Name: peroxidase lab: ph and temperature effects
Uploaded: 2019-01-29T11:04:45.000Z
Duration: 2 min 20 s
Channel: JoVE

<ul><li><a href="#" data-time="7">Untersuchung des Einflusses von pH und Temperatur auf die Peroxidaseaktivität
</a></li></ul>

<ul class="lab-items"><li data-lab-item="1">
								<div class="Zutat" data-value="Reagenzgläser">Reagenzgläser</div>
								<div class="Zutatenmenge">
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								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Zutat" data-value="Reagenzglas-Rack">Reagenzglas-Gestell</div>
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									<span class="unit" data-value=""></span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Zutat" data-value="Dropper">Dropper</div>
								<div class="Zutatenmenge">
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								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Zutat" data-value="Timer">Timer</div>
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								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Inhaltsstoff" data-value="pH-Diagramm">pH-Diagramm</div>
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							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Zutat" data-value="Klebeband etikettieren">Klebeband etikettieren</div>
								<div class="Zutatenmenge">
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								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Zutat" data-value="Markierung">Markierung</div>
								<div class="Zutatenmenge">
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							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="ingredient" data-value="Kamera/Telefon mit Kamera">Kamera/Telefon mit Kamera</div>
								<div class="Zutatenmenge">
									<span class="Menge" Datenwert="5">5</span>
									<span class="unit" data-value=""></span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Inhaltsstoff" data-value="Parafilm/Siegelfolie">Parafilm/Siegelfolie</div>
								<div class="Zutatenmenge">
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									<span class="unit" data-value="pro Station">pro Station</span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Zutat" data-value="Heizplatte">Heizplatte</div>
								<div class="Zutatenmenge">
									<span class="Menge" Datenwert="1">1</span>
									<span class="unit" data-value="pro Station">pro Station</span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Zutat" data-value="Eiswürfel (1/2 Tablett)">Eiswürfel (1/2 Tablett)</div>
								<div class="Zutatenmenge">
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									<span class="unit" data-value="pro Station">pro Station</span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Zutat" data-value="Thermometer">Thermometer</div>
								<div class="Zutatenmenge">
									<span class="Menge" Datenwert="1">1</span>
									<span class="unit" data-value="pro Station">pro Station</span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Inhaltsstoff" data-value="pH-Messgerät/pH-Streifen">pH-Messgerät/pH-Streifen</div>
								<div class="Zutatenmenge">
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									<span class="unit" data-value="für das gesamte Labor">für das gesamte Labor</span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Zutat" data-value="Messer">Messer</div>
								<div class="Zutatenmenge">
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									<span class="unit" data-value="für das gesamte Labor">für das gesamte Labor</span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Zutat" data-value="Mixer">Mixer</div>
								<div class="Zutatenmenge">
									<span class="Menge" Datenwert="1">1</span>
									<span class="unit" data-value="für das gesamte Labor">für das gesamte Labor</span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Zutat" data-value="Käsetuch (0,5 mtrs)">Käsetuch (0,5 mtrs)</div>
								<div class="Zutatenmenge">
									<span class="Menge" Datenwert="1">1</span>
									<span class="unit" data-value="für das gesamte Labor">für das gesamte Labor</span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Zutat" data-value="Kaffeefilter">Kaffeefilter</div>
								<div class="Zutatenmenge">
									<span class="Menge" Datenwert="1">1</span>
									<span class="unit" data-value="für das gesamte Labor">für das gesamte Labor</span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Inhaltsstoff" data-value="0,1 M Natriumphosphat diobasischer Soln (250 mL)">0,1 M Natriumphosphat diobasischer Soln (250 mL)</div>
								<div class="Zutatenmenge">
									<span class="Menge" Datenwert="-1">-1</span>
									<span class="unit" data-value="Abhängig von der Lab-Größe">Abhängig von der Lab-Größe</span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Inhaltsstoff" data-value="0,1 M Natriumphosphat einbasisch (250 ml)">0,1 M Natriumphosphat einbasisch (250 ml)</div>
								<div class="Zutatenmenge">
									<span class="Menge" Datenwert="-1">-1</span>
									<span class="unit" data-value="Abhängig von der Lab-Größe">Abhängig von der Lab-Größe</span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Zutat" data-value="Rübe (1-2)">Rübe (1-2)</div>
								<div class="Zutatenmenge">
									<span class="Menge" Datenwert="-1">-1</span>
									<span class="unit" data-value="Abhängig von der Lab-Größe">Abhängig von der Lab-Größe</span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Inhaltsstoff" data-value="Wasserstoffperoxid (3%) (15 mL)">Wasserstoffperoxid (3%) (15 mL)</div>
								<div class="Zutatenmenge">
									<span class="Menge" Datenwert="-1">-1</span>
									<span class="unit" data-value="Abhängig von der Lab-Größe">Abhängig von der Lab-Größe</span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="Inhaltsstoff" data-value="Guajakol (Konzentration Soln, 1-3mL)">Guaiacol (Konzentration Soln, 1-3mL)</div>
								<div class="Zutatenmenge">
									<span class="Menge" Datenwert="-1">-1</span>
									<span class="unit" data-value="Abhängig von der Lab-Größe">Abhängig von der Lab-Größe</span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="ingredient" data-value="Isopropyl reibt Alkohol (100 ml)">Isopropyl reibt Alkohol (100 ml)</div>
								<div class="Zutatenmenge">
									<span class="Menge" Datenwert="-1">-1</span>
									<span class="unit" data-value="Abhängig von der Lab-Größe">Abhängig von der Lab-Größe</span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="ingredient" data-value="pH-Pufferkapseln/pH (pH-Bereich - 3-8)">pH Pufferkapseln/pH (pH-Bereich - 3-8)</div>
								<div class="Zutatenmenge">
									<span class="Menge" Datenwert="-1">-1</span>
									<span class="unit" data-value="Abhängig von der Lab-Größe">Abhängig von der Lab-Größe</span>
								</div>
							</li></ul>

