Problemformulering
Enzymer findes i alle levende organismer og bruges desuden i stor udstrækning i samfundet. Biotekvirksomheder leder efter og udvikler nye og bedre enzymer, herunder enzymet katalase.

Dette enzym findes i stort set alle levende organismer, i mange forskellige varianter, og kan udvindes og anvendes i talrige industrier, heriblandt fødevareindustrien.

Nye varianter af katalase undersøges i laboratorier hvor enzymkinetikken, hvilket beskriver hastigheden hvormed en enzymkatalyseret reaktion finder sted

bestemmes og beskrives med matematiske metoder, før det vurderes, om der skal satses på produktion og salg af det nye enzym.

Hvordan kan man ekstrahere og teste for katalase, samt karakterisere dets aktivitet og hvilke fremtidsperspektiver der er for denne katalase?

- Beskriv enzymet katalase og forklar kort hvordan matematiske modeller kan bruges til at præsentere resultater fra en forsøgsrække (det kan være som tabel, graf, formel eller sprogligt).
- Gør rede for Michaelis-Menten-ligningen, og forklar hvordan den anvendes i forbindelse med enzymforsøget samt fordele og ulemper ved at anvende Lineweaver-Burk-plot
- Analyser enzymkinetisk selvindhentet data for en katalase
- Diskuter fremtidsperspektiverne i ny katalase

Indholdsfortegnelse
Abstract 3
Problemformulering 3
Redegørelse 4
- Enzymer 4
- Katalase 5
- Enzymkinetik 6
- Michaelis Menten ligningen 6
- Lineweaver-Burk metoden 8
Enzymforsøget 9
- Materialeliste 9
- Forsøgsopstilling 9
- Forberedelse 9
- Forsøget 10
Analyse 10
- Ekspempel på udregning 12
Diskussion 14
- Fejlkilder 14
- Fremtidsperspektiver 15
Konklusion 15
Kildeliste 16
Bilag 17
- Sikkerhedsskema 17
- Billeder fra forsøget 17

Optimer dit sprog - Læs vores guide og scor topkarakter

Uddrag
Katalase fra eukaryote celler i svinelever er blevet ekstraheret, karakteriseret og sammenlignet med en anden katalase, der stammer fra svampen neurospora crassa.

Herefter vurderes hvorvidt det kan finansielt retfærdiggøres at undersøge yderligere og producere mere af denne slags, eller lettere modificeret, katalase med det formål at sælge det.

Karakteriseringen var gjort ved at fremtvinge en katalyseret reaktion fra hydrogenperoxid til vand og ilt (i form af skum), med katalase som enzymkatalysator, hvorefter mængden af ilt afmåles efter henholdsvis 30 og 60 sekunder.

Disse målinger bruges i samarbejde med idealgasloven og Michaelis-Menten ligningen til at bestemme reaktionshastigheden.

Herefter bruges et Lineweaver-Burk plot til at bestemme enzymets maksimalhastigheden (Vmax) og Michaeliskonstant (KM). Katalasen, der blev ekstraheret fra svinelever har en KM på 0,14 mM og en Vmax på 11,1 mM/sek.

Sammenlignet med katalase ekstraheret fra neurospora crasse er denne Vmax højere, da den ligger på 13,2 mM/sek, men svineleverens katalase har derimod en lavere KM

da denne neurospora crasses KM ligger på 0,24 mM. Dette betyder at svineleverens katalase når hurtigere op i hastighed, end det fra neurospora crasse gør.

---

For at kunne undersøge enzymkinetikken i katalase, er det nødvendigt først at vide, hvad et enzym er. Ifølge Bioteknologi 2 defineres enzymer således:

“Enzymer er biologiske katalysatorer1 der er i stand til at øge hastigheden på de metaboliske reaktioner.” (Bugge, Carsten m.fl., s. 61).

Reaktionerne, som enzymerne katalyserer, er metaboliske processer2, som inddeles i kataboliske og anabolske reaktioner. Under anabolske reaktioner opbygges et større molekyle af flere mindre molekyler

mens der under metaboliske reaktioner nedbrydes større, og ofte polymere, molekyler til deres respektive monomere molekyler3.

For at metaboliske reaktioner kan finde sted, kræves der en bestemt mængde kinetisk energi, da de involverer brydning og etablering af bindinger, denne kaldes aktiveringsenergien.

Kemiske reaktioner kan kun finde sted hvis molekylerne besidder en kinetisk energi der er lig med eller større end aktiveringsenergien.

Når dette er tilfældet vil et sammenstød medføre at molekylerne opnår et transition state, hvor gamle bindinger brydes og nye formes, hvilket er her energiprofilen topper

som kan ses på figur 1, hvorefter de nye molekyler skilles og reaktionen er fuldendt. Denne reaktion vil normalt kræve en høj aktiveringsenergi, men denne kan kraftigt nedsættes ved brug af en katalysator, såsom et enzym.

Enzymer tilbyder en alternativ reaktionsmekanisme med lavere aktiveringsenergi og da en katalyseret reaktion kræver en lavere aktiveringsenergi, vil flere molekyler have mulighed for at indgå, da energibehovet er lavere. (Bugge, Carsten m.fl.).

Et enzym er en underkategori til proteiner, og langt de fleste enzymer er globulære proteiner4, de er derfor opbygget af aminosyrer.

De består af en lang række aminosyrer og et reaktivt center, som er en kløft i tertiærstrukturen. Denne kløft er primært polært og derfor kan kun tilpassede molekyler kan binde sig hertil.

Molekylerne der omdannes, kaldes for substrater, og de molekyler der bliver dannet af reaktionen, kaldes for produkter.

De fleste enzymer afhænger af tilstedeværelsen af cofaktorer. Nogle cofaktorer er bundet kortvarigt, mens andre permanent sidder på enzymet.

En cofaktor er et organisk molekyle, eller en metal ion, der er nødvendigt for at enzymet kan fungere.