Experiment des Monats Oktober 1998 Quecksilber als Enzymgift

Mit diesem Versuch kann die Giftwirkung von Quecksilberionen auf Enzyme - und damit die Gefährlichkeit dieses Schwermetalls für alle Lebewesen - sehr deutlich gezeigt werden. Das zu vergiftende Enzym ist die Katalase, ein Enzym, das Wasserstoffperoxid unter Sauerstoffentwicklung zersetzt. Katalase kommt u.a. auch in Kartoffeln vor.

Geräte und Chemikalien:
Glasschale, Pinzette, kleines Becherglas.
3%iges Wasserstoffperoxid, Kartoffel, Quecksilberchlorid.

Durchführung:
Aus einer Kartoffel zwei etwa gleichgroße Stücke ausschneiden. Eines in die mit 3%iger H₂O₂-Lösung gefüllte Glasschale legen, spontan beginnt die katalytische Zersetzung. Die Sauerstoffbildung zeigt sich durch Bildung von Gasbläschen und Aufschäumen. Das zweite Kartoffelstück etwa eine Minute in eine 0,1%ige HgCl₂-Lösung legen. Bringt man dieses Stück danach in Wasserstoffperoxid, bleibt die Gasentwicklung aus. Die Katalase ist nicht mehr aktiv: "vergiftet".
Der Versuch ist zwar auch mit anderen Schwermetallsalzen durchführbar (z.B. Pb(NO₃)₂ oder CuCl₂), der Effekt ist jedoch nicht so deutlich ausgeprägt, die Enzym-Aktivität wird nur reduziert.

Erklärung:
Viele Schwermetall-Ionen besitzen eine große Affinität zu (anionischem) Schwefel. Im anorganischen Trennungsgang nutzt man dies z.B. bei der Fällung dieser Metalle als Sulfide aus.
Zur Stabilisierung der Tertiär- und Quartär-Struktur von Proteinen dienen insbesondere Disulfid-Brücken zwischen zwei Cystein-Seitenketten. Einige Ionen, insbesondere Hg²⁺, können diese S-S-Brücken aufbrechen oder sich an freie SH-Gruppen anlagern. Hierdurch wird die Struktur des Proteins verändert, das Enzym verliert dabei seine katalytischen Eigenschaften.

Gefahren:
Quecksilberverbindungen sind hochgiftig. (Doch genau diese Giftwirkung soll ja mit diesem Versuch gezeigt werden.) Wasserstoffperoxid ist ätzend.

Entsorgung:
Alle quecksilberhaltigen Lösungen müssen als (Hg-haltiger) Schwermetallabfall entsorgt werden.

Literatur:
M. Braun: "Umweltschutz - experimentell" - S. 46-47
A. Schunk: "Metalle im Organismus" - S. 29

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Seite erstellt am: Mittwoch, 30. September 1998, A. Schunk.