일반생물학실험 | 카탈라아제의 활성도

 

 

 

TIP

 

 

1. 생명체 내부에 들어있는 과산화수소 분해효소인 카탈라아제의 기능을 이해하고 이를 실험을 통해 확인한다.
2. 효소의 최적 온도를 이해하고 실험을 통해 온도에 따라 효소의 활성도가 변함을 알아보자. 

 

 

 

카탈라아제의 작용

1811년 과산화수소를 발견한 Louis Jacques Thenard에 의해 발견되어 1900년 Oscar Loew 가 카탈라아제라는 이름을 붙였다. 1969년 카탈라아제의 아미노산 배열이 규명되고 3차원 구조가 밝혀진 것은 1981년이다. 산소에 노출되어 살고 있는 거의 모든 호기성 세포의 퍼옥시좀에 존재한다.

 

카탈라아제의 구조

 

카탈라아제의 완벽한 촉매 기전은 규명되지 않았지만 과산화수소를 2단계의 과정을 거쳐 신속하게 과산화 수소를 분해한다. 첫째 과산화 수소 한 분자가 결합하여 분해된다. 산소 원자 1개가 추출되어 철 원자에 부착되고 나머지는 무해한 물로 방출된다. 그리고 두 번째 과산화수소 분자가 결합, 분해되어 그 조각이 철에 부착된 산소 원자와 결합하여 물과 산소 가스를 방출한다. 산소 원자가 철과 결합하여 두 번째 과산화 수소분자가 결합하는 것을 쉽게 하는 것이다.

 

카탈라아제에 포함된 히스티딘(histidine)과 아스파라긴(asparagines) 아미노산이 이 반응을 돕는다. 카탈라아제는 대부분 4 중합체 구조를 취하며 각 단위체의 활성 부위에 철 원자를 포함한 헴 그룹을 포함한다. 카탈라아제는 매우 견고하고 안정된 구조를 취하고 있기 때문에 다른 효소에 비해 온도에 의한 변성이나 산도에 대한 저항성, 단백질 분해에 대한 저항력이 있다.

 

 

실험 방법

1. 시료에 따라 다른 카탈라아제의 활성

1) 메스를 이용하여 각각의 재료를 0.5 ㎝ 정도가 되는 작은 큐브로 자른다.

 

2) 막자사발에 시료를 자른 것과 증류수 1 ㎖을 넣고 분쇄한다.(특히 생 소간의 경우 쉽게 분쇄되지 않으므로 메스로 자르는 것을 병행한다.)

 

3) 시료 추출액을 각 0.6㎖씩 시험관에 넣어 준비한다.

 

4) 증류수 1㎖도 시험관에 따로 넣어 준비한다.

 

5) 시료 추출액과 증류수가 들어있는 각 시험관에 1 ㎖의 과산화수소 를 첨가하고 시간을 기록한다.

 

6) 30초 후에 시험관에서 거품 높이를 측정한다.

 

2. 온도에 따라 다른 카탈라아제의 활성

1) 소간과 감자를 각각 약 1㎝ 정도의 큐브로 자른 뒤 증류수 5㎖(부족할 것 대비해서 좀 더 넣어준다.)과 함께 막자사발에 넣고 메스로 잘게 찢어 준비한다.

 

2) 삶은 간과 삶은 감자를 1번 과정과 같이 준비한다. (증류수는 2㎖만 첨가해도 됨)

 

3) 4개의 시험관에 1번 과정의 재료들을 0.6㎖씩 넣고, 2개는 아이스에 박아둔다.(약 5～10분)

 

4) 2개의 시험관에 2번 과정의 재료들을 0.6㎖씩 넣는다.

 

5) 아이스에 박아둔 시험관을 꺼내고 동일 선상에 둔 후, 3%과산화수소를 1㎖씩 넣어준다.

 

간	0℃ (분쇄얼음)
	상온 (RT, 약 20℃)
	삶은 간 (고온으로 인한 단백질의 변성)
감자	0℃ (분쇄얼음)
	상온 (RT, 약 20℃)
	삶은 감자 (고온으로 인한 단백질의 변성)

 

6) 30초 후 각 시험관의 거품 높이를 측정한다.

 

 

 

[일반생물학실험]카탈라아제의 활성도 실험 레포트