Μια ενδεικτική χρήση του Multilog στη Βιολογία

 Το H 2 O 2 είναι τοξικό για τους περισσότερους οργανισμούς.  Μπορεί να καταστρέψει ενζυματικά πολλούς ιστούς.  Το H 2 O 2 μετατρέπεται σε H 2 O και O 2 σύμφωνα με την αντίδραση: 2 H 2 O 2 -> H 2 O + O 2 Τα ενζυμα που βοηθούν στην κατάλυση αυτής της αντίδρασης είναι η καταλάση στους ζωϊκους οργανισμούς και η υπεροξειδάση στους φυτικούς.  Η φυσική λειτουργία του ενζύμου αυτού είναι να αποτρέπει την συσσώρευση του υπεροξειδίου του υδρογόνου στον οργανισμό, καθώς μπορεί να προκαλέσει βλάβες στους ιστούς. Το υπεροξείδιο του υδρογόνου σχηματίζεται στον οργανισμό κατά τη διάρκεια αντιδράσεων οξείδωσης στις οποίες συμμετέχει το Ο 2­.  Έτσι η καταλάση είναι άφθονη σε ιστούς πολλών οργανισμών: μικροοργανισμών, ζώων και φυτών. 2 ΕΚΦΕ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ 2012

 2 γυάλινα μπουκάλια 10 ml  2 ελαστικό πώματα – ένα για το κάθε μπουκάλι  Μια πλαστική σύριγγα 2 ml  2 βελόνες σύριγγας Νο 23 (μπορείτε να χρησιμοποιήσετε και μικρότερης διάμετρου)  μικρούς ελαστικούς σωλήνες  Διάλυμα Η 2 Ο 2 3%  1 gr ξηρή ζύμη  2 αισθητήρες πίεσης  MultiLog 3 ΕΚΦΕ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ 2012

 Συνδέστε το MultiLog στη σειριακή θύρα του υπολογιστή.  Συνδέστε τους αισθητήρες πίεσης στις θύρες Ι/Ο1 και Ι/Ο2 του MultiLog.  Συναρμολογείστε τη συσκευή όπως φαίνεται στην εικόνα παρακάτω.  Ανοίξτε το MultiLog. Ρυθμίστε το MultiLog όπως περιγράφηκε πιο πάνω. Μπορείτε να ρυθμίσετε το MultiLog, είτε χρησιμοποιώντας το πληκτρολόγιό του, είτε χρησιμοποιώντας τον Πίνακα Ελέγχου (Control Panel) από το μενού Καταγραφέας (Logger) του λογισμικού DB-Lab. 4 ΕΚΦΕ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ 2012

5

Μικρός ελαστικός σωλήνας 6 ΕΚΦΕ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ 2012

 Γυρίστε αρχικά την τρίοδη βάνα ώστε να επικοινωνει το δοχείο με τον ατμοσφαιρικό αέρα και τον αισθητήρα. Τότε ο καταγραφέας πρέπει να δείχνει την ατμοσφαιρική πίεση.  Τρυπήστε και το άλλο πώμα με τη δεύτερη βελόνα. Σ’ αυτό το πώμα θα συνδέσουμε αργότερα την πλαστική σύριγγα που θα περιέχει διάλυμα Η 2 Ο 2 3%.  7 ΕΚΦΕ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ 2012

 Από τον ΠΙΝΑΚΑ ΕΛΕΓΧΟΥ κάνουμε τις εξής ρυθμίσεις:  Είσοδος 1 (Input 1): Αισθητήρας πίεσης  Είσοδος 2 (Input 2): Αισθητήρας πίεσης  Ρυθμός (Rate): 1/sec  Δείγματα (Samples): ΕΚΦΕ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ 2012

 Ζυγίστε 1 gr ξηράς ζύμης. Διαλύστε το σε 50 ml νερό. Αναμείξτε το καλά ώστε να προκύψει ένα ομογενές διάλυμα.  Γεμίστε την πλαστική σύριγγα με 2 ml διαλύματος Η 2 Ο 2 3%.  Σημειώστε δύο μπουκάλια με τους αριθμούς 1 και 2.  Προσθέστε στο μπουκάλι 1 – 8 ml νερό και 2 ml διαλύματος Η 2 Ο 2 3%.  Προσθέστε στο μπουκάλι 2 – 4 ml νερό και 4 ml από το διάλυμα της ζύμης. Ανακινείστε το διάλυμα ελαφρά.  Κλείστε καλά τα μπουκάλια με τα ελαστικά πώματα.  Συνδέστε στο μπουκάλι 2, τη σύριγγα που είναι γεμάτη με το διάλυμα Η 2 Ο 2 3%, μέσω της επιπλέον βελόνας που έχετε περάσει μέσα από το πώμα.  Ανοίξτε το MultiLog πατώντας το πλήκτρο Run/Stop από το πληκτρολόγιό του. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε το λογισμικό DB-Lab: επιλέξτε Λήψη Δεδομένων (Run) από τον Πίνακα Ελέγχου (Control Panel) ή το εικονίδιο Λήψη Δεδομένων (Run) από την αριστερή γραμμή εργαλείων.  Παρακολουθήστε το επίπεδο της πίεσης όπως καταγράφεται στην οθόνη του υπολογιστή. 9 ΕΚΦΕ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ 2012