enzymaktivität

<ol class="note-items"><li data-note-item="1" data-parent-collapse="">Untersuchung des Einflusses von pH und Temperatur auf die Peroxidase-Aktivität
<button class="expand">Expand<</button>ul class="lab-items"><li data-sub-note-item="1-1"><div class="lab-step">Um den Extraktionspuffer für das Peroxidase-Enzym herzustellen, mischen Sie gleiche Volumina von 0,1 M monobasischen Natriumphosphat- und 0,1 molaren Natriumphosphat-zweibasischen Lösungen, um ein Endvolumen von 500 mL zu erreichen.
</div></li><li data-sub-note-item="1-2"><div class="lab-step">Testen Sie die resultierende Lösung mit einem pH-Messgerät. Die Mischung sollte zwischen einem pH-Wert von 6,8 und 7,2 liegen.
</div></li><li data-sub-note-item="1-3"><div class="lab-step">Um die Rübenperoxidase zu extrahieren, entfernen Sie mit einem Messer die äußere Schicht einer Rübe und schneiden Sie die Rübe dann in etwa zwei cm große Würfel.
</div></li><li data-sub-note-item="1-4"><div class="lab-step">Geben Sie 30 g Rübenwürfel in einen Mixer mit 300 mL Extraktionspuffer und pürieren Sie die Rübenwürfel dreimal bei hoher Geschwindigkeit für jeweils etwa 15 s.
</div></li><li data-sub-note-item="1-5"><div class="lab-step">Filtern Sie die homogenisierte Mischung durch drei Schichten Käsetuch und passieren Sie dann die resultierende Lösung durch einen Kaffeefilter.
</div></li><li data-sub-note-item="1-6"><div class="lab-step">Lagern Sie das Filtrat in einer 500-ml-Flasche und stellen Sie die Flasche sofort in den Kühlschrank.
</div></li><li data-sub-note-item="1-7"><div class="lab-step">Als nächstes fügen Sie zur Herstellung der Enzymsubstratlösungen zuerst 15 mL 3% H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> bis 435 mL destilliertes Wasser hinzu, um das H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> auf eine Konzentration von 0,1 % zu verdünnen.
</div></li><li data-sub-note-item="1-8"><div class="lab-step">Um den farbwechselnden Reaktanten vorzubereiten, lösen Sie 0,2 mL konzentriertes Guajakol in 100 mL Isopropyl-Reinigungsalkohol auf und bewahren Sie diese Guajaköllösung im Kühlschrank auf.
</div></li><li data-sub-note-item="1-9"><div class="lab-step">Um Lösungen für die verschiedenen pH-Bedingungen herzustellen, fügen Sie dann 100 mL destilliertes Wasser in sechs 250-ml-Becher hinzu und geben Sie den Inhalt der Pufferkapsel mit einem pH-Wert von 3, 4, 5, 6, 7 und 8 in separate Bechergläser.
</div></li></ul></li></ol>

