Practicum: Enzymen – werking van katalase – Biologie Klas 2 HAVO

In dit practicum voor klas 2 HAVO onderzoek je de werking van het enzym katalase op waterstofperoxide (H₂O₂). Je meet de O₂-productie bij verschillende temperaturen en pH-waarden en koppelt de resultaten aan de werking van enzymen in het lichaam.

Leerdoel

Na dit practicum kun je de werking van een enzym beschrijven via het sleutel-slotmodel, de invloed van temperatuur en pH op enzymactiviteit uitleggen en grafisch weergeven, het begrip denaturatie toepassen, en katalase in een biologische context plaatsen (levercel).

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: HAVO klas 2 | Vak: Biologie | Domein: M (molecuul- en celniveau) | Enzym, substraat, actief centrum, katalase, H₂O₂, temperatuuroptimum, pH-optimum, denaturatie

Benodigdheden

Waterstofperoxide H₂O₂ (3% oplossing)
Verse lever (rund of varken), vijzel of blender
Fosfaatbuffers pH 4, 7 en 10
waterbaden: 0°C (ijswater), 20°C, 37°C, 60°C, 100°C
Maatcilinders (10 mL), reageerbuisjes, stopwatch
Liniaal (voor schuimhoogte meten)

Achtergrondinformatie

Katalase is een enzym in levercellen dat het giftige H₂O₂ omzet: 2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂ (schuimvorming = O₂-productie). Enzymen werken via het actieve centrum: substraat past als sleutel in slot. Optimale temperatuur menselijk enzym: 37°C. Bij hogere temperatuur denatureert het eiwit (structuurverandering → activiteitsverlies). Optimale pH katalase: ≈7.

Werkwijze

Deel A – Invloed temperatuur (pH = 7)

Maak een leverpuree: vermaal 5 g lever in 20 mL fosfaatbuffer (pH 7).
Breng reageerbuisjes met 1 mL leverpuree voor in waterbaden op 0°C, 20°C, 37°C en 60°C. Laat 5 min acclimatiseren.
Voeg 1 mL H₂O₂ (3%) toe. Meet schuimhoogte na 30 s. Noteer.

Deel B – Invloed pH (T = 37°C)

Meng leverpuree (1 mL) met fosfaatbuffer pH 4, 7 of 10 (elk 1 mL apart). Incubeer 37°C.
Voeg 1 mL H₂O₂ toe. Meet schuimhoogte na 30 s.

Meettabel

Conditie	Waarde	Schuimhoogte (mm)	Relatieve activiteit
Temperatuur (pH = 7)	0°C
	20°C
	37°C
	60°C
pH (T = 37°C)	pH 4
	pH 7
	pH 10

Verwerkingsvragen

Bij 60°C is de activiteit sterk gedaald. Is dit herstelbaar? Verklaar met het begrip denaturatie.
Waarom is pH 7 het optimum voor katalase (lever)?
Wat is de biologische functie van katalase in levercellen?

Uitwerking

V1: Nee. Bij 60°C is het eiwit van katalase gedenatureerd: de driedimensionale structuur van het actieve centrum is veranderd door verbreking van waterstofbruggen en andere zwakke bindingen. Het substraat (H₂O₂) past niet meer in het actieve centrum. Denaturatie is irreversibel bij hoge temperaturen; afkoelen herstelt het enzym niet.

V2: Levercellen functioneren in het lichaam bij pH ≈7 (fysiologische pH). Het actieve centrum van katalase heeft de juiste ruimtelijke vorm bij pH 7. Bij afwijkende pH veranderen de ladingen van aminozuren in het actieve centrum → de ruimtelijke structuur wijzigt → katalase past minder goed op H₂O₂ → lagere activiteit.

V3: H₂O₂ is een giftig bijproduct van aerobe stofwisseling. Katalase breekt het snel af tot onschadelijk H₂O en O₂, zodat de cel beschermd wordt tegen oxidatieve schade (oxidatieve stress). Dit is essentieel voor cel-integriteit en overleving.

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert waterbaden, reageerbuisrekken, H₂O₂-oplossingen en fosfaatbuffers voor enzymkinetiek-praktika in het voortgezet biologieonderwijs.

Bekijk het assortiment of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.