摘要

蛋白质是非常复杂的结构,并且具有影响其功能的许多变量。该实验室检查了一些变量。对于含有酶过滤酶的第一部分牛肉肝脏加入到不同浓度的基质过氧化氢的溶液中。第二和第三部分测试了温度和pH对细胞渗透性的影响。第一部分产生酶在底物浓度为4%的基材浓度上最有效。

这是因为在低于此浓度的任何浓度下,酶都能分解比现有的更多的底物。在任何浓度超过4%的情况下,酶会被比它能分解的更多的底物轰击,从而无法维持其反应速度。第二部分显示,蛋白质在最佳温度下功能最佳,任何温度高于或低于此抑制功能。第三部分显示,随着pH的降低,蛋白质功能依次下降。

第二部分和第三部分是由于细胞膜中的转运蛋白和载体蛋白在合成条件下发生了变性。这使得甜菜花青素染料泄漏出来,从而产生了决定强度和环境影响所需的颜色。实验室证明底物浓度、温度和pH值对复合蛋白的功能有显著影响。

介绍

蛋白质是生物体中最复杂的化学结构,最重要的是。[1]他们的复杂性来自他们的特定三维形状,确定其功能。[2]蛋白质具有许多不同的功能,包括催化生物反应;这些类型的蛋白质称为酶。[3]大多数酶被配制以催化一种反应,酶催化该反应的能力取决于其三维结构。[4]酶的结构受到某种环境的影响,并且在最佳条件下最有效。[5]

其中一种条件依赖于底物浓度。底物是酶作用的反应物。[6]底物的浓度会影响酶催化的速率。如果底物浓度稳定增加,而酶的量保持不变,则反应速度会增加,直到达到最大。[7]这是一个有太多底物而没有足够的酶来催化反应的点。

在这一点上,反应不会发生任何速度。然而,进入底物不会使蛋白质变性。影响酶功能的另一个因素是温度。反应速率随温度的增加,直至在此后达到最佳温度,酶活性快速降低。[8]温度也会影响细胞渗透性。为了使活细胞生存,它必须具有可选择性渗透膜的功能。[9]如果膜失真,它可以影响蛋白质的结构和渗透性。[10]

蛋白质负责在细胞中运输营养素。如果蛋白质被变性,则不能再控制进入和退出细胞的内容。当蛋白质暴露于超出那些的温度之外,它们可以承受“细胞膜的完整性”和来自细胞内部的物质可以逸出,有效地变性和杀死蛋白质。[11]pH值水平对膜蛋白也有类似的影响。

pH值直接与膜电位有关。[12]每一种蛋白质都有一个最适pH值,如果这个值更高或更低,它的效力就会降低,直到它达到变性的程度,不再有效。[13]在这一点上,就像由于温度而发生变性一样,细胞膜不再能够控制进出细胞的东西。本研究的目的是研究底物浓度增加、温度变化和pH水平对复杂蛋白结构功能的现实影响。

材料和方法

底物浓度对酶活性的影响

将一块牛肝一起获得并用手术刀切割成10立方体约1cm×1cm×1cm。获得4ml 8%过氧化氢并以10mL刻度圆柱体测量。然后将过氧化氢放入100mL刻度瓶中。向双氧水中滴2滴洗涤剂,使圆筒旋转。然后用镊子将肝脏的一个立方体加入100mL带双氧水的刻度筒中。

在精确的30秒后,记录在100mL刻度筒中被催化的底物反应所形成的泡沫量。然后,圆筒里的东西被扔进水槽,肝脏则被扔进垃圾桶。清洁了100ml刻度圆柱体。再次重复相同的方法,用8%过氧化氢重复,并记录结果。获得4ml 6%过氧化氢并在10mL刻度圆柱体中测量。然后将过氧化氢置于100ml刻度的圆柱体中。

向双氧水中滴2滴洗涤剂,使圆筒旋转。然后用镊子将肝脏的一个立方体加入100mL带双氧水的刻度筒中。在精确的30秒后,记录在100mL刻度筒中被催化的底物反应所形成的泡沫量。然后,圆筒里的东西被扔进水槽,肝脏则被扔进垃圾桶。清洁了100ml刻度圆柱体。