<div class="section-question"><h4 class="question-sect">Was sind Enzyme?</h4><p>Enzyme sind biologische Katalysatoren, die die Geschwindigkeit und Effizienz biochemischer Reaktionen erhöhen. Die meisten Enzyme sind Proteine, aber bestimmte Ribonukleinsäuremoleküle haben auch katalytische Eigenschaften.
</p></div><div class="section-question"><h4 class="question-sect">Wie katalysieren Enzyme Reaktionen?</h4><p>Enzyme katalysieren Reaktionen, indem sie die Aktivierungsenergie einer Reaktion senken.
</p></div><div class="section-question"><h4 clas...

Enzymaktivität

Untersuchung des Einflusses von pH und Temperatur auf die Peroxidaseaktivität
ExpandUm den Extraktionspuffer für das Peroxidase-Enzym herzustellen, mischen Sie gleiche Volumina ...

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Unterartikel des Laborhandbuchs

peroxidase lab: ph and temperature effects

<p class="jove_content">Peroxidase activity can be tested by changing pH and temperature in a controlled lab setup. In this experiment, students prepare turnip peroxidase and compare how the enzyme reacts under different conditions. The focus is on how pH and temperature can affect enzyme performance.</p>

<p class="jove_content">To make the extraction buffer, equal volumes of 0.1 M sodium phosphate monobasic and 0.1 M sodium phosphate dibasic are mixed to a final volume of 500 mL. The solution is checked with a pH meter. It should fall between pH 6.8 and 7.2. This buffer helps keep the enzyme sample stable during extraction.</p>

<p class="jove_content">Turnip peroxidase is then extracted from fresh turnip tissue. The outer layer of a turnip is removed with a knife, and the turnip is cut into about 2 cm cubes. Next, 30 g of turnip cubes are blended with 300 mL of extraction buffer at high speed three times for about 15 s each time. The homogenized mixture is filtered through three layers of cheesecloth and then through one coffee filter. The filtrate is stored in a 500 mL bottle and placed in the refrigerator right away.</p>

<p class="jove_content">The substrate solutions are prepared separately. First, 15 mL of 3% H2O2 is added to 435 mL of distilled water to make a 0.1% hydrogen peroxide solution. Then 0.2 mL of concentrated guaiacol is dissolved in 100 mL of isopropyl rubbing alcohol. This guaiacol solution is also stored in the refrigerator. To test the effect of pH, 100 mL of distilled water is added to six 250 mL beakers, and buffer capsule contents with pH values of 3, 4, 5, 6, 7, and 8 are placed in separate beakers.</p>

Peroxidase Lab: pH and Temperature Effects

peroxidase-lab-ph-and-temperature-effects

enzyme activity

Peroxidase activity can be tested by changing pH and temperature in a controlled lab setup. In this experiment, students prepare turnip peroxidase and compare how the enzyme reacts under different conditions. The focus is on how pH and temperature can affect enzyme performance.<br /><br />To make the extraction buffer, equal volumes of 0.1 M sodium phosphate monobasic and 0.1 M sodium phosphate dibasic are mixed to a final volume of 500 mL. The solution is checked with a pH meter. It should fall between...

Peroxidase Activity: pH and Temperature

Peroxidase activity changes with pH and temperature in this turnip enzyme experiment. The reaction uses guaiacol, a color-changing indicator that becomes more yellow-orange as the enzyme reaction continues, so color intensity shows how fast the reaction is moving.<br /><br />First, a baseline peroxidase reaction is set up. Distilled water, guaiacol, and 0.1% H2O2 are added to make the substrate. A separate tube contains distilled water and turnip peroxidase. After the two tubes are mixed, the color is...

lab manual sub articles

Prepare turnip peroxidase and test how pH and temperature affect enzyme activity using buffer solutions, hydrogen peroxide, and guaiacol in this high school lab.

