Biochemie und Biotechnologie in der Schule: Hubertus ... - ChidS
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4 Enzyme <strong>in</strong> <strong>der</strong> <strong>Schule</strong><br />
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4.1.2 Nachweis von Eisenionen <strong>in</strong> Leberenzymen<br />
Wie bereits <strong>in</strong> <strong>der</strong> E<strong>in</strong>führung erwähnt, benötigen Enzyme zu ihrer<br />
Funktionsweise Cofaktoren. Diese Cofaktoren können von unterschiedlicher<br />
chemischer Zusammensetzung se<strong>in</strong>. Neben kle<strong>in</strong>en Molekülen, die sich<br />
strukturell meist von Vitam<strong>in</strong>en ableiten, spielen beson<strong>der</strong>s Metallkationen e<strong>in</strong>e<br />
wichtige Rolle bei den Cofaktoren.<br />
So benötigt das Enzym Urease beispielsweise Ni 2+ -Ionen als Cofaktor. Die<br />
Leberzellen s<strong>in</strong>d <strong>der</strong> Ort für viele lebenswichtige Stoffwechselreaktionen. Diese<br />
Reaktionen werden alle von Enzymen katalysiert, so dass man <strong>in</strong> Leberzellen<br />
e<strong>in</strong>e hohe Konzentration von Enzymen antrifft. In <strong>der</strong> Leber f<strong>in</strong>det<br />
beispielsweise <strong>der</strong> Fettstoffwechsel statt. Da die Leberzellen pro Sek<strong>und</strong>e<br />
mehrere tausend Reaktionen durchführen, ist es nicht verw<strong>und</strong>erlich, dass man<br />
<strong>in</strong> diesen Zellen die höchste Konzentration an Metallkationen vorf<strong>in</strong>det. Diese<br />
werden als Cofaktoren im reaktiven Zentrum <strong>der</strong> verschiedenen Enzyme<br />
benötigt. E<strong>in</strong>es <strong>der</strong> wichtigsten Enzyme <strong>in</strong> Leberzellen ist die Katalase. Es<br />
handelt sich bei diesem Enzym um e<strong>in</strong>e Oxidoreduktase, die neben NADH als<br />
Cosubstrat (Reduktionsäquivalent) auch Fe 2+ -Ionen als Cofaktor benötigt. Das<br />
Eisenkation aktiviert das reaktive Zentrum des Enzyms nach se<strong>in</strong>er<br />
Anlagerung. Da <strong>in</strong> den Leberzellen als Abbauprodukt sehr viel<br />
Wasserstoffperoxid (H2O2) entsteht, benötigen diese e<strong>in</strong>e hohe Konzentration<br />
an Katalase, da das Enzym das hochreaktive <strong>und</strong> zellschädigende H2O2 <strong>in</strong><br />
harmlosen Wasserstoff <strong>und</strong> Sauerstoff spaltet. Somit sollte <strong>in</strong> Leberzellen e<strong>in</strong>e<br />
erhöhte Konzentration an Fe 2+ -Ionen vorliegen. Aus diesem Gr<strong>und</strong> wurde e<strong>in</strong><br />
Fe 2+ -Nachweis-Experiment durchgeführt.<br />
Zu diesem Zweck werden 25 Gramm Schwe<strong>in</strong>eleber fe<strong>in</strong> püriert <strong>und</strong><br />
anschließend über dem Bunsenbrenner zwei bis drei St<strong>und</strong>en lang<br />
durchgeglüht. Der verbliebene weiße Rückstand wird <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em Mörser fe<strong>in</strong><br />
zerrieben <strong>und</strong> dreimal mit halbkonzentrierter Salzsäure übergossen. Die<br />
erhaltene Mischung wird abfiltriert <strong>und</strong> anschließend im Verhältnis 1 : 1 mit<br />
destilliertem Wasser verdünnt. Es lässt sich e<strong>in</strong>e deutlich gelbgrüne Farbe <strong>der</strong><br />
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