Stanovení aktivity rostlinné katalázy

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště
Cesta brigádníků 693, 278 01 Kralupy nad Vltavou
Česká republika
www.sosasoukralupy.cz
Laboratorní zpráva
Název práce:
Stanovení aktivity rostlinné katalázy
Jednotky učení
Dvojklikem na políčko označte LU
Unit
Title
1
Separation and Mixing Substances
2
Material Constants – Determining Properties of Materials
3
Spectroscopic Analysis of Substances
4a
Volumetric Analysis of Substances
4b
Gravimetric Analysis of Substances
5
Chromatographic Separation and Analysis of Substances
6
Preparing of Inorganic and Organic substances
7
Synthesis methods
8a
Isolation and Identification of Cells and Microorganisms
8b
Isolation and Determination of Substances from Biological Material
Vypracoval:
Veronika Petrovická
Vedoucí cvičení:
Judita Dömötörová
Datum:
14.3.2013
page 1 of 10
Střední odborná škola a Střední odborné učiliště
Cesta brigádníků 693, 278 01 Kralupy nad Vltavou
Česká republika
www.sosasoukralupy.cz
Stanovení aktivity rostlinné katalázy
Pomůcky:
třecí miska s tloučkem, odměrný válec, Erlenmeyerova baňka, byreta, titrační baňka,
kádinka, nádoba na ledovou koupel, odměrná baňka, gáza, pipeta, hodinky, teploměr,
led, kahan, trojnožka
Chemikálie:
zásobní roztok KMnO4 (c = O,O1mol/l)
odměrný roztok KMnO4 (c = 0,001 mol/l)
koncentrovaný peroxid vodíku (30%)
0,3-0,4% roztok H2O2
fosfátový tlumivý roztok pH = 7
H2SO4 (10% roztok)
rostlinný vzorek
destilovaná voda
Část 1- Příprava roztoků
1. Připravte 100 ml zásobního roztoku KMnO4 s koncentrací 0,01 mol/dm3.
M (KMnO4) = 158,0339 g/mol
m = c * Mr * V
m = 0,01 * 158,0339 * 0,1
m = 0,15803 g KMnO4
2. Ředěním zásobního roztoku KMnO4 (c = 0,01 mol/dm3) připravte 250 ml OR s koncentrací
0,001 mol/dm3.
c1 * V1 = c2 * V2
0,01 * V1 = 0,001 * 250
V1 = 25 ml KMnO4
3. Připravte 100 ml standardního C2H2O4 s koncentrací 0,0125 mol/dm3. K dispozici máte
C2H2O4 * 2 H2O.
M (C2H2O4) = 90,0349 g/mol
M (C2H2O4 * 2 H2O) = 126,06546 g/mol
m = c * Mr * V
m = 126,06546 * 0,0125 * 0,1
m = 0,1575 g C2H2O4 * 2 H2O
page 2 of 10
Střední odborná škola a Střední odborné učiliště
Cesta brigádníků 693, 278 01 Kralupy nad Vltavou
Česká republika
www.sosasoukralupy.cz
4. Vypočítejte přesnou koncentraci C2H204 z navážky C2H2O4 * 2 H2O.
c = m / Mr * Ft * V
5. Připravte 100 ml roztoku kyseliny sírové s koncentrací 2 mol/dm3. K dispozici máte 96%
kyselinu.
M (H2SO4) = 98,078 g/mol
ρ (H2SO4) = 1,8355 g/cm
m = c * Mr * V
m = 98,078 * 2 * 0,1
m = 19,61 g 100% H2SO4
m = 19,61 / 0,96
m = 20,43 g 96 % H2SO4
V=m/ρ
V = 20,43 / 1,8355 = 11,13 ml 96 % H2SO4
6. Připravte 100 ml 10 % roztoku kyseliny sírové ředěním 96% roztoku.
M (H2SO4) = 98,078 g/mol
ρ (H2SO4-96%) = 1,8355 g/cm
ρ (H2SO4-10%) = 1,0661 g/cm
ρ (H2O) = 0,9982 g/cm
page 3 of 10
Střední odborná škola a Střední odborné učiliště
Cesta brigádníků 693, 278 01 Kralupy nad Vltavou
Česká republika
www.sosasoukralupy.cz
m = 100 * ρ
m = 100 * 1,0661
m = 106,61 g celého roztoku
m1 * W1 = m * W
m1 * 0,96 = 106,61 * 0,1
m1 = 106,61 * 0,1 / 0,96
m1 = 11,10 g 96 % H2SO4
V=m/ρ
V = 11,10 / 1,8355
V = 6,00 ml 96 % H2SO4
H2O
106,61 – 11,10 = 95,51 g H2O
7. Připravte fosfátový tlumivý roztok. Smíchejte 39 ml 0,2 M NaH2PO4 a 61ml 0,2 M Na2HPO4
a doplňte destilovanou vodou na 200 ml.
