SRP om enzymkinetik og katalase i Kemi A og Matematik B

1. Indledning

Vi kan alle blive enige om, at matematik er et fag, som danner både praktisk og teoretisk grundlag i rigtig mange sammenhænge. Matematikken er altså et fag, som andre fag og videnskaber benytter sig af pga. dens anvendelighed. I naturvidenskaben vil man formentlig sige, at faget er uundværligt. Simpelthen fordi matematikken bruges som et redskab til udarbejdelse af teoretiske simplificerede modeller samt bestemmelse af eksperimentelle data. Reaktionskinetik er et eksempel på den naturlige sammenhæng, matematikken og naturvidenskaben danner. Den kemiske reaktionskinetik indebærer nemlig brugen af matematiske differentialligninger. Det er således også et eksempel, hvordan kemiske emner ikke kan forklares uden af brug af matematik. En interessant underafdeling af del af reaktionskinetikken kaldes for enzymkinetik. Enzymet får reaktioner til at forløbe væsentligt hurtigere. Interessen for enzymkinetik opstår således, idet det er en væsentlig faktor i forbindelse med langsomme reaktionsprocesser. Nogle langsomme reaktioner kan forløbe 1.000.000 gange hurtigere med enzym end uden enzymet. Et andet interessant perspektiv af enzymkinetikken er arbejdet med bestemte enzymer. Enzymet katalase benyttes til at nedbryde hydrogenperoxid. Det er en livsnødvendig proces, idet hydrogenperoxid, der dannes i små mængder i kroppen ved respiration, er en gift for cellen. Det er altså nødvendigt, at dette stof hurtigt omdannes til uskadelige stoffer. Det er her, at katalase kommer i billedet. Derfor arbejdes der i dette projekt netop med enzymkinetik med enzymet katalase. Projektet vil indledningsvis indeholde en redegørelse for den kemiske enzymkinetik. I forlængelse af det redegørende afsnit, opstilles der en simpel model for en enzymkatalyseret reaktion med det tilhørende hastighedsudtryk. Det opstillede hastighedsudtryk vil blive analyseret. Analysen af hastighedsudtrykket vil bl.a. indeholde en udledning af Michaelis-Menten-ligningen samt en redegørelse for den anvendte matematiske teori.

Der foretages eksperimentelt en reaktionskinetisk undersøgelse af den enzymkatalyserende nedbrydning af hydrogenperoxid, som katalase står for. I eksperimentet undersøges forskellige parametres indflydelse på reaktionshastigheden. Med udgangspunkt i mit eksperiment diskuteres og endeligt vurderes det, hvorvidt Michaelis-Menten-ligningen kan benyttes til at beskrive den omtalte reaktion.

2. Enzymatisk katalyse

2.1. Reaktionskinetik

Fra kemiens verden kender vi begrebet reaktionskinetik. Ordet kinetik stammer fra det græske kinetikos og betyder bevægelse. Reaktionskinetik kan defineres som læren om kemiske reaktioners hastigheder og de faktorer, der har indflydelse på reaktionshastigheden. Reaktionshastigheden er et mål for den hastighed, hvormed reaktanterne i en given kemisk reaktion omdannes til produkter. En vilkårlig reaktion er givet ved reaktionsskemaet Ved eksperimenter kan koncentrationen af et reaktionsdeltagende stof måles til forskellige tidspunkter.