Chemische Experimente    

200. Experiment des Monats
August 2014

pH-Abhängigkeit der Katalase-Aktivität


Alle Enzyme haben ein pH-Optimum, d.h. ihre Aktivität ist abhängig vom pH-Wert. Es gibt Enzyme, die in extremen Bereichen noch aktiv sind, z.B. einige Verdauungsenzyme, die bei pH 1-2 besonders gut arbeiten (u.a. Pepsin, das durch die Magensäure aktiviert wird), die meisten Enzyme bevorzugen aber ein pH-neutrales Milieu.

Experiment des Monats

Geräte und Chemikalien:
Kartoffel-Suspension (Kartoffel schälen, fein reiben und durch ein Tuch auspressen),
3%iges Wasserstoffperoxid, 1 M Salzsäure, 1 M Natronlauge, Reagenzgläser, Tropfpipetten, pH-Indikator-Papier.

Durchführung:
In fünf Reagenzgläser je 2 ml Kartoffel-Suspension füllen. Zur ersten Probe 1 ml 1 M Salzsäure, zur zweiten 2 Tropfen 1 M Salzsäure und 1 ml Wasser geben. Die dritte Probe mit 1 ml Wasser verdünnen. Zur vierten Probe kommen 2 Tropfen 1 M Natronlauge und 1 ml Wasser und zur letzten 1 ml Natronlauge. Zu allen Proben werden nun 5 ml 3%ige Wasserstoffperoxid-Lösung gegeben. In Glas 2-4 setzt eine sichtbare Gasentwicklung ein. Nach ca. 5 Minuten wird die Höhe des gebildeten Schaums verglichen. Am höchsten steht er im mittleren Reagenzglas, in den benachbarten deutlich weniger. In den äußeren erfolgte keine Gas- und damit Schaumentwicklung. Zum Schluß kann noch der pH-Wert der Proben bestimmt werden.

Erklärung:
Kartoffeln enthalten - wie viele andere Naturprodukte auch - das Enzym Katalase [es gibt mehrere Typen dieses Enzyms]. (vgl. EdM 10/1998, 07/2001 u.a.) Dieses zersetzt Wasserstoffperoxid unter Bildung von Sauerstoff. Das pH-Optimum liegt um pH 7, also im neutralen Bereich. Die Proben weisen pH-Werte von ca. 1 / 3-4 / 7 / 9-10 / 13 auf. In stark sauren und stark basischen Lösungen kommt es zur Denaturierung des Enzyms, dabei verliert es seine Funktionsfähigkeit. Auch im schwach sauren bzw. basischen Bereich kann das Enzym nicht so effizient arbeiten wie im neutralen - die Enzymaktivität ist reduziert.

Entsorgung:
Die Lösungen können nach Neutralisation zum Abwasser gegeben werden.

Literatur & Links:
J. Arnold, K. Kremer, J. Mayer: Schüler als Forscher. MNU 67 (2014), 83-91
Julia Arnold: persönliche Mitteilung
Praktikumsanleitungen aus Ulm und Erlangen


Juli 2014: Rasiergel

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Seite erstellt am: Freitag, 15. August 2014, A. Schunk, Charité - Universitätsmedizin Berlin.  

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