Roztok 1: Připravte 50 ml roztoku NaH2PO4 s koncentrací 0,2 mol/dm3. K dispozici máte
NaH2PO4 * 2 H2O.
Roztok 2: Připravte 100 ml roztoku Na2HPO4 s koncentrací 0,2 mol/dm3. K dispozici máte
Na2HPO4 * 2 H2O.
M (NaH2PO4 * 2 H2O) = 156,01 g/mol
M (Na2HPO4 * 2 H2O) = 358,14 g/mol
NaH2PO4 * 2 H2O
m = c * Mr * V
m = 156,01 * 0,2 * 0,05
m = 1,5601 g
Na2HPO4 * 2 H2O
m = c * Mr * V
m = 358,14 * 0,2 * 0,1
m = 7,162 g
page 4 of 10
Střední odborná škola a Střední odborné učiliště
Cesta brigádníků 693, 278 01 Kralupy nad Vltavou
Česká republika
www.sosasoukralupy.cz
Část 2- Standardizace zásobního roztoku KMnO4
Princip:
5 H2C2O4 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4
2 MnSO4 + 10 CO2 + K2SO4 + 8 H2O
Postup:
1. Do titrační baňky jsem odpipetovala 20 ml standardního roztoku kyseliny šťavelové
(c = 0,0125 mol/dm3). Přidala jsem 2 ml roztoku H2SO4 (c = 2,0 mol/dm3).
2. Obsah baňky jsem zahřála na 70°C.
Při zahřívání titrovaného roztoku nad 90°C může nastat rozklad kyseliny šťavelové
podle rovnice (COOH)2
H2O + CO2 + CO
3. Horký roztok jsem za stálého míchání titrovala po kapkách odměrným roztokem KMnO4 (s
přibližnou koncentrací c = 0,01 mol/dm3) do postřehnutelného růžového zabarvení, které
vydrželo cca 30 sekund. Roztok KMnO4 jsem na začátku přidávala pomalu a až když se
roztok KMnO4 začal rychleji odbarvovat, titrovala jsem do postřehnutelného růžového
zabarvení.
Titrace
V (KMnO4)
(ml)
1
10,0
2
10,1
3
10,0
Průměr
10,03
c (KMnO4) = 2/5 * c (C2H2O4) * V (C2H2O4) / V (KMnO4)
c = 2/5 * 0,0125 * 0,02 / 0,01003
c = 0,0099 mol/dm3
Závěr:
Koncentrace OR je 0,0099 mol/dm3.
page 5 of 10
Střední odborná škola a Střední odborné učiliště
Cesta brigádníků 693, 278 01 Kralupy nad Vltavou
Česká republika
www.sosasoukralupy.cz
Část 3- Stanovení aktivity katalázy
Princip:
5 H2O2 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4
2 MnSO4 + K2SO4 + 5 O2 + 8 H2O
Postup:
1. Ke 2 g vzorku jsem přidala 50 ml fosfátového tlumivého roztoku pH=7,0.
Důkladně jsem rozmíchala a směs přefiltrovala přes 4 vrstvy gázy.
2. Do dvou Erlenmeyerových baněk jsem odměřila 2 ml rostlinného výluhu.
Přidala jsem 20 ml fosfátového tlumivého roztoku a 26 ml destilované vody.
Baňky jsem umístila do ledové koupele a jejich obsah jsem nechala
vychladnout na teplotu 0-2°C.
3. Do titrační baňky jsem odměřila 10 ml 10% kyseliny sírové. Po dosáhnutí
vhodné teploty jsem do jedné baňky přidala 2 ml roztoku substrátu
(0,3-0,4 % peroxidu vodíku).
4. Ihned jsem odebrala 5 ml vzorku z reakční baňky v čase t = 0 a obsah
pipety jsem rychle vypustila do titrační baňky s kyselinou.
5. Obsah titrační baňky jsem titrovala odměrným roztokem KMnO4 do slabě
růžového zabarvení a zaznamenala jsem spotřebu.
6. Titrace jsem opakovala v 10 minutových intervalech odebráním 5 ml ze vzorku.
Titrace jsem opakovala v intervalech 10-20-30-40-60-90 min. od přidání substrátu
do reakční baňky.
