Aantonen van Lipoxygenase-activiteit in Sojabonen

Vergelijkbare documenten
Dunnelaagchromatografie

NATIONALE SCHEIKUNDEOLYMPIADE EINDTOETS PRACTICUM

Van STIP chromatografie naar SPE extractie is een kleine stap...

Chromatografische experimenten met een SPE kolom

DEEL 2. Papierchromatografie. VWO 6 BIOLOGIE Practisch SchoolOnderzoek 2 12 april min

Bepaling van concentratie nitriet in een monster met een. spectrofotometer

Brouwland, 26 mei 2012

Max. 10 % in relatieve waarde van de bepaalde waarde of 0,5 g per 100 g monster in absolute waarde indien dit groter is -

Practicum 1: bepalen enzymactiviteit

Verslag Scheikunde scheidingsmethoden

Hoe kan je CO 2 uit eierschalen, mosselschelpen en krijt bekomen? Hypothese onderzoeksvraag: Wat denk je en waarom?

BELGIUM TEAM A TAAK A ANTWOORDBLAD LAND- EN TEAMCODE: HANDTEKENING:

ph bepalen m.b.v. rode koolsap

NATIONALE SCHEIKUNDEOLYMPIADE

Aspecten van een synthese. September 2011 dr. P.S. Peijzel

CHIPS. light versus naturel

Scheikundige begrippen

scheikunde bezem vwo 2016-I

Lesbrief : Melk en essentiële aminozuren Versie januari 2015

Kristallisatie in snel tempo

Diervoeders - Bepaling van sulfadimidine-na - HPLC. RSVnr A0148, DAMcode , editie nr. 4, ; Bijlagen zijn niet bijgevoegd.

Onderzoeksthema: DNA extractie uit levende cellen (kiwi) (6 jaar) C. Schramme

Deel 1: traditionele kalkwater met koolstofdioxide test.

Voorschrift voor synthese van chitine

Overzicht van reactievergelijkingen Scheikunde

Meten en Maken 1. TOETS HARRIS 2006: Donderdag 27 April 2006, uur uur

vrijdag 28 oktober :40:59 Nederland-tijd Moleculaire stoffen 4havo hoofdstuk 2; Chemie Overal

Meten en Maken 1. Herkansing Toets Harris

Bepaling van petroleumetherextraheerbare stoffen in water

34 e Nationale Scheikundeolympiade

Het opzetten van je gisting

Exo-energetische reactie: Een chemische reactie waarbij energie vrijgegeven wordt.

GEPE. Deeltoets 1 CURSUSJAAR september uur

H18 Opdracht 5: Voedingsstoffen in blanke vla

Docentenhandleiding Koop je wat je denkt.

DRUPPELTELLER 0662DROP GEBRUIKERSHANDLEIDING

Bepaling van petroleumether extraheerbare stoffen in water

De bepaling van anti-epileptica met behulp van solid phase extractie.

Proef Scheikunde Het suikergehalte in Cola en Cola Light bepalen

Scheikunde Chemie Overal Hoofdstuk 5 Hoofdstuk 15 Hoofdstuk 18

T2: Verbranden en Ontleden, De snelheid van een reactie en Verbindingen en elementen

Bepaling van het Biochemisch Zuurstofverbruik (BZV) in oppervlaktewater

Kleurrijk schilderij maken met rode koolsap

Dit is een beknopte versie vertaald uit de Engelse versie, waar naar gerefereerd word in deze tekst. Zie PDF Ground test A

Meten en Maken 1. Toets Harris

Antwoorden hoofdstuk 3

Rode wijn als indicator

Reacties met een kleurtje

Chocolade: de zilverspiegel

Leerlingeninstructie: Zuren en basen in de keuken

De ijzer en zwavelreactie

Samenvatting Scheikunde Hoofdstuk 1 + 2

Hoofdstuk 3: Zuren en basen

1. Onderzoeksvraag Hoe kunnen we aan de hand van chemische reacties een oplossing de kleuren van een stoplicht krijgen?

BUFFEROPLOSSINGEN. Inleiding

Practische aspecten van een chemische synthese. September 2013

Oefenvragen Hoofdstuk 6 Chemische industrie

OEFENOPGAVEN VWO ZUREN EN BASEN + ph-berekeningen

Cellulomonas knipt! Aantonen van cellulose afbraak door Cellulomonas sp.