Peroxidase Lab: pH and Temperature Effects | JoVE K12

<p>Die europäischen Entdecker verfügten über ausreichende Kenntnisse, Fähigkeiten und Ausrüstung, aber warum erreichten sie die Neue Welt erst am Ende des 15. Jahrhunderts? Sie werden überrascht sein zu erfahren, dass die Antwort auf diese Frage mit den kleinen biologischen Molekülen zusammenhängt, die als Enzyme bezeichnet werden und als Katalysatoren wirken. </p>

<p>Was ist ein Katalysator? Es ist eine Substanz, die es ermöglicht, dass eine Reaktion schneller und mit weniger Energie abläuft. Wenn Sie ein Diagramm der Energie zeichnen, die für eine unkatalysierte biologische Reaktion benötigt wird, würde es in etwa so aussehen. Diese Höhe stellt die Aktivierungsenergie dar, d. h. die minimale Energiemenge, die benötigt wird, damit die Reaktion ablaufen kann. Enzyme, die als Katalysator wirken, bieten einen alternativen Reaktionsweg mit einer geringeren Aktivierungsenergie. </p>

<p>Wie funktionieren Enzyme eigentlich? Die meisten Enzyme sind Proteine. Der Teil ihrer Struktur, der mit den Molekülen interagiert, die sie katalysieren, wird als aktives Zentrum bezeichnet, das nur eine Affinität zu bestimmten Substraten hat und sich nicht an andere bindet. Wenn die richtigen Substrate in das aktive Zentrum gelangen, ändert das Enzym seine Form, um eine höhere Affinitätskonfiguration zu erreichen. Dieser Übergangszustand erleichtert die Reaktion und wandelt die Reaktanten in Produkte um. Das Enzym hat jedoch eine geringere Affinität zu den Produkten, so dass es sie freisetzt und in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, um den gleichen Prozess zu wiederholen. Dies ist ein Beispiel für ein kataboles Enzym, da es ein einzelnes Substrat nahm und es brach, um mehrere Produkte zu bilden. Das Gegenteil davon ist das anabole Enzym, das zwei Substrate nimmt und sie miteinander verbindet, um ein größeres Produkt herzustellen. </p>

<p>Es gibt zahlreiche andere Möglichkeiten, wie Enzyme funktionieren. Dieses Enzym verwandelt zum Beispiel ein einzelnes Substrat in eine neue Form. Während dieser einen Teil eines Substrats auf ein anderes überträgt. Einige Enzyme können Reaktionen nicht alleine katalysieren und benötigen Cofaktoren oder Coenzyme, um ihre Reaktion zu katalysieren. </p>

<p>Sie fragen sich vielleicht, was das alles mit den Reisen des 15. Jahrhunderts zu tun hat? Zu dieser Zeit hatten die Seeleute keinen Zugang zu frischen Produkten, die Vitamin C enthielten, ein Coenzym, das für die Kollagensynthese unerlässlich ist. Dadurch erkrankten die Seeleute an Skorbut, einer Vitamin-C-Mangelkrankheit, die oft tödlich verlief. Sie lösten dieses Problem, indem sie Vitamin C-reiches Obst und Gemüse einlegten. Durch das Einlegen wurde der pH-Wert der Lebensmittel gesenkt, wodurch die Aktivität der mikrobiellen Enzyme, die für die Fäulnis verantwortlich sind, verhindert wurde. Daher spielte die Zerstörung mikrobieller Enzyme und die Einsparung eines essentiellen Coenzyms eine große Rolle für den Erfolg langer Expeditionen. </p>

<p>In diesem Labor können Sie quantifizieren, wie sich verschiedene Bedingungen auf die Enzymfunktion auswirken, indem Sie die Reaktionsgeschwindigkeit, also die Menge des hergestellten Produkts pro Zeiteinheit, bewerten. Zuerst messen Sie die Ausgangsreaktionsgeschwindigkeit bei normaler Raumtemperatur und neutralem pH-Wert. Die Geschwindigkeit steigt zu Beginn an, bis alle Enzymmoleküle vollständig mit dem Substrat gesättigt sind. Und dann wird die Katalyse ein konstantes Niveau erreichen, da die Enzyme damit beschäftigt sind, den Zyklus von Bindungssubstrat, Katalyse und Freisetzung fortzusetzen. Sobald die Ausgangsreaktionsgeschwindigkeit festgelegt wurde, kann sie als Referenzpunkt für andere Bedingungen verwendet werden. Das Enzym, mit dem Sie in diesem Labor arbeiten werden, ist die Rübenperoxidase. Sie werden seine Aktivität unter unterschiedlichen Werten von Temperatur und pH-Wert bewerten.</p>


factors that shape enzyme function

<p class="jove_content">Enzymes are biological catalysts that help living things run biochemical reactions faster. They lower activation energy, which is the energy needed to start a reaction. Enzymes are not used up in the process, so they can keep working again and again. Most enzymes are proteins, although some ribonucleic acid molecules also have catalytic activity.</p>