 Ανοίξτε τις βαλβίδες που είναι προσαρτημένες στα δύο μπουκάλια, μέχρι να επιτευχθεί ατμοσφαιρική πίεση (περίπου 1000 mbar) στο καθένα απ’ αυτά.  Εγχύστε το διάλυμα Η 2 Ο 2 στο μπουκάλι 2 και αμέσως κλείστε τις βαλβίδες και στα δύο μπουκάλια, ώστε να σταματήσει η ροή του αέρα σ’ αυτά.  Παρακολουθήστε τις αλλαγές της πίεσης, όπως καταγράφονται στην οθόνη του υπολογιστή  *Μπορείτε να τοποθετήσετε τις φιάλες σε μαγνητικό αναδευτήρα για καλή ανάμειξη.  *Αν δεν έχετε δεύτερο αισθητήρα πίεσης επαναλάβατε την πειραματική διαδικασία ξεχωριστά για κάθε φιάλη οπότε και θα πάρετε τις δύο καμπύλες ξεχωριστά. 10 ΕΚΦΕ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ 2012

 Αποθηκεύστε τις καμπύλες πίεσης.  Σημειώστε με τα βελάκια (Δείκτες) ένα τμήμα της καμπύλης πίεσης περ. από sec.  Για να υπολογίσετε την ταχύτητα της αντίδρασης από το μενού Ανάλυση επιλέξτε Γραμμική παλινδρόμηση.  Η κλίση της γραμμής παλινδρόμησης αποτελεί τον καθαρό ρυθμό αντίδρασης.  Μπορείτε να επιλέξετε και άλλα τμήματα ώστε να δείτε πώς μεταβάλλεται ο ρυθμός αυτός. 11 ΕΚΦΕ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ 2012

12 ΕΚΦΕ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ 2012

 Αν δεν διαθέτετε δύο αισθητήρες πίεσης: Για να πάρετε τις δύο καμπύλες στο ίδιο διάγραμμα αντιγράψτε και επικολλείστε την καμπύλη από το διάλυμα-μάρτυρα (φιάλη 1) στην καμπύλη της φιάλης 2 (ή αντιστρόφως).  Το πείραμα μπορεί να πετύχει και με φιάλη μεγαλύτερου όγκου, π.χ. 25 mL.  Προσέχουμε ώστε να μην αυξηθεί υπερβολικά η πίεση στη φιάλη 2. Πίεση πάνω από mbar π.χ. είναι αρκετή για να εκτινάξει το πώμα.  Προσέχουμε να συγκρατούμε το έμβολο της σύριγγας στη θέση του ή το στερεώνουμε κατάλληλα (π.χ ανοίγοντας μια μικρή τρύπα και εισάγοντας κατάλληλα ένα μικρό πείρο). 13 ΕΚΦΕ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ 2012

1. Ποια είναι η διακύμανση της πίεσης σε σχέση με τη διάσπαση του Η 2 Ο 2 ; 2. Συγκρίνετε τις μεταβολές της πίεσης στα δύο μπουκάλια: Παρατηρείτε αλλαγές της πίεσης στα μπουκάλια 1 και 2; Εξηγείστε τη διαφορά. 3. Ποιο από τα μπουκάλια είναι ο μάρτυρας; Εξηγείστε. 4. Γιατί χρειάζεται ο μάρτυρας σ’ αυτό το πείραμα; 5. Ποιο είναι το αποτέλεσμα της προσθήκης του διαλύματος της Ζύμης στο μπουκάλι; 6. Γιατί έχει μεγάλη σημασία να περιέχεται καταλάση στα κύτταρα; 7. Αναφέρατε μερικούς παράγοντες που επηρεάζουν τη δράση της καταλάσης. 8. Ποιό συστατικό της Ζύμης είναι υπεύθυνο για το παρατηρούμενο φαινόμενο; Πως μπορείτε να το αποδείξετε; 9. Ποιο θα ήταν το αποτέλεσμα προσθήκης αυξανομένων ποσοτήτων Ζύμης, στο ρυθμό της αντίδρασης; 10. Ποιο θα ήταν το αποτέλεσμα της αύξησης της θερμοκρασίας στα μπουκάλια κατά τη διάρκεια του πειράματος, στο ρυθμό της διάσπασης του Η 2 Ο 2 ; 14 ΕΚΦΕ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ 2012

1. Προσθέστε αυξανόμενη ποσότητα ζύμης στο μίγμα της αντίδρασης και παρακολουθήστε πως εξελίσσεται η αντίδραση σε κάθε περίπτωση. 2. Υπολογίστε το ρυθμό της αντίδρασης που προκύπτει σε κάθε περίπτωση. 3. Συγκρίνετε τη δράση της καταλάσης της ζύμης με αυτή από άλλους οργανισμούς (συκώτι από μοσχάρι ή κοτόπουλο, λειωμένες πατάτες). 4. Αλλάξτε τη συγκέντρωση του Η 2 Ο 2 στο μίγμα της αντίδρασης. Συγκρίνετε το αποτέλεσμα που έχουν στο ρυθμό της αντίδρασης οι συγκεντρώσεις των αντιδραστηρίων με αυτή του καταλύτη. 5. Παρακολουθήστε τις αλλαγές της θερμοκρασίας που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της αντίδρασης. Εκτιμήστε την επίδραση της θερμοκρασίας στο ρυθμό διάσπασης του Η 2 Ο Ξεκινήστε ταυτόχρονα 3 πειραματικά συστήματα: το ένα θα αποτελεί το μάρτυρα, ένα δεύτερο με ιστό που περιέχει καταλάση και ένα τρίτο με ένα χημικό καταλύτη. 7. Υπολογίστε την ποσότητα της καταλάσης σε διαφορετικούς ιστούς, συγκρίνοντας το αποτέλεσμά τους μ’ αυτό της καταλάσης του εμπορίου 15 ΕΚΦΕ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ 2012

 Εγχειρίδιο χρήσης MULTILOG της Fourier Education.  Διάφορες Ιστοσελίδες. ΕΚΦΕ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ

ΕΚΦΕ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