NATIONALE SCHEIKUNDEOLYMPIADE EINDTOETS THEORIE

Eindexamen vwo scheikunde II

Leg in iedere cirkel op het werkvel iets van een grondsoort. Zet de naam van de grond erbij.

Een glas water uit de ijskast en met ijsklontjes wordt op tafel gezet. De buitenkant wordt nat. Waarom?

Proef Scheikunde Redoxtitratie Bepaling vitamine C in tabletten

Druivensuiker in zetmeel

40 e Nationale Scheikundeolympiade

ZOUTGEHALTESENSOR BT78i

Datum Voorzitter Secretaris Klusser

Onderscheid tussen chocolade en dieetchocolade

Versie 03 Datum van toepassing

Oefenvraagstukken 5 HAVO Hoofdstuk 13 Antwoordmodel

Aspirine. Lesbrief 1 De productie van aspirine. Scheikunde

EUROPEAN UNION SCIENCE OLYMPIAD ANTWOORDENBUNDEL TEST 1 13 APRIL 13, Land:

Uitwerkingen. T2: Verbranden en Ontleden, De snelheid van een reactie en Verbindingen en elementen

Eindexamen scheikunde havo 2008-II

Bepaling van tetrachlooretheen extraheerbare stoffen in water met IR-spectrofotometrie

Onderzoek 11. Inktanalyse

Bereiding van een tijdelijke crosslinked polymeer

Redoxreacties. Gegeven zijn de volgende reactievergelijkingen: Reactie 1: Pd Cl - 2- PdCl 4 Reactie 2: 2 Cu I - -

NOOIT SPATELS OF ANDER GEREEDSCHAP OP DE ZEEF GEBRUIKEN, DIT BESCHADIGT DE MAASGROOTTE VAN DE ZEEF EN MAAKT DE WERKING VAN DE BOTVANGER

De kiemplantjes worden misschien niet langer, doordat er al voldoende reservevoedsel in de zaadlobben aanwezig is.

#VOS-043 versie 1.1. Leerlingenhandleiding

DNA practicum De modellenwereld van DNA

Fossiele brandstof kent problemen

Docentenhandleiding 2x15 Daderprofiel DNA kit

1. Onderzoeksvraag Hoe kunnen we een indicatordoekje op drie manieren van kleur doen veranderen? Dit van rood naar blauw en weer naar rood?

Esters. Versie 1 November 2014

Experimenten reehorstconferentie

probiotica vol nuttige bacteriën

Eindexamen scheikunde havo 2004-II

Colorimetrische bepaling van het kopergehalte van euromunten experiment 5+

Eindexamen scheikunde havo 2003-II

scheikunde havo 2017-I

36ste Vlaamse Chemieolympiade

Eindexamen scheikunde 1-2 vwo 2001-II

Praktische opdracht Scheikunde Waterstofcarbonaat in water

scheikunde bezem vwo 2016-I

scheikunde oude stijl havo 2015-I

Docentenhandleiding 2x16 Daderprofiel Dye kit

Transcriptie:

