Введение
Справочная информация – Ферменты – это белки, которые действуют как органические катализаторы биохимических реакций. Они облегчают реакции, которые происходят в организме, снижая энергию активации, необходимую для реакций. Одним примером фермента является амилаза, фермент, который облегчает гидролиз крахмала в его мономеры глюкозы. У людей и других млекопитающих амилаза обнаружена в слюне и поджелудочной железе, а амилаза также присутствует в других живых организмах, таких как растения и грибы.
На ферменты влияют изменения температуры и pH, и все ферменты имеют конкретные идеальные условия, при которых фермент в этих условиях будет работать с оптимальной эффективностью. И наоборот, фермент вне его идеальных условий может функционировать менее эффективно в своей задаче из-за денатурации, процесса, в котором белковая структура фермента необратимо изменяется, делая указанный фермент менее эффективным или совершенно бесполезным. Следовательно, влияние изменения pH или температуры на фермент можно измерить по скорости реакции этой конкретной реакции, которая может быть измерена различными способами.
На скорость данной реакции могут влиять температура, pH, концентрация реагентов и ферменты, присутствующие в реакции. Чтобы измерить влияние изменений рН для фермента, в этом случае амилаза, температура и концентрация как субстрата (реагента для фермента, в данном случае крахмала), так и самого фермента должны поддерживаться постоянными. Устраняя эти другие мешающие факторы, можно точно определить связь между pH и эффективностью амилазы.
В этом эксперименте раствор йода / йодида калия будет использоваться в качестве индикатора содержания крахмала в растворе. Этот раствор сигнализирует о присутствии крахмала в растворе, позволяя ионам йода образовывать органические комплексы с молекулами крахмала, создавая темный цвет, который рассеивается при уменьшении концентрации крахмала. Следовательно, эффективность амилазы может быть измерена с помощью колориметра, так как, когда концентрация крахмала в образце уменьшается, цвет раствора осветляется и позволяет большему количеству света проходить через колориметр, изменение, которое можно измерить и использовать для определить скорость реакции.
Контекст исследования – Ферменты имеют разный идеальный диапазон рН, но при этом теряют эффективность с разной скоростью. Эта лаборатория служит для определения степени этой потери эффективности в очень ограниченном диапазоне для пивоваренной амилазы, используемой при ферментации солодового раствора.
Гипотезы:
Хо: не будет существенных изменений в эффективности амилазы в диапазоне + -1 pH
Ха: Из-за чувствительности фермента амилазы эффективность будет значительно снижаться в диапазоне рН 7 + -1
Лабораторная процедура
Процедура представляет собой адаптацию общих методик колориметрического анализа амилазы, где концентрация амилазы определяет поглощение образца. Это происхождение процедуры затем вдохновило лабораторные эксперименты в средней школе, касающиеся измерения активности фермента при различных значениях pH. Установка и процедура были сформированы из комбинации этих двух вдохновений, создавая лабораторную процедуру, которая по существу измеряет ферментативную активность через изменение цвета.
Для организации этой лаборатории готовили исходные растворы 2 мг / мл пивоваренной амилазы и 1 М раствора крахмала, разбавленные 1: 2 дистиллированной водой. Раствор амилазы был намеренно создан с относительно высокой концентрацией, чтобы гарантировать, что что-то действительно может быть измерено, так как предыдущие испытания с приблизительно 11 мг амилазы, математически определенные для реакции с 1/8 молями крахмала, оказались слишком медленными для быть измеримым в разумные сроки. Исходный раствор крахмала разбавляли для того, чтобы сохранить крахмал и, надеюсь, иметь достаточно мало, чтобы разумно реагировать с необычно высокой концентрацией амилазы. Чтобы последовательно измерить эффективность амилазы, нужно взять 10 мл крахмала, а затем 1 каплю индикатора йода / KI; это будет решение для тестирования. Для того чтобы изменить рН, были созданы отдельные растворы крахмала, причем каждый раствор крахмала титровали до определенного рН с использованием буферных таблеток.
Процедура для лаборатории довольно проста. Для 4 мл колориметрических кювет 2 мл будет заполнено реактивированным йодом крахмалом, а 1,5 мл раствора амилазы будет добавлено в кювету непосредственно перед началом сбора данных. Затем эти кюветы будут измерять свое поглощение света в течение пяти последовательных минут, при этом данные будут записываться при первоначальном запуске и каждую минуту после. Минутные интервалы были определены таким образом, чтобы не сделать процесс сбора данных слишком утомительным, а также позволяли показать потенциальную кривую, созданную полной реакцией крахмала с амилазой.
Чтобы сохранить достоверность pH как независимой переменной, а поглощение света – ее независимой переменной, некоторые факторы были постоянными, а другие игнорировались. Концентрация крахмала, амилазы и йода поддерживалась постоянной, а их соотношение оставалось неизменным, поскольку концентрация является еще одним важным фактором, влияющим на ферментативную активность. Тем не менее, температура и свет не учитывались, так как эксперимент проводился в одинаковых условиях для всех испытаний, и свет не влиял на ферменты. В то время как ферменты денатурированы нагреванием, в комнате была комнатная температура, а не горячая.
