówce, która zawie­rała dodat­kowo ten enzym nie zaob­ser­wo­wano żad­nej barwy.

Dla­czego?

Brak barwy w jed­nej z pro­bówek świad­czy, że nie ma już w niej skrobi. Została ona roz­ło­żona przez zawartą w śli­nie amy­lazę. Enzym ten nisz­czy wiąza­nia między mono­me­rami skrobi, którymi są cząsteczki glu­kozy. W wyniku tego pow­stają prost­sze węglo­wo­dany, takie jak mal­toza i dek­stryna. Są one nie­wy­kry­walne za pomocą jodyny - stąd brak barwy w pro­bówce, w której dzięki amy­lo­zie zaszedł całk­o­wity roz­kład skrobi ziem­nia­cza­nej.

Życzę miłej i pou­cza­jącej zabawy:)

Lite­ra­tura dodat­kowa:

Marek Ples

Aa