用6%双氧水重复同样的步骤并记录结果。获得4mL的4%过氧化氢,并在10mL刻度瓶中测量。然后将过氧化氢放入100mL刻度瓶中。向双氧水中滴2滴洗涤剂,使圆筒旋转。然后用镊子将肝脏的一个立方体加入100mL带双氧水的刻度筒中。在完全30秒后,记录了通过催化的底座反应形成的100mL刻度圆柱体形成的泡沫的量。

然后,圆筒里的东西被扔进水槽,肝脏则被扔进垃圾桶。清洗100mL钢瓶。用4%双氧水重复同样的步骤并记录结果。获得了4mL的2%过氧化氢,并在10mL刻度瓶中测量。然后将过氧化氢放入100mL刻度瓶中。向双氧水中滴2滴洗涤剂,使圆筒旋转。

然后用镊子将肝脏的一个立方体加入100mL带双氧水的刻度筒中。在精确的30秒后,记录在100mL刻度筒中被催化的底物反应所形成的泡沫量。然后,圆筒里的东西被扔进水槽,肝脏则被扔进垃圾桶。汽缸被清洗了。用2%双氧水重复同样的步骤并记录结果。所有材料都被清理干净并放回原处。

温度对细胞通透性的影响

获得一根甜菜,用取心器取到甜菜圆筒,用手术刀将圆筒切成12块约0.5厘米厚的均匀碎片。这12个甜菜圆盘被放置在一个手表玻璃中,用水冲洗,直到它们释放的液体是清澈的。烧杯里装了一半的自来水,然后把热水放在热板上。6根试管标记为1-6,用量筒计量每根试管10mL的水。

在每个试管10mL的水中加入2个甜菜圆盘。试管5置于0°C冰箱中保存过夜。试管6置于-18°C的冰箱中保存过夜。试管4置于23°C的机架中。另外3根试管放置在热水浴中。将温度计放置在试管3中,当温度达到40°C时取出试管并放置在架子上。然后将温度计放置在试管2中,当试管达到55°C时取出试管并放置在架子上。

然后将温度计放置在试管1中,当温度达到70°C时取出试管并放置在机架中。然后观察试管1-4,它们的颜色强度在0到10的刻度上确定,其中0是清晰的,10是红色的,记录结果。大约24小时后观察试管5和6。这些材料被清理干净,准备在下一节中重复使用。

读:
酯制备实验室

pH对细胞渗透性的影响

获得一根甜菜,用取心器取到甜菜圆筒,用手术刀将圆筒切成12块约0.5厘米厚的均匀碎片。这12个甜菜圆盘被放置在一个手表玻璃中,用水冲洗,直到它们释放的液体是清澈的。

将试管标记为1-6,用量筒测量5mL pH 2,将溶液放入试管1中。

用量筒测量5mL的pH 3,将溶液放入试管2中。

用量筒测量5mL的pH值4,将溶液放入试管3。

用量筒测量5mL的pH值5,将溶液放入试管4中。

使用刻度圆筒测量5ml pH6,将溶液置于试管5中。

用量筒测量5ml蒸馏水,将溶液置于6号试管中。

每个试管中放入2个甜菜圆盘。大约2分钟后,观察溶液,并根据从0到10的刻度确定其颜色强度,其中0为透明,10为红色,记录结果。所有的材料都被清理干净并放回原处。(本程序基于2.2)[14]

结果

当将肝脏加入过氧化氢时,形成不透明的白色泡沫,并且体积在30秒的时间内增加。该测试的结果表明,泡沫体积在4%浓度的基材上最高。两项试验的结果(图1)是足够的决定性的。

这是因为观察结果(图1)时,可以看出,由8%衬底产生的泡沫体积小于2%,但当放在一起时,所有四个浓度值都不对应于顺序增加泡沫量。这表明实际上存在衬底的量(在这种情况下过氧化氢)和酶(在这种情况下过氧化氢酶)功能之间的着色。

