До сих пор вы ставили опыты с растительными
тканями. Попробуем поэкспериментировать с ферментами из тканей
животных. Объект нового исследования — дегидрогеназы, которые участвуют в
процессах тканевого дыхания у животных. Из названия этих ферментов
видно, что они отнимают у веществ атомы водорода. Как это происходит, вы
увидите чуть позже, а пока приготовьте все необходимое для опыта.
На этот раз вам понадобятся следующие
вещества: 5 мл 0,5 %-ного водного раствора формальдегида (аптечный
формалин разбавить водой в десять раз); столько же 0,02 %-ного водного
раствора метиленового синего (можно использовать разбавленные синие
чернила); столько же водного раствора янтарной кислоты, осторожно
нейтрализованного пищевой содой до прекращения выделения пузырьков;
10 мл вазелинового или растительного масла. Еще нужен будет термометр и
объекты исследования — свежее коровье молоко и мясо курицы или кролика.
Сначала посмотрим, как окисляет
формальдегид дегидрогеназа свежего молока. Чтобы это стало заметно, и
понадобился раствор красителя метиленового синего: дегидрогеназа отнимет
у формальдегида атом водорода, перенесет его на легко
восстанавливающийся краситель, и он обесцветится. А формальдегид
окислится при этом до муравьиной кислоты. Обесцвеченный после
восстановления краситель легко окисляется кислородом воздуха и вновь
синеет. Поэтому реакционную смесь придется изолировать от воздуха слоем
масла.
Пронумеруйте шесть пробирок. В пробирки
1 и 2 налейте по 5 мл свежего некипяченого молока, а в пробирку 3 —
такое же количество холодного кипяченого молока.
Воду в водяной бане нагрейте до 37 °C.
Во все три пробирки добавьте по 0,5 мл (около 50 капель) раствора
формальдегида и по 5 капель раствора метиленового синего. Смесь станет
голубой. В каждый флакон налейте немного масла, чтобы образовался тонкий
изолирующий слой на поверхности, и поставьте пробирки 1 и 3 на водяную
баню. Пробирку 2 оставьте при комнатной температуре. Заметьте время
начала реакции и наблюдайте за изменением окраски растворов. Результаты
не забудьте записать в тетрадь.
Как и раньше, зададим вам наводящие вопросы. При какой температуре раствор обесцвечивается быстрее?
Сохраняет ли фермент свою активность в кипяченом молоке?
Что произойдет, если продуть через обесцвеченный раствор воздух?
Прежде чем проверить правильность своих
выводов, поставьте еще один опыт с дегидрогеназой, а потом уже
рассмотрим результаты обоих опытов.
В мышцах животных содержится
специфический фермент — дегидрогеназа янтарной кислоты. Она катализирует
превращение янтарной кислоты в фумаровую с переносом отнятого водорода
на подходящее вещество, например, на метиленозый синий. Эта реакция
протекает без участия кислорода, как говорят, в анаэробных условиях.
Сырое мясо курицы или кролика (около
10 г) мелко нарежьте и разотрите на блюдце. Кашицу промойте несколько
раз водой на марле, чтобы удалить растворимые вещества. Промытую кашицу
размешайте с тройным объемом воды, в которую добавлена поваренная соль —
примерно треть чайной ложки. Разбавленную кашицу влейте в пробирки 4, 5
è 6 — по 5 мл в каждую. Пробирку 4 погрузите на пять минут в кипящую
водяную баню и охладите до комнатной температуры. Затем в пробирки 4 и 5
добавьте по 0,5 мл раствора янтарной кислоты и по 10 капель раствора
метиленового синего, а в пробирку 6 добавьте 0,5 мл воды и 10 капель
красителя. В каждый флакон долейте чуть-чуть масла, чтобы изолировать
смесь от воздуха. Проследив изменение окраски, попробуйте ответить на
очередные вопросы.
Восстанавливается ли краситель в присутствии прокипяченной кашицы из мяса?
Нужна ли для этой реакции янтарная кислота?
Сходно ли поведение ферментов из тканей при высокой температуре?
А теперь — пояснения. Дегидрогеназы в
свежем молоке ускоряют реакцию окисления формальдегида (это замечено по
обесцвечиванию метиленового синего). Восстановленному красителю можно
вернуть синий цвет, окисляя его кислородом воздуха. Дегидрогеназа молока
при низкой температуре «работает» медленно; после кипячения молока она
вовсе теряет активность. Значит, у этого фермента тоже есть оптимальная
температура реакции.
В опытах с кашицей из мышц
дегидрогеназа янтарной кислоты, как и все ферменты, теряет активность
после кипячения. В отсутствие янтарной кислоты реакция также не идет
(если вы хорошо промыли кашицу водой и удалили таким образом
содержащуюся в ней янтарную кислоту). Фермент довольно быстро окисляет
янтарную кислоту до фумаровой, перенося атомы водорода на краситель.
И еще один опыт с этим же ферментом, но
с другим объектом — с микроорганизмами. До сих пор вы имели дело с
животными и растительными тканями. Однако микроорганизмы, пожалуй, еще
лучше вооружены ферментами: ведь у них нет других средств борьбы за
существование, кроме биохимических. С одним из микроорганизмов, а точнее
— грибов, мы и поставим опыт. Речь идет об обычных пекарских дрожжах.
Среди множества активных ферментов, которые вырабатываются дрожжами,
есть и знакомая нам дегидрогеназа.
Кусочек прессованных дрожжей разотрите
на блюдце с двумя чанными ложками кипяченой воды. Растирать лучше
пластмассовой или алюминиевой ложкой. Когда смесь станет однородной,
внесите ее чистой пипеткой в две пробирки. Их надо предварительно вымыть
с мылом ватным тампоном на палочке, промыть водой и высушить. Другой
пипеткой добавьте в обе пробирки немного масла.
Пробирку 1 поставьте на пять минут в
кастрюлю с кипящей водой и охладите до комнатной температуры. В обе
пробирки добавьте по щепотке сахарного песка и осторожно взболтайте,
чтобы сахар растворился. Третьей пипеткой введите в обе пробирки по
10–15 капель раствора красителя. Наблюдайте за окраской раствора.
Опыт можно несколько усложнить, для
этого понадобится больше пробирок. Попробуйте изменять температуру
раствора, брать разные количества дрожжей и сахарного песка. А выводы
предоставляем вам сделать самостоятельно, без всяких наводящих вопросов.
Теперь, когда вы накопили достаточный опыт, вам это вполне под силу. | 
