Avainsana-arkisto: biokemia

Proteiinien erottelu geelisuodatuksen avulla

|
Vastaa

Geelisuodatuksen eli kokoerottelukromatografian avulla on mahdollista erotella erilaisia aineita niiden molekyylikoon mukaisesti. Se perustuu kiinteässä faasissa olevaan huokoiseen aineeseen, jossa on pieniä reikiä, joiden läpi molekyylit voivat kulkeutua. Pienikokoiset molekyylit pääsevät kulkeutumaan kiinteän faasin huokosten sisään, ja niiden kulku hidastuu. Suurikokoiset molekyylit kulkevat nopeammin, sillä ne eivät kulkeudu huokosten sisään.

Geelisuodatus tehdään usein erottelupylväissä ja tutkittavat aineet huuhdellaan pylväästä pois liikkuvan faasin avulla. Pylväästä huuhtoutuvat pois ensimmäisenä ne aineet, joiden molekyylit ovat suurikokoisimpia. Pienikokoisimmat molekyylit huuhtoutuvat pylväästä viimeisenä.

Biokemiassa ja bioteknologiassa halutaan usein erotella ja puhdistaa proteiineja. Geelisuodatus on hyvin yleinen menetelmä proteiinien erottelemiseksi ja puhdistamiseksi. Tässä työssä perehdytään geelisuodatuksen toimintaperiaatteeseen ja tutkitaan kahden aineen välistä kokoeroa geelisuodatuksen avulla.

Proteiinien erottelua geelisuodatuksen avulla.

Proteiinien erottelua geelisuodatuksen avulla.

Lataa työohje muokattavassa docx-muodossa tästä.

Lataa työohje tulostettavassa pdf-muodossa tästä.

Geelielektroforeesi väriaineiden erotteluun

|
Vastaa

Elektroforeesi on paljon käytetty menetelmä biologisessa tutkimuksessa. Geelielektroforeesin avulla voidaan tutkia ja erotella mm. DNA:ta ja proteiineja niiden koon mukaan. DNA:n erottelussa käytetään yleensä agaroosigeelielektroforeesia (AGE) ja proteiinien erottelussa polyakryyliamidigeelielektroforeesia (PAGE).

Tiesitkö, että voit hyödyntää elektroforeesia myös kemiallisimmissa töissä? Menetelmä sopii hyvin esimerkiksi erilaisten väriaineiden tutkimiseen. Elektroforeesin avulla voidaan tutkia molekyylien sähkövarausta, mutta myös tutkia erilaisten väriaineiden sisältöjä.

Työssä voit käyttää elintarvikevärejä tai värikynistä tehtyjä uutoksia tai niiden yhdistelmiä. Tutkimuksellisen työstä saat, kun opiskelijoiden tehtävänä on selvittää itse, millaisia väriaineita seoksessa on. Kannattaa kannustaa opiskelijoita myös tulkitsemaan tuloksia itse!

Työohjeessa on mukana ohjeet myös agaroosigeelin valmistukseen. Voit valmistaa geelin myös agar-agarista.

Lataa työohje tulostettavassa pdf-muodossa tästä.

Lataa työohje muokattavassa docx-muodossa tästä.

Väriaineiden erottelua elektroforeesissa

Väriaineiden erottelua elektroforeesissa

Katkaisuentsyymien tutkiminen

|
Vastaa

Lukion biologian viidennellä kurssilla puhutaan usein bioteknologisista menetelmistä. Tässä yhteydessä käsitellään myös katkaisuentsyymejä. Mutta oletko ajatellut, että katkaisuentsyymien toimintaa voisi tutkia helposti myös kokeellisesti? Työ vaatii katkaisuentsyymien lisäksi agaroosigeelielektroforeesilaitteiston – jos koulultasi ei löydy sellaista, voit tulla tekemään työn BioPopin tiedeluokkaan!

Kokonaisuudessaan työssä kestää noin 120 minuuttia. Värjäytyneen geelin voi tulkita seuraavalla oppitunnilla.

Lataa työohje tästä pdf-muodossa.

Lataa työohje tästä muokattavassa docx-muodossa.

Katalaasientsyymitöitä

|
Vastaa

Entsyymitoiminnan tutkiminen on helppoa! Erilaisia solujen entsyymejä voidaan tutkia esimerkiksi vetyperoksidin avulla. Useimmissa eliöissä vetyperoksidia syntyy jonkin verran soluhengityksen sivutuotteena. Se on kuitenkin haitallista soluille ja siitä pitää päästä nopeasti eroon. Tämän vuoksi soluissa on katalaasientsyymiä, jonka tehtävänä on hajottaa muodostunut vetyperoksidi nopeasti.

Katalaasientsyymityö voidaan yhdistää esimerkiksi monien elinten preparoinnin yhteyteen. Jos preparoitte esimerkiksi rottaa, voitte ottaa näytteitä preparoinnin aikana ja testata niistä katalaasiaktiivisuutta. Kontrollinäytteinä voi käyttää idätetyn herneen kuorta (ei katalaasiaktiivisuutta) ja herneen ydintä (katalaasiaktiivinen).