Aantonen van Lipoxygenase-activiteit in Sojabonen Analyse van linolzuur-reactieproducten met TLV en UV-spectroscopie Soja-lipoxygenase Lipoxygenases zijn enzymen die moleculaire zuurstof (O 2 ) inbouwen in meervoudig onverzadigde vetzuren met een 1-cis, 4-cis, pentadiëen-systeem, zoals linolzuur Producten die hierbij gevormd worden zijn ondermeer linolzuur-hydroperoxyden en linolzuur-oxodieenzuren Soja-lipoxygenase heeft een molgewicht van 92000 en komt in de extreem hoge hoeveelheid van 1 gram per kilo sojabonen voor Functies als een regulerende rol bij groei en kieming, infecties en veroudering worden aan het enzym toegedacht De hieronder beschreven experimenten worden niet uitgevoerd met zuiver soja-lipoxygenase, maar met een ongezuiverd, ruw extract Stappen als centrifugeren, ammoniumsulfaatprecipitatie, dialyse, kolomchromatografie en fractie-selectie op basis van gemeten activiteit zijn overgeslagen Er wordt dus gewerkt met een smoothie waarin naast structuureiwitten, honderden andere enzymen voorkomen De volgende aspecten komen aan bod: biologie (kieming), biochemie, chromatografie (polariteit), zuur-base chemie (ph-keuze buffers) en UV-spectroscopie Ondanks het werken met een ruw extract kan wel degelijk de werking van het lipoxygenase worden aangetoond met dunne laagchromatografie en uv-spectroscopie De reactie van linolzuur met moleculaire zuurstof kan ook niet-enzymatisch verlopen; dit heet autoxidatie Dit proces duurt echter duizenden keren langer Verkleuring margarine na 1 week:

De reactievergelijking van de aerobe reactie: De UV-absorbtie bij het gevormde linolzuurhydroperoxide wordt veroorzaakt door vorming van een geconjugeerd system van twee naastgelegen dubbele banden naast de binding naar de zuurstof-atomen De reactie prodcten van de anaerobe reactie: oxodieenzuren en keo-verbindingen

Uitvoering Controle van de kiemkracht Leg de bonen een week in een petrischaal op vochtige watten en/of filtreerpapier Plaatsing tegen de wand in een bekerglas met nat filtreerpapier is ook mogelijk Zorg hierbij dat de bonen klem zitten en niet naar beneden kunnen zakken, bijvoorbeeld door er een kleiner bekerglas in te zetten Dek het buitenste bekerglas af met een kristalliseerschaal tegen uitdrogen Na een aantal dagen zijn de twee afzonderlijke zaadlobben te onderscheiden en vormt zich het begin van een wortel Zwellen en blenden van de bonen Neem 50 gram bonen en laat deze overnacht zwellen in een laag water Schenk het water de volgende dag af om losgeraakte schilletjes ed te verwijderen en plaats de bonen in een blender, samen met een nieuw volume van 100 ml water Maal de bonen gedurende een paar minuten tot een gladde massa en laat deze dan overnacht in een erlenmeijer afgedekt in de koelkast staan om te bezinken Wanneer je school wel de beschikking heeft over een (tafel-)centrifuge, centrifugeer dan op de hoogste snelheid, decanteer (schenk af) en laat deze vloeistof ook een nacht verder bezinken in de koelkast De volgende dag schenk je de bovenste 20 ml voorzichtig zonder te mengen over in een andere erlenmeijer Met deze hoeveelheid ga je verder

Aerobe incubatie van linolzuur met soja-extract De incubatie wordt uitgevoerd in 0,1M boraatbuffer bij ph 9,0 in een open erlenmeijer 3,09 g boorzuur H 3 BO 3 wordt opgelost in 500 ml demi-water en aan de ph meter op de gewenste ph gebracht met 3 M NaOH De hoeveelheid linolzuur wordt toegevoegd uit een voorraadoplossing van 100 mm, zodanig dat de eindconcentratie 100 M is Bij een incubatie-volume van 25 ml is dat 25 l Voeg dit volume voorzichtig toe met een eppendorf-pipet of idealiter met een glazen microspuit zoals die bij gaschromatografie gebruikt wordt De incubatie wordt uitgevoerd op een magneetroerder De reactie wordt gestart door toevoegen van 100 l van het sojaextract De reactietijd is ongeveer 15-20 min Leerlingvraag: Waarom wordt geincubeerd bij ph 9? Deze ph is niet fysiologisch: De meeste enzymen en ook lipoxygenases hebben ph-optimum rond ph 7 Opwerken incubatiemengsel Het overgebleven linolzuur wordt samen met de reactieproducten geisoleerd door te extraheren over een reversed-phase silica-c18 kolommetje De kolommetjes zijn per stuk verkrijgbaar bij Wim Staal http://wwwchromatografienet/ Het kolommetje wordt eerst schoongespoeld met 6 ml zuivere methanol Om te voorkomen dat de vetzuren bij opbrengen van het mengsel door de kolom heen lopen, wordt de kolom eerst gespoeld met 6 ml water Leerlingvraag: Waarom wordt kolom na reinigen met methanol, eerst voorgespoeld met demi-water, voordat monster wordt opgebracht? Vervolgens wordt het incubatiemengsel opgebracht Wanneer het doorlopen aan het eind te langzaam gaat, kan mbv een slang langzaam door te blazen wat druk op het kolommetje worden gezet Laat de kolom niet drooglopen Was de kolom met 1 ml demi-water en elueer daarna de vetzuur-metabolieten van de kolom af door 6 ml zuivere methanol op te brengen Vang dit eluaat apart in een schoon afsluitbaar buisje of flesje

