Kesan Suhu dan pH terhadap Aktiviti Amilase dan Pepsin

Tujuan

Eksperimen ini mengkaji dua persoalan berkaitan tentang aktiviti enzim: bagaimana suhu mempengaruhi kadar pencernaan kanji oleh amilase, dan bagaimana pH mempengaruhi kadar pencernaan protein oleh pepsin. Kedua-dua bahagian menguji idea bahawa kadar tindak balas sesuatu enzim bergantung kepada keadaan sekelilingnya, kerana haba dan pH kedua-duanya mempengaruhi bentuk tapak aktif enzim.

Pemboleh ubah

• Pemboleh ubah dimanipulasi (ujian suhu): suhu campuran tindak balas, ditetapkan menggunakan kukusan air pada lebih kurang 10°C, 20°C, 37°C, 50°C dan 70°C.
• Pemboleh ubah bergerak balas (ujian suhu): masa yang diambil untuk ujian iodin berhenti memberikan warna biru-hitam, menunjukkan kanji telah dicerna sepenuhnya.
• Pemboleh ubah dimalarkan (ujian suhu): pH campuran, isi padu dan kepekatan larutan amilase dan kanji, serta selang masa antara ujian iodin.
• Pemboleh ubah dimanipulasi (ujian pH): pH campuran tindak balas, ditetapkan menggunakan larutan penampan seperti pH 2, pH 4, pH 7 dan pH 9.
• Pemboleh ubah bergerak balas (ujian pH): masa yang diambil untuk ampaian albumin telur (protein) menjadi jernih, menunjukkan protein telah dicerna.
• Pemboleh ubah dimalarkan (ujian pH): suhu kukusan air, serta isi padu dan kepekatan larutan pepsin dan ampaian albumin telur.

Bahan dan radas

• Larutan amilase dan larutan kanji
• Larutan iodin dan jubin penitik putih
• Larutan pepsin dan ampaian albumin telur (putih telur)
• Larutan penampan pada pH 2, pH 4, pH 7 dan pH 9
• Kukusan air (atau bikar berisi air) pada suhu berbeza, dan termometer
• Tabung uji, rak tabung uji dan jam randik
• Picagari, pipet atau penitis untuk mengukur cecair
• Rod kaca untuk memindahkan sampel ke jubin penitik

Prosedur

1. Sediakan lima kukusan air pada lebih kurang 10°C, 20°C, 37°C, 50°C dan 70°C, dan letakkan satu tabung uji larutan kanji serta satu tabung uji larutan amilase ke dalam setiap satu sehingga mencapai suhu tersebut.
2. Pada suhu pertama, campurkan larutan amilase dan larutan kanji, dan mulakan jam randik serta-merta.
3. Pada selang satu minit, gunakan rod kaca untuk memindahkan setitik campuran ke atas titik segar larutan iodin pada jubin penitik.
4. Catatkan masa apabila campuran tidak lagi bertukar biru-hitam dengan iodin, menunjukkan kanji telah dicerna sepenuhnya.
5. Ulang langkah 2 hingga 4 pada setiap empat suhu yang lain, memastikan pH serta isi padu dan kepekatan amilase dan kanji sama sepanjang eksperimen.
6. Sediakan empat tabung uji ampaian albumin telur dan tambah isi padu sama larutan penampan berbeza (pH 2, pH 4, pH 7 atau pH 9) ke setiap satu.
7. Tambah isi padu sama larutan pepsin ke setiap tabung dan letakkan keempat-empat tabung dalam kukusan air pada suhu malar, seperti 37°C.
8. Mulakan jam randik dan perhatikan setiap tabung pada selang masa tetap, mencatat masa yang diambil untuk ampaian albumin yang keruh menjadi jernih.
9. Ulang langkah 8 untuk setiap nilai pH, memastikan suhu serta isi padu dan kepekatan pepsin dan ampaian albumin sama sepanjang eksperimen.
10. Catat dan jadualkan keputusan bagi ujian suhu dan ujian pH.

Keputusan dijangka

Kanji dicerna paling pantas pada suhu optimum dan paling perlahan, atau tidak dicerna langsung, pada suhu melampau, manakala protein dicerna paling pantas pada pH optimum dan paling perlahan, atau tidak dicerna langsung, pada nilai pH yang jauh daripada optimum ini. Jadual di bawah meringkaskan corak biasa yang diperhatikan dalam kedua-dua bahagian eksperimen.

