Досліди з амілазами
Ферменти прискорюють перебіг багатьох хімічних реакцій, але роблять це вибірково. У кожного з них своя вузька "спеціальність" - той самий процес прискорюється іноді кількома ферментами. Розглянемо ферменти, які руйнують крохмаль із приєднанням для його "уламків" молекул води, тобто гідролітичні ферменти. Для цього проведемо досліди з амілазами та перевіримо, як діють на крохмаль амілази людини та тварин.
Джерелом амілази людини буде слина. Амілази тваринного походження ви знайдете у бджолиному меді.
Приготуйте спочатку п'ять розчинів. Перший розчин: зберіть у пробірку близько 0,5 мл слини та розбавте холодною кип'яченою водою у двадцять разів. Другий розчин: дуже рідкий крохмальний клейстер (чверть чайної ложки крохмалю на склянку води). Третій розчин: розведена водою у двадцять разів аптечна йодна настойка. Четвертий розчин: дві-три краплі бджолиного меду, розведені водою десять разів і ретельно перемішані. П'ятий розчин: половина чайної ложки на десять ложок води.
Потрібно дев'ять пробірок. На всі пробірки налийте близько 5 мл клейстера. У пробірки 1, 4 і 7 додайте піпеткою по 5 крапель оцту, а пробірки 2, 5 і 8 – стільки ж розчину соди. До решти пробірок додайте по 5 крапель чистої води. Зміст всіх пробірок перемішайте і в кожну внесіть по 10 крапель розведеної слини.
Через 10 хв до пробірки 1, 2 і 3 додайте одну-дві краплі розчину йоду і перемішайте суміш. Спостерігайте за зміною забарвлення. Ще через 15 хв додайте таку саму порцію йоду у пробірки 4, 5 і 6, а ще через 10 хв - в інші пробірки. Крохмаль і декстрини, як ви пам'ятаєте, дають різне забарвлення з йодом, і в міру руйнування крохмалю амілазою змінюється колір. Так можна судити не тільки про розпад крохмалю, а й про те, яке середовище – кисле, нейтральне або лужне – сприятливіше для цього процесу.
Дослід з бджолиним медом ставиться так само. Активність амілазу в різних зразках може сильно коливатися, тому, можливо, час гідролізу доведеться зменшити або збільшити. Наприклад, у слині затятих курців амілази міститься дуже мало.
Для наступного досліду знадобиться ячмінний солод – пророслі зерна ячменю. Опустіть зерна у воду на кілька годин і залиште їх проростати на блюдці протягом 4-5 днів, щодня підливаючи трохи води. Проростки відокреміть, промийте водою і ретельно розітріть дерев'яною маточкою або ложкою. Кашку розбавте подвійною кількістю дистильованої води і відіжміть через щільну тканину в склянку. Такий екстракт містить два ферменти: альфа-амілазу та бета-амілазу. Додатковою обробкою можна зруйнувати один із них, щоб спостерігати дію іншого. Альфа-амілазу зруйнуємо нагріванням. До однієї частини екстракту з ячменю додайте три частини води, розмішайте суміш і нагрівайте її 20 хв на водяній бані при 700С, ретельно перемішуючи. Охолоджений розчин містить бета-амілазу.
Тепер, щоб отримати розчин альфа-амілази, потрібно зруйнувати бета-амілазу кислотою. Близько 5 мл екстракту охолодіть до 2-30С в холодильнику або на льоду, додайте неповну чайну ложку охолодженого оцту і долийте в пробірку догори холодну воду. Суміш перемішайте і залиште на 15-20 хв, а потім нейтралізуйте розчин, додаючи порошок крейди до припинення виділення бульбашок. Ще раз розмішайте суміш, розбавте вдвічі водою, дайте відстоятися і злийте рідину над осадом у чисту пробірку. На цьому підготовку до досліду закінчено.
У десять пробірок налийте по 1 мл крохмалю і по 9 мл води. У пробірки 1-5 додайте піпеткою десять крапель розчину альфа-амілази, в інші пробірки - стільки ж бета-амілази. Зміст всіх пробірок перемішайте. Через 3 хв до пробірки 1 і 6 додайте одну краплю розчину йоду і розмішайте. Те саме проробіть з пробірками 2 і 7 через 5 хв, 3 і 8 – через 10 хв, 4 та 9 – через 20 хв, 5 та 10 – через 30 хв.
Ви помітите, що в присутності альфа-амілази забарвлення швидко змінюється: синє – фіолетове – рожеве – жовте: при цьому утворюються декстрини – уламки молекул крохмалю. Бета-амілаза діє інакше: вона як би "відкушує" шматочки від молекул крохмалю, і тому забарвлення з йодом залишається синім, але в міру розпаду крохмалю її яскравість зменшується.
Результати цього досліду наочно показують різноманітність властивостей навіть у схожих ферментів амілази. У живих організмах ферменти зазвичай діють разом. Перетворення, що відбуваються при цьому, набагато складніше тих порівняно простих реакцій, які ви спостерігали в пробірках. Але пізнання простого це перший крок до пізнання складного.
