일반화학실험 | Catalase(캐털레이즈)의 반응속도

 

 

 

TIP

 

 

1. 압력 센서를 사용하여 기질인 과산화수소의 농도를 0.5, 1, 2, 3, 4, 6%로 바꾸어 가면서 감자 즙에 들어 있는 캐털레이즈(catalase)에 의한 반응 속도를 측정해본다.
2. 화학의 특성을 가장 잘 나타내는 키워드를 들라고 할 때 빼놓을 수 없는 단어 중 하나가 촉매(catalyst)이다. 세포 내에서 일어나는 생화학 반응의 촉매를 효소(enzyme)라고 부른다. 효소는 분자량이 수만에 달하는 단백질이다. 효소가 결합하는 기질의 농도와 반응속도에 대한 관계는 다음과 같이 쓸 수 있는데 이를 Lineweaver-Burk equation이라고 불리는 이 편리한 식은 화학에서 가장 많이 사용되는 식의 하나이다.

 

 

 

화학은 물질의 변화를 다루는 과학이다. DNA 복제도, 식물이 잎에서 받아들인 공기 중의 이산화탄소와 뿌리에서 흡수한 물과 무기물질들을 사용해서 광합성을 하고 장미의 향기와 아름다운 색깔을 만들어내는 것도 변화이고, 우리가 식물이나 식물을 먹고 자란 동물을 먹고 살아가는 데에도 수많은 변화들이 들어있다.

 

그런데 변화에는 변화의 결과도 중요하지만 변화가 얼마나 빠르게 또는 느리게 일어나나, 즉 변화의 속도도 중요하다. 우리 몸에서 일어나는 DNA 복제, 기타 효소 작용 등 하나하나 화학 변화의 속도는 우리가 태어나서 자라고 늙어가는 속도, 달리는 속도, 생각하는 속도 등 겉으로 드러나는 모든 속도를 결정한다.

 

펩타이드 결합의 형성

 

화학 반응에서 자신은 바뀌지 않으면서 반응을 빠르게 하거나 느리게 하는 물질을 촉매(觸媒, catalyst)라고 한다. 모든 촉매가 다 중요하지만 세포 내에서 생명활동에 필요한 반응들을 촉진시키는 촉매는 특히 흥미롭다. 이러한 촉매를 효소(酵素, enzyme)라 부른다. 우리 몸에서도 매 순간 수 천 가지의 효소 촉매가 생화학 반응을 체온에서 일어나도록 해주고 있다.

 

X-선 결정학으로 밝혀낸 캐털레이즈 구조

 

효소는 대부분 단백질이라는 고분자이다. 단백질은 20 가지의 아미노산이 펩타이드 결합을 통해 축합된 생체 고분자이다. 아미노산은 중심 탄소원자에 산성인 카복실기(carboxyl group)와 염기성인 아미노기(amino group)가 같이 들어있는 분자량이 80∼200 정도인 화합물인데, 단백질은 한 아미노산의 카복실기와 다른 아미노산의 아미노기로부터 물이 빠지면서 펩타이드 결합을 이룬 폴리펩타이드로 보통 100개 내지 1000개 정도의 아미노산으로 이루어진다.

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

(1) 30% 과산화수소를 증류수로 묽혀서 0.5, 1, 2, 3, 4, 6% 용액을 만든다. (6% 용액은 2개를 준비한다.)

 

(2) 감자 즙을 원심분리를 하거나 천으로 짜서 추출액을 얻는다. 추출액이 들어 있는 시험관을 ice bath에 보관한다.

 

(3) 과산화수소 용액 30 ㎖에 추출액 2 ㎖를 넣고 잘 흔들면서 5-10초 간격으로 압력 변화를 기록한다. 낮은 과산화수소 농도에서는 10초, 높은 농도에서는 5초가 적절할 것이다. 추출액을 넣기 전 압력을 0으로 맞추면 발생한 산소에 의한 압력을 측정할 수 있다.(압력이 200 hPa를 넘지 않을 때까지 측정한다.)

 

(4) 나은 추출액을 끓는 물에 가열하여 단백질을 변성시켜 측정한 결과를 control로 사용한다.

 

(5) 발생한 산소가 차지하는 부피와 온도를 측정한다.

 

 

 

[일반화학실험]Catalase(캐털레이즈)의 반응속도 레포트