Mahalaukun ja haiman toiminnan tutkiminen

Ruoansulatusta käsitellessä puhutaan usein siitä, missä ruoansulatuskanavan osassa ruoka-aineet pilkkoutuvat ja imeytyvät. Myös entsyymit ovat äärimmäisen tärkeässä roolissa ruoansulatuksessa. Esimerkiksi syljessä on tärkkelystä pilkkovaa amylaasia, mahassa proteiineja pilkkovaa pepsiiniä ja haimanesteessä monia ruoka-aineita hajottavia entsyymejä.

Liitteenä olevassa työohjeessa tutkitaan mahanesteen ja haiman vaikutusta ruoka-aineiden hajoamiseen. Haiman toimintaa voi tutkia esimerkiksi käyttämällä apteekista saatavia pankreatiinikapseleita, jotka sisältävät haiman valmistamia ruoansulatusentsyymejä.

Lataa työohje tästä pdf-muodossa.

Lataa työohje tästä muokattavassa docx-muodossa.

Katkaisuentsyymien tutkiminen

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

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!

Bakteerien amylaasiaktiivisuuden tutkiminen

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

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

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

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

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.