Данные
Все данные на показанных графиках обрабатываются на основе данных, собранных и показанных в Приложении А.
По сравнению с растворами без какого-либо фермента видно, что растворы, содержащие амилазу, следуют изогнутому уменьшению, в то время как раствор без какой-либо амилазы следует линейному уменьшению. Это показывает несколько важных вещей. Во-первых, это показывает, что полученная амилаза работает, беспокойство при получении химикатов онлайн. Кроме того, это показывает, какая коррекция требуется по отношению к собранным данным, поскольку естественная деградация крахмала будет работать даже с амилазой в растворе.
На первый взгляд, данные кажутся непротиворечивыми; если игнорировать рН 7,5, можно наблюдать незначительные изменения скорости изменения при изменении рН. Однако тревожной статистикой являются стандартные отклонения темпов изменения, которые иногда оказываются выше первоначального значения. Это подразумевает широкий диапазон возможных точек, что ставит под сомнение достоверность собранных данных, поскольку все, что попадает в эту точку, может легко изменить фактические результаты.
Т-тесты, проведенные на данных, показывают, что данные являются статистически значимыми, что, следовательно, скорее всего, не случайно, в диапазонах рН 6,5, 7 и 7,5. Хотя это важно для подтверждения эффективности амилазы при этом значении pH, ap = 0,62 при значении pH 6 и p = 0,07 при значении pH 8 практически наносит ущерб цели всей лаборатории, поскольку составляет практически половину данных, относящихся к чувствительности изменения амилазы до рН недействительны. Поэтому из-за неопределенности данных лаборатории не удается отклонить нулевую гипотезу.
Заключение
t-критерий показал, что значения p для всех значений pH по сравнению с идеальным диапазоном pH 7 являются статистически значимыми (p <0,05). Однако сами необработанные данные рассказывают другую, совершенно бессмысленную историю. Для некоторых наборов данных стандартное отклонение средних темпов изменения было больше, чем величина, равная или превышающая исходное среднее значение! Кроме того, просто взглянув на данные, можно увидеть, что, несмотря на то, что якобы является статистически значимым, средняя скорость изменения pH 7,5 не имеет смысла при рассмотрении ожидаемой «кривой колокольчика» эффективности фермента по отношению к pH. Кроме того, как упоминалось ранее, наборы данных для pH 6 и pH 8 были показаны статистически незначимыми с их t-тестами. Таким образом, критерий Стьюдента только подтвердил статистическую значимость совершенно незначимых данных, что привело к отклонению нулевой гипотезы.
Чувствительность исследуемой темы открыла возможность для большого количества ошибок. Во-первых, рН-метры, предоставленные школой, были довольно неточными, колеблясь между 0,3 рН, когда сам эксперимент измерял различия между 0,5 уровнями рН. Кроме того, из-за дисперсии йода в растворе крахмала начальная оптическая плотность для испытаний не начиналась бы близко к тому же диапазону. Это повлияло на полученные средние значения, поскольку широкий диапазон средних значений будет влиять на то, насколько близок фактический результат к экспериментально найденному результату. Наконец, концентрация смеси амилазы была неизвестна и не раскрыта. Вполне возможно, что амилаза была смешана с инертным веществом, чтобы объем амилазы, чтобы сделать объем ниже, чем кажется. Все эти факторы могут привести к неубедительному лабораторному результату, как это наблюдалось здесь.
Чтобы более точно определить чувствительность этих химических веществ к изменению pH, необходимо принять во внимание некоторые соображения. Очевидным соображением является использование более точного оборудования, а именно измерителей pH, для обеспечения достижения желаемого значения pH. С более точными измерителями pH также будет более точная математика, выполненная в отношении того, как точно создать раствор с определенным pH, так как вода в каждом растворе крахмала и амилазы будет влиять на pH конечного раствора. Возможно, растворы как крахмала, так и амилазы следует титровать до желаемого значения рН, чтобы гарантировать, что при смешивании этих двух веществ желаемый уровень рН все еще достигается. С этими изменениями, возможно, будет найден фактический результат.
Мужчины очень долго правили в индустрии фитнеса. Не удивительно, что женщины в равной конкуренции соревнуются с мужчинами в индустрии фитнеса. Они также ищут идеальное тело,
Есть несколько разных циклов, вокруг которых вращается Земля. Некоторые из циклов были затронуты катастрофой Фукусима-Дайхатсу. Завод в Фукусиме пострадал от землетрясения силой 9,0 балла. Растения,
Этот эксперимент проводится для наблюдения за развитием эмбрионов перепелов в течение нескольких дней. Эмбрион перепела обычно развивается и выводится через 20-21 день. Мы провели эксперимент