Активность фермента каталазы в листьях деревьев как биондикационный показатель загрязнения окружающей среды
Автор: Шведов Иван, ученица 10 кл. МАОУ СОШ№10 (НОЦ)
Руководитель: Пархоменко Н.С., учитель биологии МАОУ СОШ№10 (НОЦ)
Тезисы.
В клетке происходят тысячи реакции, все они сопровождаются благодаря особым химическим веществам – ферментам. На данный момент известно более двух тысяч ферментов, но их количество растет. Одному из таких ферментов посвящена представленная работа.
Каталаза: (от греч. Katalуo — разрушаю), фермент из группы гидропероксидаз, катализирующий окислительно-восстановительную реакцию, в ходе которой из 2 молекул перекиси водорода образуются вода и кислород. Катализатор - это вещество, которое ускоряет реакцию, оставаясь в конце реакции неизменным (не расходуясь). Биологические катализаторы называются ферментами (от лат. fermentum – брожение, закваска), или энзимами.
Данное исследование основывается на способности каталазы расщеплять пероксид водорода H2O2 до O2. Реакция протекает по следующему уравнению:
2H2O2 = 2H2O + O2 ↑
Цель: Изучение активности фермента каталазы по скорости выделения кислорода при разложении перекиси водорода
Объект исследования: фермент каталаза. Предмет исследования: активность и концентрация каталазы
Оборудование: УИОД LabQuest Vernier - устройства измерения и обработки данных и датчика содержания O2
Задачи:
Провести опыт по разложению пероксида водорода, используя растительные и животные ткани;
Сравнить концентрацию каталазы вареной и сырой растительной и животной тканей;
Сравнить концентрацию фермента в листьях, собранных в разных точках города;
Определить скорость выделения O2 в каждом опыте;
Сравнить полученные данные, сделать выводы о факторах, влияющих на активность каталазы.
Гипотеза. Возможно, что в листьях растений, растущих у дороги к осени накопится большое количество токсичных веществ, которые приведут к снижению активности каталазы.
Опыт 1. Определение активности каталазы в вареных и сырых тканях
Были выбраны четыре вида тканей: мясо, рыба, капуста, картофель.
Для того чтобы рассчитать скорость протекания реакции была взята формула состояния идеального газа, в которой учитывалось начальное и конечное содержание кислорода.
Пробы №1, №3, №5, №7 - вареное мясо, рыба, картофель, капуста – кислород не выделялся.
Массовая доля кислорода не изменяется, значит реакция не идет, это мы объясняем тем что в ходе термической обработки фермент денатурировал, что привело к его не взаимодействию с перекисью водорода
Проба №2, №4, №6,№8 – образцы сырых проб. Наблюдалось выделение кислорода, поэтому проводился расчет скорости протекания реакции.
Опыт 2. Сравнение активности каталазы листьев деревьев в местах с различной степенью загрязнения среды
Были выбраны 3 точки. Точка №1 дорога с высокой автотранспортной нагрузкой, точка №2 спальный район, точка № 3 пришкольная территория.
Породы деревьев, в листьях которых исследовалась активность фермента каталазы
Яблоня дикая
Береза бородавчатая
Клен американский
Заключение.
В тканях и клетках, подвергнутых термической обработке, белки денатурировали, разрушилась их структура. В пробах с сырыми образцами тканей (пробы №2,4,6,8) наблюдалось увеличение количества кислорода. Мы самостоятельно рассчитали скорость протекания реакции в этих образцах.
Выбранные точки для исследования были расположены по степени загрязнения следующим образом: точка 1 (ул. Вокзальная), точка 3 (НОЦ), точка 2 (ул. Кабалевского). В листьях, собранных с улицы Вокзальная, скорость выделения кислорода была наименьшей в пробе №3 и составила Uр. ср.=1,3*10-6моль/с.
В листьях яблони активной каталазы было меньше всего. Общий ряд активности фермента листьев разных древесных пород следующий: клен --- береза--- яблоня.
Таким образом, если активность каталазы в тканях организмов снижается, то это может служить показателем степени загрязнения окружающей среды.
