مشاهده فعالیت آنزیم كاتالاز در گیاهان مختلف، جلسه سوم

هدف: در این پروژه، آنزیم کاتالاز به عنوان یک مدل آنزیمی که قابل استخراج از گیاهان مختلف است، معرفی شده و با استفاده از روشی ساده و ابتکاری سرعت عمل آن اندازه‌گیری می‌شود.

حداقل زمان مورد نیاز برای انجام پروژه:  4 هفته

هزینه برآوردی: كم‌

سطح دشواری: متوسط

مرحله دوم: اندازه گیری سرعت فعالیت آنزیم

تمام آنزیم‌ها سرعت واكنشی را كه كاتالیز می‌كنند، حداقل تا 10 برابر نسبت به حالت عادی افزایش می‌دهند‌، فکر می کنید برای اندازه گیری سرعت آنزیم از چه روشی باید استفاده کرد. کمی فکر کنید. در هر واکنش پیش ماده به فرآورده تبدیل می شود. یعنی به مرور زمان و با پیشرفت واکنش از مقدار پبش ماده کاسته شده و به مقدار فرآورده افزوده می شود. در صورتی که بتوانیم سرعت کاهش پیش ماده و یا سرعت افزایش فرآورده را به نحوی محاسبه کنیم می توانیم آن را به عنوان سرعت واکنش در نظر بگیریم. معمولاً افزایش غلظت فرآورده در واحد زمان معیار مناسبی برای تخمین سرعت آنزیم است. البته به غیر از سرعت، ویژگی‌های دیگری (‌مانند كارآیی آنزیم) نیز برای آنزیم‌ها اندازه‌گیری می‌شود كه می‌توانید برای آگاهی بیشتر به كتاب‌های منبع این فصل مراجعه كنید. به عنوان نمونه در این آزمایش می توانیم با اندازه گیری میزان اکسیژن تولیدی در واحد زمان سرعت واکنش را محاسبه کنیم. در ادامه روش دیگری برای اندازه گیری سرعت واکنش آموزش داده شده است. اما می توانید با ساخت دستگاه شبیه آنچه که در شکل می بینید میزان اکسیژن تولیدی را تخمین بزنید.

در این آزمایش، روش غیر مستقیمی برای اندازه گیری سرعت آنزیم معرفی شده است. بدین منظور با استفاده از كاغذ سوراخ كن، دایره‌های كوچكی از كاغذ صافی برش دهید. با پنس یكی‌از دایره‌های بریده شده را بردارید و در محلول آنزیم قرار دهید. چند لحظه صبر كنید تا محلول كاملا جذب كاغذ شود. اكنون كاغذ را با استفاده از پنس از محلول آنزیمی خارج و در كف بشر 50 میلی‌لیتری كه حداقل 40 میلی‌لیتر آب اكسیژنه 1% دارد، قرار دهید.

به محض قرار دادن كاغذ داخل بشر (لحظه صفر)‌، آنزیم كاتالاز آب‌اكسیژنه را تجزیه نموده و حباب‌های اكسیژن تولید می‌شود. این حباب‌ها كه در زیر كاغذ جمع می‌شوند، همانند موتور، كاغذ را به سمت بالا حركت می‌دهند. زمانی كه طول می‌كشد كه كاغذ از كف ظرف به سطح مایع بیاید را، یادداشت نمایید. كاغذ را از ظرف بیرون آورده و آن را دور بریزید. توجه نمایید كاغذ آغشته به آب اكسیژنه است و نباید با پوست و وسایل‌تان تماس پیدا كند. بهتر است این قسمت را به صورت گروهی انجام دهید. به این صورت که یک نفر مسئول قرارداده کاغذ آغشته به محلول آنزیم در بشر باشد و نفر بعدی زمان را ثبت و یادداشت کند.

عمل اندازه گیری را 3 مرتبه تكرار نموده ( هر بار با كاغذ جدید) و میانگین آن را بدست آورید. اگر تمام مراحل را به دقت انجام داده اید اعداد شما نزدیک به هم خواهد بود. در صورتی که اختلاف اعداد زیاد باشد، تعداد تکرار را زیاد کنید. عمق آب اكسیژنه داخل ظرف را اندازه‌گیری كرده و بر میانگین زمان تقسیم كنید. عدد به دست آمده كه بر‌حسب سانتی‌متر بر ثانیه است به طور غیر مستقیم نشان‌دهنده سرعت عمل آنزیم است. هر چقدر عملكرد آنزیم بهتر باشد‌، زمان كمتری طول می‌كشد كه كاغذ به سطح برسد و سرعت آن بیشتر خواهد بود.

نتایج به دست آمده را در جدول زیر یادداشت نمایید و نمودار سرعت (‌محور عمودی) بر علیه غلظت آنزیم (‌محور افقی) را رسم نمایید.

مرحله سوم: بررسی تأثیر دما بر فعالیت آنزیم كاتالاز

در این آزمایش ما به 6 محیط با دمای متفاوت نیاز داریم. بدین‌ منظور 5 ظرف بزرگ تهیه نمایید. گنجایش ظرف‌ها باید به صورتی باشد كه به راحتی بتوانید یك لوله ازمایش را در آن قرار دهید. در هر ظرف از آب جوش و آب سرد به مقداری بریزید كه دمای نهایی آب درون ظرف‌ها به ترتیب صفر، 10، 20، 30‌، 50 و 70 درجه سانتی‌گراد شود. هر چقدر حجم ظرف‌ها بزرگ‌تر باشد، زمان بیشتری طول می‌كشد كه دمای آب درون ظرف برابر دمای اتاق شود. برای تهیه آب صفر درجه به راحتی می‌توانید چند تكه یخ داخل ظرف آب بیاندازید. تا زمانی كه یخ‌ها ذوب نشده باشند‌، می‌توانید مطمئن باشید كه دمای آب، صفر درجه است. البته به صورت ساده‌تر این آزمایش را می‌توانید در سه حالت دمای اتاق، دمای جوش و دمای صفر درجه نیز انجام دهید. بر روی

6 لوله آزمایش برچسب‌های صفر، 10، 20، 30‌، 40 و 50 درجه را بزنید.

به هر یك 5 میلی‌لیتر از محلول آنزیم (آب سیب زمینی خنك)‌ اضافه كرده و بعد از 10 دقیقه فعالیت آنزیمی را برای هر دما اندازه گیری نمایید. نمودار سرعت آنزیم را بر حسب دمای واكنش بكشید.  برای اندازه گیری سرعت از روش آموزش داده شده در آزمایش قبلی استفاده کنید.

نتایج به دست آمده را در جدول زیر یادداشت نمایید و نمودار سرعت (‌محور عمودی) بر علیه دما (‌محور افقی) را رسم نمایید. برای محاسبه سرعت ارتفاع آب اکسیژنه را تقسیم بر میانگین زمان صعود نمایید.

مطالب مرتبط:

مشاهده فعالیت آنزیم کاتالاز در گیاهان مختلف، جلسه اول

مشاهده فعالیت آنزیم کاتالاز در گیاهان مختلف، جلسه دوم

مشاهده فعالیت آنزیم کاتالاز در گیاهان مختلف، جلسه سوم

مشاهده فعالیت آنزیم کاتالاز در گیاهان مختلف، جلسه چهارم

 مشاهده فعالیت آنزیم کاتالاز در گیاهان مختلف، جلسه پنجم

مشاهده فعالیت آنزیم کاتالاز در گیاهان مختلف، جلسه ششم

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: زینب باقری

تنظیم: نسرین صادقی