Analyse reactieproducten met dunnelaag-chromatografie TLC TLC-plaatjes: Merck, art 1057190001, 5 x 10 cm silica met F254 UV-indicator Loopmiddel: hexaan / ether / azijnzuur = 60 / 40 / 0,5 In plaats van hexaan kan ook petroleumether of een mengsel van alkanen gebruikt worden Ether kan om veiligheidsredenen vervangen worden door isopropanol Leerlingvraag: Waarom wordt azijnzuur aan het loopmiddel toegevoegd? Gebruik een smal en hoog passend bekerglas, vul dit van tevoren met een laagje van 0,5 cm loopmiddel en sluit dit af met een kristalliseerschaal of petrischaal Gebruik van een jampot kan ook Trek op het TLC-plaatje op 1 cm vanaf de onderkant een startlijn met potlood en stip ook 2 of 3 stippen aan waar monster opgebracht wordt Breng 25 tot 50 l van je incubatiemengsel op en 10 l van de linolzuuroplossing als referent Laat de loopvloeistof tot volledig bovenaan het plaatje lopen en droog het direct na uitnemen Voer de TLC vanwege de etherlucht bij voorkeur in de zuurkast uit Het TLC-plaatje wordt bekeken onder een UV-lamp bij 254 nm Omcirkel de waargenomen vlekken met potlood Verbindingen die geen UV-absorbtie vertonen zoals linolzuur zijn toch zichtbaar omdat de TLC-plaat een UV-indicator bevat De referent linolzuur [R] is de meest apolaire verbinding en loopt tot helemaal bovenaan Op ca 50% van het vloeistoffront zijn de oxidatieproducten van linolzuur te zien: de linolzuur-hydroperoxides Deze verbinding heeft ondermeer zuurstof-atomen ingebouwd, is polairder en hecht daardoor beter aan de polaire Silica van het TLC-plaatje en loopt minder hoog Leerlingvraag: Hoe kun je zien of de reactie goed is verlopen?

Anaerobe incubatie van linolzuur met soja-extract In water lost bij kamertemperatuur 240 M moleculaire zuurstof op Wanneer een incubatie wordt uitgevoerd in een afgesloten flesje zonder luchtbellen met een linolzuurconcentratie van 500 M, ipv 100 M, dan is na toevoegen van het soja-extract op een gegeven moment de zuurstof op Er treedt depletie op: een tekort aan zuurstof Lipoxygenases zijn op zo n moment in staat om een tweede soort reactie tot stand te brengen Er vindt een anaerobe reactie plaats Er ontstaan onder meer oxodieenzuren van linolzuur Oxodieenzuren hebben een absorbtiemaximum in het UV-spectrum bij 285 nm Reactiecondities: Volume 25 ml 0,1 M boraatbuffer ph 9,0 afgesloten flesje, zonder luchtbellen Luchtverzadigd = 240 M zuurstof Linolzuur 500 M Reactietijd 20 min Leerlingvraag: Hoe voorspel je dat de reactie gaat verlopen? Realiseer je dat bij de anaerobe reactie eerst linolzuur-hydroperoxiden ontstaan, totdat alle zuurstof is opgebruikt Het incubatiemengsel wordt op dezelfde manier met een C18-extractiekolommetje opgewerkt als bij de aerobe reactie TLC wordt op dezelfde wijze uitgevoerd Wanneer de TLC goed lukt is een licht verschil in Rfwaarde te zien tussen de linolzuur-hydroperoxiden, ontstaan bij de aerobe reactie en de oxodieenvetzuren van de anaerobere reactie R = referent linolzuur; L = aerobe incubatie; D = depletie-experiment; anaeroob