Tarvittaessa katalaasityöhön voi yhdistää myös hienojakoisuuden ja lämpötilan vaikutuksen tutkimista. Katalaasityöohje sopii esimerkiksi peruskoulussa ihmisbiologian yhteyteen tai lukion 3., 4. tai 5. kurssille (LOPS 2016). Materiaalia voi jakaa Creative Commons-lisenssillä ja voit muokata sitä omiin tarpeisiisi sopivaksi!

 

Lataa työohje docx-tiedostona tästä.

Lataa työohje tulostettavana pdf-tiedostona tästä.

 

BioPopin blogi jää joulutauolle. Lisää opetusvinkkejä ja työohjeita luvassa jälleen tammikuussa!

Tee biomuovia tärkkelyksestä

|
Vastaa

Viime viikon työssä tutustuttiin bakteerien kykyyn hajottaa tärkkelystä ja värjättiin tärkkelys jodin avulla. Tärkkelystä voidaan tutkia myös monella muulla tavalla. Kemianluokka Gadolinilla on valikoimassaan monia kokeellisia töitä, jotka sopivat sekä biologian että kemian oppitunneille. Ainerajoja ylittäviä kokeellisia töitä voidaan tehdä myös monilla valinnaiskursseilla tai teemaopintojen yhteydessä.

Tärkkelys on monille eliöille tärkeä ravintoaine tai ravintovarasto. Esimerkiksi monet kasvit sitovat energiaa tärkkelykseen selviytyäkseen talvesta. Tärkkelystä on myös monissa siemenissä, jossa se toimii ravintona siemenen itäessä. Toisaalta monet eliöt voivat käyttää tärkkelystä ravinnokseen. Myös monissa ihmiselle tärkeissä ravintokasveissa (peruna, viljat, maissi jne.) on runsaasti tärkkelystä.

Tärkkelys koostuu lähinnä kahdesta eri polysakkaridista: suoraketjuisesta amyloosista ja haaroittuvasta amylopektiinistä. Ne ovat polysakkarideja, jotka koostuvat toisiinsa liittyneistä glukoosimolekyyleistä (glukoosi on monosakkaridi).

Tärkkelyksen liisteröitymistä hyödynnetään monien ruokien valmistamisessa, mutta ilmiötä hyödyntämällä voidaan valmistaa myös biomuovia. Tutustu Kemianluokka Gadolinin työohjeeseen biomuovin valmistamiseen tärkkelyksestä!

Bakteerien amylaasiaktiivisuuden tutkiminen

|
Vastaa

Tärkkelys on tärkeä aine monille kasveille ja eläimille. Kasvit varastoivat fotosynteesissä tuottamansa glukoosin usein tärkkelykseen, joka toimii kasvin energiavarastona. Esimerkiksi kasvien siemenet, juuret ja maavarret voivat sisältää paljon tärkkelystä. Myös monille ihmisille tärkkelys on pääasiallinen hiilihydraattien lähde. Tärkkelyspitoisia elintarvikkeita ovat etenkin viljakasvit (vehnä, riisi ja maissi) sekä peruna.

Tärkkelys koostuu kahdesta polysakkaridista: haaroittuvasta amylopektiinistä ja suoraketjuisesta amyloosista. Eliöt voivat hajottaa amyloosia amylaasientsyymien avulla takaisin glukoosiksi. Useat mikrobit pystyvät hajottamaan tärkkelystä, mutta kaikki eivät tähän kykene.

Oheisessa työohjeessa tutkitaan tärkkelyspitoisilla agarmaljoilla kahta eri bakteerikantaa, joista toinen kykenee hajottamaan tärkkelystä ja toinen ei. Vastaavalla tavalla voidaan tutkia myös omia bakteerinäytteitä. Tällöin on muistettava lisätä agarmaljoja valmistettaessa liuokseen tärkkelystä.

Tärkkelyksen hajoamista voidaan seurata jodia sisältävän liuoksen avulla, sillä jodi värjää tärkkelyksen violetiksi. Jos bakteeri pystyy hajottamaan tärkkelystä, agarmalja ei värjäydy violetiksi. Jos bakteeri taas ei kykene käyttämään tärkkelystä ravinnokseen, malja jää violetiksi bakteeripesäkkeen kohdalta.

Lataa työohje bakteerien amylaasiaktiivisuuden tutkimiseksi tästä.

Bakteerien katalaasiaktiivisuuden tutkiminen

|
Vastaa

Oletteko viljelleet bakteereja biologian oppitunneilla? Itse maljojen valmistus ja bakteerien kasvatus on monille tuttua, mutta kasvatettuja bakteereja voidaan tutkia myös tarkemmin. Bakteereille voidaan esimerkiksi tehdä gram-värjäys ja tarkastella värjättyjä bakteereja mikroskoopilla.

