Practicum: Enzymen – katalase-activiteit bij aardappel – Biologie Klas 2 VWO

In dit practicum voor klas 2 vwo onderzoek je de werking van het enzym katalase, dat in aardappelcellen voorkomt. Katalase breekt het giftige waterstofperoxide (H₂O₂) af tot water en zuurstof. Je meet hoe temperatuur en pH de enzymactiviteit beïnvloeden.

Leerdoel

Na dit practicum kun je de werking van een enzym beschrijven met het sleutel-slot-model, het begrip optimumtemperatuur en optimum-pH uitleggen, en de invloed van temperatuur en pH op de enzymactiviteit grafisch weergeven en verklaren.

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: VWO klas 2 | Vak: Biologie | Onderwerp: Enzymen, katalase, stofwisseling, temperatuur, pH

Benodigdheden

• Verse aardappelen (geschild en geraspt, of aardappelextract)
• Waterstofperoxide (H₂O₂), 3% oplossing
• Reageerbuizen (10 stuks) en reageerbuizenrek
• Bufferoplossingen pH 4, 6, 7, 8 en 10
• waterbaden bij 0 °C (ijswater), 20 °C, 37 °C, 60 °C en 80 °C
• Meetlat (voor schuimhoogte meting) en stopwatch
• Pincet en weegschaal

Achtergrondinformatie

Katalase is een enzym (eiwit) dat de afbraak van H₂O₂ katalyseert: 2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂. De geproduceerde O₂ vormt schuim — hoe meer schuim per tijdseenheid, hoe actiever het enzym. Enzymen werken optimaal bij een bepaalde temperatuur en pH. Boven het optimum denatureert het eiwit (de tertiaire structuur verandert onomkeerbaar) en daalt de activiteit naar nul.

Werkwijze

Deel A – Invloed temperatuur

1. Bereid vijf gelijke aardappelstukjes voor (0,5 g elk). Leg ze 5 minuten in de waterbaden bij 0, 20, 37, 60 en 80 °C om te acclimatiseren.
2. Voeg bij elk stukje 3 mL H₂O₂ (3%) toe. Meet de schuimhoogte na precies 1 minuut.
3. Noteer de schuimhoogte per temperatuur en maak een grafiek.

Deel B – Invloed pH

1. Meng aardappelextract (1 mL) met bufferoplossing pH 4, 6, 7, 8 en 10 (elk 2 mL).
2. Voeg 3 mL H₂O₂ toe aan elke buis. Meet de schuimhoogte na 1 minuut.

Meettabellen

Verwerkingsvragen

1. Bij welke temperatuur is de katalase-activiteit het hoogst? Hoe noem je dit punt?
2. Verklaar waarom de activiteit bij 80 °C sterk afneemt. Wat is er met het enzym gebeurd?
3. Wat is het vermoedelijke optimum-pH voor katalase? Verklaar vanuit de cel-biologie.

Uitwerking (typische waarden)

V1: Bij 37 °C is de activiteit maximaal. Dit punt heet de optimumtemperatuur. Hier hebben substraatmoleculen maximale kinetische energie, terwijl het enzym nog niet gedenatureerd is.

V2: Bij 80 °C is de temperatuur zo hoog dat de waterstofbruggen en zwakke bindingen in de tertiaire structuur van het enzym verbroken worden. Het actieve centrum vervormt, zodat H₂O₂ niet meer correct past (sleutel-slot-model). Dit is onomkeerbaar: denaturatie.

V3: Optimum-pH voor katalase ligt bij ≈7 (neutraal), omdat katalase in het cytoplasma functioneert, dat een neutrale pH heeft. Bij te zure of te basische omstandigheden veranderen de ladingen op het enzym, wat de actieve centrum-structuur verstoort.

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert waterstofperoxide-oplossingen, bufferoplossingen, waterbaden en reageerbuizensets voor enzymexperimenten in het voortgezet onderwijs.

Bekijk het assortiment voor biologie of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

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