UV-spectroscopie UV-spectra worden opgenomen met kwarts-cuvetten (kwaliteit QS); glazen of kunstof cuvetten absorberen te veel UV-licht Beide cuvetten worden gevuld met zuivere methanol om een blanco spectrum op te nemen Vervolgens wordt aan de ca 2 ml methanol van de blanco-meting 0,5 ml van het monster toegevoegd met een glazen pasteurpipet en vervolgens gemengd In de spectra is duidelijk het verschil te zien tussen de twee reacties: de aerobe vertoont een maximum bij 234 nm; de anaerobe bij zowel 234 als bij 285 nm UV-spectrum aerobe incubatie linolzuur UV-spectrum anaerobe incubatie linolzuur

Leerlingvraag: Welke incubatie is niet uitgevoerd om aan te tonen dat werkelijk sprake is van lipoxygenase-activiteit? Tips: Laat leerlingen zelf de bonen kiemen en zwellen Laat leerlingen de buffers zelf maken Laat de TLC-loopvloeistof zelf maken Laat zelf de C18-kolom spoelen en equilibreren Benodigdheden Eppendorf-pipet 200 l Magneetroerder Blender TLC-plaatjes [bv Merck] Linolzuuroplossing 100 M verkrijgbaar via U-talent Sojabonen via zaadhandel (internet) http://wwwmoestuinwebshopnl/indexphp?p=2&cat=177 http://wwwpeulvruchten-bestellennl/ http://wwwonlinetokoeu/a-26585508/rijst-meel-granen-bonen/soja-bonen-1-kg/ https://wwwpit-pitcom/sojabonenhtml UV-spectra opnemen bij Scheikunde-practicum UU; contact via U-talent Bronnen * Proefschrift J Verhagen Hoofstuk 1, Introduction * Plant Lipoxygenases GA Veldink, JFG Vliegenthart and J Boldingh Prog Chem Fats and other Lipids Vol 15, 131-166, 1977 * Lipoxygenases, JFG Vliegenthart and GA Veldink - Free Radicals in Biology, Vol V, 1982 * Proefschrift S Slappendel, Hoofdstuk 8, Large scale isolation * HW Gardner and D Weisleder, Lipids 8, 678, 1978 * GJ Garssen, JFG Vliegenthart and J Boldingh, Biochem J,122, 327, 1971 Fridolin van der Lecq, januari 2016

Aantonen van lipoxygenase in sojabonen Analyse van reactieproducten van linolzuur

Aantonen van lipoxygenase in sojabonen Analyse van reactieproducten van linolzuur Wat komt er voorbij: Biologie (kieming) Biochemie Chromatografie Zuur-base-chemie UV-Spectroscopie

Lipoxygenase Molgewicht: 92000 Voorkomen: 1 gram per kilo sojabonen Functie: regulerende rol bij groei en kieming, infecties, wondgenezing (plant), veroudering Werking: oxidatie van meervoudig onverzadigde vetzuren tot hydroperoxyde-vetzuren

Lipoxygenase uit sojabonen Lipoxygenases bouwen moleculaire zuurstof (O 2 ) in in het dubbel banden systeem van meervoudig onverzadigde vetzuren: bv linolzuur

Reactievergelijking aerobe reactie

Reactievergelijking aerobe reactie

Auto-oxidatie Inbouw van zuurstof (oxidatie) verloopt ook vanzelf: auto-oxidatie Enzymatische oxidatie, zoals door lipoxygenases, verloopt duizenden keren sneller