这可以在图1.2中可以看出,其中显示了速率反应的计算结果。4%的浓度浓度比其他三种(2%,6%和8%)具有相当多的反应速率。通过从平均体积减去过氧化氢和洗涤剂(5ml)的体积并除以时间(30秒)来计算反应速率。

在实验室的第二部分,试管被储存在不同的温度下。随着温度的变化,溶液颜色发生变化,颜色强度随温度变化如表2所示。随着温度值在负和正方向远离零,颜色强度增加,这可以从图2中图形化地看到。

在实验室的第三部分,甜菜根被放置在不同的pHs。溶液浸入后颜色发生变化,ph值及其颜色强度见表3。随着pH值的增加和向中性方向移动,颜色强度降低。如图3所示。

讨论

理论上,当肝脏置于过氧化氢中,它会分解成水和氧气。[15]证明氧气实际上存在的一种方法是进行发光夹板试验;这涉及照明夹板,然后仅将火焰灭灭到末端发光的点。然后将该夹板放置在据信氧气存在的地方,如果实际上存在氧气夹板将重新尼斯。这是因为氧气容易促进燃烧。

催化产生氧气的反应的酶似乎以4%(图1)的浓度最有效的(图1),最小有效地工作为6%。这是因为4%的溶液是最接近过氧化氢酶的底物的最佳浓度。在2%的含量较少,基材少于酶能够解剖,因此反应未完成其全部潜力。在6%和8%的底物上有太多的底物,酶被轰炸,无法跟上必要的反应。

8%的溶液产生的泡沫体积大于6%是一个意外的结果,下面列出的错误很可能是造成这种异常的原因。在牛肝中发现的过氧化氢酶负责分解过氧化氢。过氧化氢分解时会形成水和氧气。氧气和水与加入溶液中的洗涤剂发生反应,产生泡沫。酶越有效、越活跃,它催化的过氧化氢分解越多,产生的氧气就越多,从而增加泡沫的体积。

如果在实验前将肝脏煮熟,它就会被有效地变性,过氧化氢酶就不能再发挥它的代谢功能了。当肝脏被加入到过氧化氢和洗涤剂溶液中时,不会发生反应,因为它不能将化合物分解成水和氧,因此不会形成泡沫。虽然这个实验室在测定不同底物浓度下过氧化氢酶的效率方面是有效的,但它也有几个可能的误差来源。首先,用滴管加入洗涤剂。

这是一个错误,因为每一滴的体积不是恒定的。如果一些液滴比其他液滴大,就会产生更多的洗涤剂供氧气反应,从而产生更多的泡沫,从而产生一种错觉,即酶在特定底物浓度下比其他底物更有效。而且,如果释放出的洗涤剂体积更小,那么氧气就不能产生同样多的泡沫,酶的作用就显得更弱。第二个误差来源是双氧水在10mL量筒中测量,然后转移到100mL量筒中,没有办法确保所有的溶液都从一个量筒转移到另一个量筒中。

这是不可避免的,一些过氧化氢将旋转到侧面,并保持在原始气缸中;每次审判中留下的金额将不同。转移所有过氧化氢的所有过氧化氢将导致酶的较少的底物,其用于脱滴和前两个浓度的较低泡沫体积(2%和4%),第二种浓度略高的泡沫体积(6%和8%)。

错误的第三个来源是,肝脏的某些部分可能有不可见的脂肪区域,因此在那部分肝脏中过氧化氢酶较少。这是很有可能的,如果是这样的话,催化反应的酶就会更少,这就会导致泡沫体积更小,导致结果不准确。

实验的第二部分表明温度对甜菜细胞的渗透性有很大的影响。这些细胞含有一种叫做甜菜青素的红色染料。当细胞膜有效工作时,染料就不会漏出细胞。实验室表明,在室温下,膜仍然有效,但随着温度从23°C(温度升高或降低)进一步升高,膜失效,染料开始泄漏。

温度的升高或降低将使细胞膜中的运输和载体蛋白发生变性,从而使甜菜青素进入周围的水中。冷冻是一种用于保存食物的技术。通过冷冻食品,酶的作用大大减慢,冷冻还可用于其他几个目的。一个例子是活组织的冷冻;这样做有几个原因,包括器官移植。

