Biochemie und Biotechnologie in der Schule: Hubertus ... - ChidS

4 Enzyme in der Schule
________________________________________________________________
4.1.2 Nachweis von Eisenionen in Leberenzymen
Wie bereits in der Einführung erwähnt, benötigen Enzyme zu ihrer
Funktionsweise Cofaktoren. Diese Cofaktoren können von unterschiedlicher
chemischer Zusammensetzung sein. Neben kleinen Molekülen, die sich
strukturell meist von Vitaminen ableiten, spielen besonders Metallkationen eine
wichtige Rolle bei den Cofaktoren.
So benötigt das Enzym Urease beispielsweise Ni 2+ -Ionen als Cofaktor. Die
Leberzellen sind der Ort für viele lebenswichtige Stoffwechselreaktionen. Diese
Reaktionen werden alle von Enzymen katalysiert, so dass man in Leberzellen
eine hohe Konzentration von Enzymen antrifft. In der Leber findet
beispielsweise der Fettstoffwechsel statt. Da die Leberzellen pro Sekunde
mehrere tausend Reaktionen durchführen, ist es nicht verwunderlich, dass man
in diesen Zellen die höchste Konzentration an Metallkationen vorfindet. Diese
werden als Cofaktoren im reaktiven Zentrum der verschiedenen Enzyme
benötigt. Eines der wichtigsten Enzyme in Leberzellen ist die Katalase. Es
handelt sich bei diesem Enzym um eine Oxidoreduktase, die neben NADH als
Cosubstrat (Reduktionsäquivalent) auch Fe 2+ -Ionen als Cofaktor benötigt. Das
Eisenkation aktiviert das reaktive Zentrum des Enzyms nach seiner
Anlagerung. Da in den Leberzellen als Abbauprodukt sehr viel
Wasserstoffperoxid (H2O2) entsteht, benötigen diese eine hohe Konzentration
an Katalase, da das Enzym das hochreaktive und zellschädigende H2O2 in
harmlosen Wasserstoff und Sauerstoff spaltet. Somit sollte in Leberzellen eine
erhöhte Konzentration an Fe 2+ -Ionen vorliegen. Aus diesem Grund wurde ein
Fe 2+ -Nachweis-Experiment durchgeführt.
Zu diesem Zweck werden 25 Gramm Schweineleber fein püriert und
anschließend über dem Bunsenbrenner zwei bis drei Stunden lang
durchgeglüht. Der verbliebene weiße Rückstand wird in einem Mörser fein
zerrieben und dreimal mit halbkonzentrierter Salzsäure übergossen. Die
erhaltene Mischung wird abfiltriert und anschließend im Verhältnis 1 : 1 mit
destilliertem Wasser verdünnt. Es lässt sich eine deutlich gelbgrüne Farbe der
113