Opwerking vereenvoudigd Geen centrifugestappen Geen ammoniumsulfaatprecipitatie Geen dialyse en resuspenderen Geen kolomchromatografie Geen fracties doormeten op enzymactiviteit Voor 95% uitvoerbaar op eigen school

Sojabonen moeten nog kiemkracht hebben

Bereiden soja-extract: "Smoothie" Laat 50 gram bonen zwellen in 100 ml water Maal gezwollen bonen in blender Laat extract een nacht in koelkast bezinken Schenk bovenste helft af: schillen liggen onderin

Wat moet je je realiseren: Ruw preparaat Ongezuiverd Bevat honderden andere enzymen

Aerobe incubatie van linolzuur met soja-extract 0,1 M natriumboraat-buffer, ph 9,0 100 µm linolzuur luchtverzadigd = 240 µm zuurstof kamertemperatuur open erlenmeijer op roermotor reactietijd 20 min

vraag 1 Waarom wordt de incubatie uitgevoerd bij ph 9 en niet bij ph 7? Wat pleit hier tegen: geen fysiologische ph niet bij ph optimum van lipoxygenase Waarom wel?

Opwerken incubaties Isoleren reactieproducten C18-extractie kolom is apolair (reversed phase) kolom schoonmaken met methanol conditioneren met water incubatiemengsel opbrengen en door laten lopen Boraatbuffer en soja-mengsel lopen door Apolaire stoffen (linolzuur en producten) hechten Vetzuren eluëren met 6 ml methanol en apart opvangen

vraag 2 Waarom wordt kolom na schoonmaken met methanol voorgespoeld (geconditioneerd) met water?

Productanalyse met dunnelaagchromatografie - TLC Loopmiddel: hexaan : ether : azijnzuur = 60 : 40 : 0,5 TLC-plaat is onbehandelde silica: polaire verbindingen lopen langzaam; apolaire sneller Vervang ether desgewenst door isopropanol

vraag 3 Waarom wordt azijnzuur toegevoegd aan het TLC-loopmiddel?

Interpretatie TLC-plaatje aerobe reactie TLC-plaat bevat UV-indicator vlekken zijn aangestreept onder UV-lamp (254 nm) L = incubatie commercieel lipoxygenase R = referent: zuiver linolzuur S = incubatie soja-extract

vraag 4 Is de reactie volledig verlopen? L = incubatie commercieel lipoxygenase R = referent: zuiver linolzuur S = incubatie soja-extract

Anaerobe incubatie linolzuur met soja-extract 0,1 M natriumboraat-buffer, ph 9,0 500 µm linolzuur luchtverzadigd = 240 µm zuurstof kamertemperatuur gesloten flesje op roermotor reactietijd 20 min

vraag 5 Voorspel iets over het reactieverloop: wat gebeurt er? 0,1 M natriumboraat-buffer, ph 9,0 500 µm linolzuur luchtverzadigd = 240 µm zuurstof kamertemperatuur gesloten flesje op roermotor reactietijd 20 min

Interpretatie TLC-plaatje anaerobe reactie TLC-plaat bevat UV-indicator vlekken zijn aangestreept onder UV-lamp (254 nm) L = incubatie commercieel lipoxygenase R = referent: zuiver linolzuur S = incubatie soja-extract

UV-spectrum producten aerobe incubatie

UV-spectrum producten anaerobe incubatie

Producten anaerobe incubatie

Tips Laat leerlingen zelf bonen kiemen Laat leerlingen buffers zelf maken Laat loopvloeistof TLC zelf maken Laat leerlingen zelf C18-extractiekolom equilibreren

Materialen Linolzuuroplossing 100 µm verkrijgbaar bij U-talent Sojabonen via zaadhandel (internet) TLC-plaatjes Merck UV-specta opnemen bij Scheikunde-practicum UU Roermotor met vlo Eppendorfpipet 100 µl

Vraag 6 Welke incubatie is er vergeten om aan te tonen dat er werkelijk sprake is van lipoxygenase-activiteit?