Einfluß der Temperatur auf die Enzymwirkung 
 

© Hans-Dieter Mallig

Material: 

6 Bechergläser (ca. 600 ml)
6 Thermometer
6 Dreibeine
6 Drahtnetze bzw Ceran-Platten
6 Glasstäbe
1 Messpipette 2 ml
1 Messpipette 1 ml
6 Reagenzgläser
1 Gasbrenner
Jod-Kaliumjodid-Lösung
1 %ige Stärkelösung (Kleister: vorher aufgekocht und erkaltet)
1 %ige Pankreatin-Aufschwemmung
Eiswürfel

Information:
Der Name Amylase ist eine Gruppenbezeichnung für Enzyme, die Stärke zu MAlzzucker abbauen. MAn unterscheidet zwei Formen, die - Amylase und die - Amylase. Die -Amylase greift das Makromolekül Stärke im mittleren Bereich und nicht von den Enden her an. Infolgedessen entstehen zunächst größere Bruchstücke, die als Dextrine bezeichnet werden. Bei längerer Einwirkung der -Amylase werden diese Bruchstücke bis zum Dissaccharid MAltose abgebaut. Die -Amylase greift das Stärkemolekül im Gegensatz zur -Amylase nur von den Enden her an und spaltet jeweils zwei Glucose-Einheiten, also fe ein Maltosemolekül ab.
Die Amylasen gehören zu den wichtigsten Verdauungsenzymen. Sie sind im tierischen und pflanzlichen Organismus weit verbreitet. -Amylasen kommen vorwiegend im Mundspeichel und im Verdauungssaft der Bauchspeicheldrüse vor.  -Amylasen findet man hauptsächlich, wenn nicht ausschließlich, in Pflanzen wie z.B. in keimenden Samen und Kartoffeln.
Die Wirkung der Amylasen - der Abbau der Stärke - kann mit Jod-Kaliumjodid-Lösung nach Lugol durch das Verschwinden der blauvioletten Jod/Stärke-Färbung nachgewiesen werden. Eine zweite Möglichkeit besteht durch den Nachweis des Auftretens reduzierender Zucker (Maltose) mit Fehlingscher Lösung.

Aufgabe:
Der Einfluss der Temperatur auf die Enzymwirkung soll am Beispiel der Stärkespaltung durch Amylase untersucht werden. Als Amylase-Präparat dient eine Pankreatin-Aufschwemmung, als Indikator zur Sichtbarmachung der Enzymwirkung Jod-Kaliumjodid-Lösung nach Lugol

Erläuterung zur Versuchsdurchführung und Auwertung:

In Pankreatin ist -Amylase enthalten. Der Stärkeabbau erfolgt deshalb über Dextrine bis zur Maltose. Stärke ergibt mit Lugolscher Lösung eine Blauviolettfärbung, Dextrine ergeben eine Rotviolettfärbung. Die Farbintensität hängt demnach jeweils von der vorhandenen Menge des betreffenden Stoffes ab. Maltose ergibt keine Farbreaktion. Art und Intensität der Färbung zeigen infolgedessen den Grad des Stärkeabbaus an. 
Aus der Färbung der Lösungen in den verschiedenen Reagenzgläsern ist der Einfluss der Temperatur auf die Stärkespaltung durch Pancreas-Amylase abzulesen.
Bei der nichtenzymatischen Säurehydrolyse von Stärke wird die Spaltung mit steigender Temperatur bis zum Siedpunkt beschleunigt. Wie verläuft im Vergleich dazu die enzymatische Stärkespaltung?

Versuchsbeschreibung:

Man füllt sechs Bechergläsergläser jeweils zu etwa zwei Dritteln mit Wasser. Dabei wird durch entsprechendes Mischen von heißem und kaltem Wasser beziehungsweise Hinzufügen von Eiswürfeln im ersten Becherglas eine Wassertemperatur von + 10°C, im zweiten von + 25°C, im dritten von + 40°C, im vierten von + 55°C, im fünften von + 70°C und im sechsten von + 85°C eingestellt. 
10°C
25°C
40°C
55°C
70°C
85°C
Das Wasser wird in allen Bechergläsern durch gelegentliches Erwärmen über der Sparflamme eines Brenners oder Hinzufügen weiterer Eiswürfel auf der jeweils eingestellten Temperatur gehalten.
Sechs Reagenzgläser werden zu zwei Dritteln mit 1 %iger Stärkelösung gefüllt. Man stellt in jedes Becherglas eines der Reagenzgläser (Abb.), wartet bis die Stärkelösung die Temperatur des Wassers angenommen hat und setzt anschließend als Amylasepräparat jeweils 2 ml 1 %ige Pankreatin-Aufschwemmung zu. Zur gleichmäßigen Mischung der Stärkelösung mit der Pankreatinaufschwemmung wird jedes Reagenzglas mit dem Daumen verschlossen, kurz umgeschwenkt und sofort wieder in das zugehörige Becherglas zurück gestellt. 
Nach 5 Minuten nimmt man alle Reagenzgläser aus den Bechergläsern heraus, setzt jeweils 5 Tropfen Jod-Kaliumjodid-Lösung nach Lugol zu, schüttelt jedes Reagenzglas zur gleichmäßigen Mischung seines Inhalts gut durch und stallt Art und Intensität der Farbreaktion fest.
Die bei 70°C und 80°C gehaltenen Reagenzgläser muss man vor dem Zusatz der Lugolschen Lösung unter dem Strahl aus der Wasserleitung abkühlen, da die Jod/Stärke-Färbung nur bei niedrigeren Temperaturen erscheint.



Beobachteter Versuchsablauf :

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Versuchsdeutung:

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