Bakteereja voidaan myös tyypitellä niiden katalaasiaktiivisuuden mukaan. Tällä tarkoitetaan sitä, pystyvätkö bakteerit hajottamaan vetyperoksidia katalaasin avulla. Katalaasiaktiivisuuden tutkimiseksi tarvitset ainoastaan 3 % vetyperoksidia sekä viljeltyjä bakteereja.

Lataa työohje katalaasiaktiivisuuden tutkimiseksi tästä. Työohjeesta löytyy myös ohje agarmaljojen valmistukseen.

Rakenna proteiineja aminohapoista

|
Vastaa

Proteiineja ja proteiinisynteesiä voi tutkia myös itse rakentamalla! Tätä tarkoitusta varten tarvitse ainoastaan molekyylimallisarjan, joita löytyy useimpien koulujen kemianluokasta. Rakentamalla aminohappoja ja proteiineja itse myös proteiinisynteesin periaatteet ja proteiinien muodostuminen tulevat tutummiksi.

Molekyylimallisarjan lisäksi tarvitset lähetti-RNA:n kodonitaulukon sekä emäsnopan, jotka löydät oheisesta työohjeesta. Emäsnopan avulla selvitetään rakennettava aminohappo. Kun aminohappo on rakennettu, ne liitetään yhteen peptidisidoksilla.

Työtä voidaan soveltaan myös kemian oppitunneille, jos opiskeltavana aiheena ovat biomolekyylit, kondensaatioreaktiot tai isomeria (optinen isomeria). Aminohappoja voidaan rakentaan yksin tai pienissä ryhmissä.

Molekyylimallisarjalla rakennettuja aminohappoja.

Molekyylimallisarjalla rakennettuja aminohappoja.

Lataa työohje proteiinien rakentamiseen tästä.

Puhdasta pyykkiä entsyymeillä

|
Vastaa

Pesuaineiden tehokkuutta voidaan parantaa erilaisten entsyymien avulla. Tekstiileissä oleva lika on usein peräisin ruoasta, joten se koostuu esimerkiksi erilaisista proteiineista, hiilihydraateista ja lipideistä. Monissa pyykinpesuaineissa onkin proteaaseja (hajottavat proteiineja), amylaaseja (hajottavat tärkkelystä) ja lipaaseja (hajottavat lipidejä).

Erilaisten entsyymien avulla pesulämpötilaa voidaan alentaa ja pesuaikaa lyhentää. Näin tekstiilien kulutus vähenee ja pyykin peseminen kuluttaa vähemmän energiaa.

Kaikki pesuaineet eivät kuitenkaan sisällä entsyymejä. Esimerkiksi villa ja silkki ovat proteiinipitoisia luonnonkuituja ja proteaaseja sisältävä pyykinpesuaine hajottaisi niiden rakennetta. Tämän vuoksi kaupoissa myydään myöskin entsyymittömiä pesuaineita.

Liitteenä olevassa työssä tutkitaan, millä tavoin entsyymit vaikuttavat proteiinien hajoamiseen pyykinpesuaineessa. Tutkimuskohteena käytetään filmirullaa, joka sisältää gelatiinia. Työssä voi hyödyntää esimerkiksi kaapin perältä löytyviä kehitettyjä filmirullia. Lisäksi työssä hyödynnetään kaupallista proteaasivalmistetta.

Lataa työohje pyykinpesuaineiden entsyymien toiminnan tutkimisesta tästä.

Entsyymien toiminta: maidon juoksutus

|
Vastaa

Entsyymit ovat biologisia katalyyttejä, jotka nopeuttavat kemiallisia reaktioita. Niitä on valtava määrä joka puolella ympärillämme, sillä kaikki elävät eliöt tarvitsevat runsaasti entsyymejä toimiakseen. Entsyymejä hyödynnetään paljon myös teollisuudessa. Esimerkiksi pyykinpesuaineista löytyy rasvaa, hiilihydraatteja ja muuta likaa pilkkovia entsyymejä.

Entsyymejä käytetään paljon myös elintarviketeollisuudessa. Nykyaikainen meijeri ei toimisi ilman entsyymejä, sillä esimerkiksi maidon laktoosin pilkkomisessa hyödynnetään laktaasientsyymiä ja juustoa voidaan juoksuttaa kymosiinientsyymin avulla. Juuston juoksutus ja laktoosin pilkkominen on helppoa tehdä missä tahansa laboratoriossa tai vaikkana kotona keittiön pöydällä. Apteekista löydät sekä laktaasientsyymiä (esim. Nolact-valmiste) että juustonjuoksutinta.

Tarkemmat ohjeet juuston juoksuttamisesta löydät oheisesta työohjeesta. Koko työn tekemiseen kannattaa varata noin 45-60 minuuttia.

PS. Parhaiten juuston juoksuttaminen onnistuu täysmaidosta!

Lataa työohje maidon juoksutuksesta pdf-tiedostona tästä.