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Einführung in die Kinetik V (Kinetische Analyse und Experimente)

Aktivität von Enzymen: Katalase

Bei Oxidationsreaktionen im menschlichen Organismus, an denen Sauerstoff beteiligt ist, kann auch Wasserstoffperoxid (H2O2) in kleinen Mengen entstehen. Dieses sehr agressive Oxidationsmittel kann die Zellen schädigen. Daher wird es von entsprechenden Enzymen sofort zersetzt. Das wichtigste Enzym für die H2O2-Spaltung ist die Katalase. Sie kommt in allen Geweben vor, sowie als Enzym auch im Blut. Dieses Experiment zeigt die hohe Aktivität des Enzyms bei der Spaltung von Wasserstoffperoxid:

2H2O2 2H2O+ O2

Die H2O2-Spaltung wird auch von vielen Schwermetall-Ionen katalysiert, beispielsweise von Eisen(III)-Ionen (Fe3+). Deren Aktivität ist jedoch vergleichsweise gering. Wird stattdessen der ebenfalls Fe3+ enthaltende Häm-Komplex verwendet, nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit deutlich zu. Katalase enthält wiederum einen Eisen(III)-Häm-Komplex im aktiven Zentrum. Dieses Enzym ist auf die Zersetzung von H2O2 spezialisiert. Schon bei Zugabe sehr kleiner Katalase-Mengen setzt eine außerordentlich heftige Reaktion ein.

Drei Reagenzgläser werden je zu 1/4 mit 3%iger H2O2-Lösung gefüllt. Es ist keine Gasentwicklung zu beobachten. Das erste Reagenzglas bleibt als Vergleich unverändert. In das zweite Glas werden einige Tropfen einer 5%igen Eisen(III)-chlorid-Lösung gegeben. Es zeigt sich eine deutliche Gasentwicklung. In das dritte Reagenzglas kommen einige Tropfen Blut. Obwohl im Blut die Katalysator-Konzentration um das 1000-fache geringer ist als in der Eisenchlorid-Lösung, tritt eine heftige Sauerstoff-Entwicklung ein.

Siehe auch die Lerneinheit Einführung Katalyse/Enzyme.

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