Kesimpulan

Kedua-dua bahagian eksperimen menunjukkan bahawa aktiviti enzim bergantung kepada keadaan sekelilingnya. Amilase mempunyai suhu optimum yang hampir dengan suhu badan normal, iaitu sekitar 37°C, di mana molekul enzim dan substrat berlanggar cukup kerap untuk kadar tindak balas yang pantas tanpa enzim rosak.

Pepsin mempunyai pH optimum sekitar 2, sepadan dengan keadaan berasid dalam perut tempat ia biasanya berfungsi. Jauh daripada keadaan optimum ini, kadar pencernaan menurun: pada suhu rendah atau pH yang tidak sesuai, enzim hanya kurang aktif, manakala pada suhu tinggi atau pH melampau, bentuk enzim berubah secara kekal, jadi tapak aktifnya tidak lagi sepadan dengan substrat dan pencernaan terhenti.

Soalan bergaya Kertas 3

Soalan 1, hipotesis. Bagi bahagian suhu penyiasatan ini, tulis satu hipotesis yang sesuai.

Jawapan model. Apabila suhu meningkat menuju optimum sekitar 37°C, kadar pencernaan kanji oleh amilase meningkat, jadi masa untuk ujian iodin berhenti bertukar biru-hitam menjadi lebih singkat; melebihi optimum, kadar menurun semula. Bentuk ringkasnya: semakin hampir suhu dengan optimum, semakin pantas kanji dicerna.

Soalan 2, pemboleh ubah. Nyatakan pemboleh ubah dimanipulasikan, bergerak balas dan satu pemboleh ubah dimalarkan bagi bahagian pH, dan terangkan mengapa pemboleh ubah dimalarkan itu perlu ditetapkan.

Jawapan model. Pemboleh ubah dimanipulasikan: pH campuran tindak balas. Pemboleh ubah bergerak balas: masa untuk ampaian albumin telur menjadi jernih.

Pemboleh ubah dimalarkan: suhu kukusan air (atau isi padu dan kepekatan pepsin). Ia perlu ditetapkan supaya sebarang perubahan masa penjernihan disebabkan hanya oleh pH dan bukan faktor kedua, menjadikan ujian adil.

Soalan 3, penjadualan dan graf. Terangkan cara keputusan suhu patut dijadualkan dan graf apa yang patut diplot.

Jawapan model. Catat suhu (°C) dalam lajur pertama dan masa diambil (s) dalam lajur berikutnya, dengan unit dalam setiap tajuk dan nilai pada bilangan tempat perpuluhan konsisten. Plot masa diambil pada paksi-y melawan suhu pada paksi-x, atau plot kadar (1 ÷ masa) melawan suhu untuk memberikan puncak jelas pada optimum, dan sambungkan titik dengan lengkung licin.

Soalan 4, inferens. Pada 70°C campuran kekal biru-hitam sepanjang masa. Buat inferens tentang apa yang berlaku kepada amilase dan terangkan sebabnya.

Jawapan model. Amilase telah terdenaturasi: suhu tinggi telah memutuskan ikatan yang mengekalkan bentuk enzim, jadi tapak aktifnya berubah bentuk dan tidak lagi sepadan dengan kanji. Oleh itu kanji tidak dicerna, jadi iodin kekal biru-hitam.

Denaturasi bersifat kekal, jadi aktiviti tidak kembali apabila campuran disejukkan.

Langkah keselamatan

• Pindahkan tabung uji ke dalam dan keluar kukusan air panas menggunakan pemegang tabung uji, dan kendalikan bikar air panas dengan berhati-hati untuk mengelakkan melecur.
• Larutan iodin menodai kulit, pakaian dan meja serta merengsakan mata; lap tumpahan serta-merta dan jauhkannya daripada muka.
• Basuh tangan selepas mengendalikan albumin telur dan pepsin, dan bersihkan meja daripada tumpahan.
• Laporkan dan bersihkan kaca pecah dengan segera, dan jangan sekali-kali memungut kaca dengan tangan kosong.

Kesilapan biasa

Sumber:SRC-DSKP-EN

Soalan lazim