这样做是为了将组织保存在它们所处的状态,以便它们对接受者来说是可行的。[16]另一个通过冻结来保存的例子是土壤的冻结。这是由建筑公司固化地面,消除任何渗漏。[17]第三个冷冻的例子是,人类生殖细胞可以被冷冻,以便日后使用。这个过程已经被用来建立精子和卵子“银行”,这样那些无法生育的人就可以有孩子了。[18]

读:
氧化镁:百分比产量实验室报告

冻结在食品行业中非常普遍,虽然它可能保持某些方面,但它不会维护他人。例如,冷冻保留食物的味道,形状和质地,但它不会保留蛋白质。事实上,正如在这个实验室所学到的那样,冻结温度实际上是可变性的蛋白质。[19]而且,冷冻并不能保存肉中的脂肪,时间一长,肉就会发臭,闻起来和味道都很酸。[20]

冷冻食物的另一个问题是冰晶可以从液体中脱离通过变性的细胞膜的液体形成。这些冰晶可能是大的并且足够稳定的,以损坏周围的细胞结构。[21]温度在蛋白质的效率中起着关键作用。

甜菜根所在溶液的pH值对细胞膜的渗透性有很大的影响。在高酸性溶液中,细胞泄漏了大量的甜菜青素。当pH接近中性时,颜色的强度会降低(图3)。这是因为就像温度的变化一样,pH值不是最优的蛋白质会使其变性,导致其无法发挥作用,在这种情况下,允许甜菜青素渗漏。

误差的一个来源是强度的颜色是在0-10的范围内判断的,这个范围的问题是它是主观的,与固定的样本无关。每个人看到的颜色强度不同,因此结果不一致或不像他们在一个固定的来源。修正这个错误的方法是使用色度计。[22]

错误的第二个来源是甜菜根的成熟度。如果这个实验室中使用的甜菜根还不够成熟或过熟的蛋白质可能没有被充分开发或开始死亡,酸可以变性他们轻松因此颜色强度大于它应该。

第三个误差来源是甜菜根的甜菜碱更浓缩。这只是看着甜菜根可以看出,因为某些部分比其他部分更暗。不可能确保所有甜菜盘具有相同浓度的染料。根据Betacyanin在细胞中有多少,它将能够或多或少地发射,改变结果基于的颜色强度。pH也对蛋白质的功能产生了很大的影响。

综上所述,本研究的目的是研究底物浓度增加、温度变化和pH水平对复杂蛋白结构功能的现实影响。第一部分证明酶在较低浓度的底物中更有效。

第二部分表明温度对蛋白质的效率和细胞膜的渗透性有很大的影响。最后一节证明pH的降低也会使蛋白质变性,限制膜的作用。总之,这三个因素以及其他许多因素对蛋白质的功能有很大的影响。


[1]与蛋白质有关的因素,2009。

[2]Di Giuseppe等人。尼尔森生物学12.南美洲南·墨尔本:尼尔森汤姆森学习,2003.

[3]Di Giuseppe等人。尼尔森生物学12.南美洲南·墨尔本:尼尔森汤姆森学习,2003.

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[5]Di Giuseppe等。尼尔森生物学12.南美洲南·墨尔本:尼尔森汤姆森学习,2003.

[6]Di Giuseppe等人。尼尔森生物学12.南美洲南·墨尔本:尼尔森汤姆森学习,2003.

[7]Arumugam,恋人。“非织造布纤维的酶促处理。”(2005):30。网。2009年10月2日。

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引用这篇文章如:William Anderson (Schoolworkhelper编辑团队),“温度和pH对细胞通透性的影响&底物浓度对蛋白质中酶的影响实验室答案”SchoolWorkHelper, 2019,//www.chadjarvis.com/effects-of-temperature-and-ph-on-cell-permeability-effects-of-substrate-concentration-on-enzymes-in-proteins-lab-answers/

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詹姆斯斯图尔特
詹姆斯斯图尔特
2年前

非常感谢

安布罗斯
安布罗斯
4年前

好的文章

罗伯特·杰里
罗伯特·杰里
5年前

谢谢