7. Zapsala jsem spotřeby do tabulky a vypočítala množství peroxidu vodíku.
t
(min)
Odběr v čase
V (KMnO4)
(ml)
m (H2O2)
(mg)
0
12:10
9,60
0,80736
10
12:20
4,20
0,35322
20
12:30
2,00
0,1682
page 6 of 10
Střední odborná škola a Střední odborné učiliště
Cesta brigádníků 693, 278 01 Kralupy nad Vltavou
Česká republika
www.sosasoukralupy.cz
30
12:40
0,90
0,07569
40
12:50
0,60
0,05046
60
13:10
0,50
0,04205
90
13:40
0,30
0,02523
m (H2O2) = 5/2 * c (KMnO4) * V (KMnO4) * M (H2O2)
m = 5/2 * 0,00099 * 0,001 * 34,02
m = 8,41995 * 10 -5 g
mg = 8,41995 * 10 -2 = 0,0841 * V (KMnO4) = 0,0841 * 9,60 = 0,80736 g H2O2
1 ml KMnO4 odpovídá 0,0841 mg
9,60 ml odpovídá 0,80736 mg
0,30 ml odpovídá 0,02523 mg
page 7 of 10
Střední odborná škola a Střední odborné učiliště
Cesta brigádníků 693, 278 01 Kralupy nad Vltavou
Česká republika
www.sosasoukralupy.cz
Schéma, obrázek, graf
Schéma práce
page 8 of 10
Střední odborná škola a Střední odborné učiliště
Cesta brigádníků 693, 278 01 Kralupy nad Vltavou
Česká republika
www.sosasoukralupy.cz
m (H2O2) /(mg)
Aktivita katalázy
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
t (min)
Závěr:
Čím byl čas delší od prvního titrovaného vzorku, tím klesala spotřeba při titraci.
Úkoly:
1. Enzymy jsou účinné biologické katalyzátory. Na základě tabulky vysvětlete
jak působí katalyzátor na hodnotu aktivační energie.
Katalyzátor snižuje energetickou bariéru na průběhu reakce.
2. Vysvětlete, co označení katalázy - E.C. 1.11.1.6.
Klasifikace enzymů se provádí podle Enzyme Commission IUBMB do 6 skupin.
Každému enzymu se přiděluje tzv. číslo EC nomenklatury pro podrobnější
klasifikaci.
E.C. 1.11.1.6. →kataláza H2O2:H2O2 oxidoreduktasa, CAT
page 9 of 10
Střední odborná škola a Střední odborné učiliště
Cesta brigádníků 693, 278 01 Kralupy nad Vltavou
Česká republika
www.sosasoukralupy.cz
3. Definujte číslo přeměny enzymu.
Hodnota je 4 * 107. Znamená to, že 1 mol katalázy přemění 40 miliónů molů
substrátu (H2O2) na produkt za sekundu
4. Popište tvar křivky m(H2O2, nezreag.)=f(t) a na základě ní změnu rychlosti
rozkladu peroxidu vodíku působením katalázy.
Exponenciála
5. Čtení s porozuměním v cizím jazyce. Přečtěte si text z učebnice Biochemistry
(Campbell Farrell) s názvem „Enzyme Lets Enjoy Champagne“.
a) vysvětlete význam anhydrázy
CO2 se váže s vodou
b)vysvětlete proč lékaři, kteří vystoupili na vrch, cítili jako by pivo bylo
vyšuměné
Protože léčivo co použily obsahovalo carbonhydáty a ty jsou
zodpovědný za to jak vnímáme chuť sycených nápojů.
6. Definujte manganometrii jako analytickou metodu. Popiště i autokatalýzu manganatou
solí.
Manganometrie je založena na titraci OR KMnO4 v kyselém prostředí,
kdy má silně oxidační vlastnosti. Vznikající MnSO4 funguje jako katalyzátor.
7. Uveďte rovnice standardizace KMnO4 v úplném a iontovém tvaru.
MnO4- + 8H- + 5e- →Mn2+ + 4H2O
2KMnO4 + 5(COOH)2 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + C2SO4 + 10CO2 + 8H20
8. Vysvětlete princip indikace bodu ekvivalence v manganometrii.
Projeví se barevnou změnou MnSO4 z bezbarvé barvy do růžové na jednu kapku
9. Uveďte rovnici redukce manganistanu v kyselém prostředí a vyhledejte příslušný redoxní
potenciál E°(aox/ared).
EEV=EVE0 + RT/zF*ln*aox/ared
MnO4- + 8H- + 5e- →Mn2+ + 4H2O
E°=(MnO4-|Mn2+)=1,507 V
page 10 of 10