<p class="jove_content">Each enzyme usually binds only one or a few specific substrates. This selectivity depends on the enzyme’s active site, which fits its substrate like a matching shape. When the substrate binds, the enzyme changes shape slightly and makes the reaction easier. After the products form, the enzyme releases them and returns to its original shape.</p>

<p class="jove_content">Enzyme reactions are often grouped as catabolic or anabolic. Catabolic enzymes break larger molecules into smaller products. Lactase is a catabolic enzyme that splits lactose in dairy products into galactose and glucose. Many people lose most of their lactase by early childhood, which can lead to lactose intolerance. Anabolic enzymes build larger molecules from smaller parts. DNA polymerase joins nucleotides to make DNA, and glycogen synthase links glucose molecules to form glycogen. Insulin helps regulate glycogen synthase, so people with little or no insulin may need treatment to make glycogen normally.</p>

<p class="jove_content">Enzyme activity depends on conditions such as pH and temperature. Many active sites contain acidic or basic amino acids, so changes in pH can alter charge and make substrate binding harder. Pickling uses this idea by lowering pH and slowing microbial enzyme activity. Temperature also matters because each enzyme has an optimal range. Low or moderate shifts may slow the enzyme, but high temperatures can denature it and cause lasting damage. Cooking meat and refrigerating food both reduce harmful microbial activity in this way. Extremophiles live in harsh environments and have enzymes that still work there. Thermus aquaticus is one example, and its Taq polymerase stays stable in the high heat used for PCR, a method that copies DNA by cycling between hot and cooler temperatures.</p>

<p class="jove_content">Some enzymes also need coenzymes or cofactors. Coenzymes are biomolecules that help the reaction and are not consumed. They often carry electrons, atoms, or functional groups, and many B vitamins serve this role. Coenzyme A, the active form of pantothenic acid, is needed by many mammalian enzymes. Cofactors are usually inorganic substances, such as ions. DNA polymerase, for example, requires Mg2+ or Mn2+ for DNA replication and for correcting some mistakes.</p>

<p class="jove_content">Other molecules can change enzyme activity without being required for the reaction. Activators increase activity, while inhibitors decrease it. These molecules may bind at the active site or at allosteric sites, which are different locations on the enzyme. Some inhibitors compete with the substrate for the active site, while others act in a non-competitive way by binding elsewhere. Inhibitor binding can also be reversible or irreversible. Reversible inhibitors can detach and let the enzyme work again, but irreversible inhibitors permanently damage the enzyme. Scientists use enzyme inhibitors as antibiotics and as chemotherapeutic agents to limit cancer cell division.</p>

<p class="jove_content">Scientists measure enzyme function by looking at reaction rate, or how fast product is made. A faster rate means the enzyme is working more efficiently. Reaction velocity is measured by tracking product concentration over time, usually from the start of the reaction until the enzyme becomes saturated with substrate and the rate levels off. Researchers use that baseline as a control when comparing different treatments. Reaction rates can be reported as relative or absolute values. Relative rates compare conditions, while absolute rates give a direct quantitative measure, much like comparing race rankings versus miles per hour.</p>

<p class="jove_content">Because enzymes are so useful, researchers also engineer them for special tasks. Protein engineering uses recombinant DNA technology to change amino acid sequences and adjust enzyme shape or active site binding. This approach has helped create sensitive diagnostic tests, as well as tools for bioremediation and waste management.</p>

Factors That Shape Enzyme Function

Biologische Katalysatoren

Alle lebenden Organismen führen kontinuierlich zahlreiche biochemische Reaktionen durch, um ihre Präsenz aufrechtzuerhalten. Die meisten dieser Reaktionen erfordern ...

Testen Sie Ihr Verständnis von Enzymaktivität mit diesem Biology Bewertungsquiz auf JoVE Lab Manual. Deckt Schlüsselkonzepte durch videobasierte Fragen ab, die entwickelt wurden, um das Lernen der Studierenden zu bewerten.

Enzymaktivität in Biology - Bewertungsquiz | JoVE Lab Manual

Folgen Sie den Schritt-für-Schritt-Verfahren von Enzymaktivität in diesem 9-minütigen Studentenprotokoll-Video. Teil der Biology-Sammlung auf JoVE Lab Manual.

Peroxidase Lab: pH and Temperature Effects

Learning Objectives

Was sind Enzyme?

Lab Prep

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