Исследовательская работа по биохимии на тему«Влияние ионов цинка на повышение активности каталазы в корнеплодах моркови столовой сорта «Осенний король»

ОБЛАСТНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «МОЛОДОСТЬ – НАУКЕ» ПАМЯТИ А. Л. ЧИЖЕВСКОГО
Секция: химия
Тема:
«Влияние ионов цинка на повышение активности каталазы в корнеплодах моркови столовой сорта «Осенний король»
Автор:
-307340272415Лисюхина Анастасия Владимировна,
11 класс
Руководитель:
Аверьянова Лариса Васильевна,
учитель биологии и химии
Научный руководитель:
кандидат педагогических наук,
доцент кафедры «Химия»
КГУ им. К.Э.Циолковского
Пустовит С.О
Место выполнения:
МОУ «Мятлевская СОШ им. А.Ф.Иванова»
Износковского района
Калужской области
2015г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Проблема___________________________________________________________2
Актуальность _____________________________________________________2-3
Предмет исследования_______________________________________________3
Методы исследования _______________________________________________3
Цель исследования__________________________________________________3
Задачи исследования_________________________________________________3
Гипотеза___________________________________________________________4
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Глава 1.
2.1. Понятие о ферментах_____________________________________________________4-5
2.2. Понятие о каталазе______________________________________________________5-6
2.3. Некоторые свойства перекиси водорода_____________________________________6
2.4. Положительное влияние перекиси водорода на организм человека_______________6
2.5. Отрицательное влияние перекиси водорода на организм человека________________7
2.6.   Значение цинка для организма человека_____________________________________8
2.7.   Значение цинка для растительного организма________________________________8
2.8. Биологические особенности моркови столовая________________________________9
2.9. Особенности сорта моркови «Осенний король»________________________________9
2.10. Характеристика микроудобрения Сульфат цинка_____________________________10
2.11. Характеристика внекорневой подкормки____________________________________10
2.12. Правила проведения внекорневой подкормки растений_____________________10-11
2.13. Подготовка почвы под посев свеклы и моркови_____________________________11
Выращивание моркови столовой___________________________________________11
Методика проведения опыта______________________________________________12
Методика приготовления раствора сульфата цинка, применяемого для внекорневой подкормки____________________________________________________________12
Методика определения активности каталазы по методу
А.Н.Баха и А.И. Опарина______________________________________________12-15
3.ЗАКЛЮЧЕНИЕ________________________________________________________15
4. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ_______________________________________________15
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Проблема
Наш организм постоянно испытывает стресс, начиная от атаки инфекционных агентов, заканчивая неправильным питанием, плохой экологией, разрушительными эмоциями. Свободные радикалы, которые образуются в нашем организме, являются серьезной угрозой здоровью, ведь ученые именно с ними связывают причины старения и возникновение таких хронических заболеваний как рак и атеросклероз. Свободные радикалы, образующиеся в нашем организме под действием перекиси водорода – побочного продукта при окислении веществ, повреждают клетку и ее генетический материал.
Одна из форм оптимизации минерального питания растений - использование микроэлементов. Некоторые микроэлементы, например, цинк, повышая урожайность, способствуют и повышению активности каталазы в растении. Каталаза – фермент, препятствующий накоплению Н2О2, расщепляя ее на воду и молекулярный кислород, играя защитную роль в клетке. Фермент функционирует с очень большой скоростью, одна его молекула каталазы расщепляет за 1секунду 40 000 молекул пероксида водорода.
Защитить организм от губительного действия перекиси водорода и свободных радикалов способен фермент каталаза. Ионы цинка, взятые в малых концентрациях, способны повысить активность каталазы. Данные ионы образуются при электролитической диссоциации в водном растворе микроудобрения Сульфат цинка. Раствор сульфата цинка применяется в качестве внекорневой подкормки для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и содержания каталазы в них.
Ранее мы не занимались исследованием каталазной активности растений, поэтому не знали, действительно ли повысится активность каталазы в овощных культурах при использовании в качестве внекорневой подкормки раствор сульфата цинка.
Актуальность
Фермент каталаза является природным антиоксидантом – веществом, разрушающим перекись водорода. Повысить активность каталазы можно, проводя внекорневую подкормку сульфатом цинка. И тогда мы будем выращивать продукцию, обладающую высокими антиоксидантными свойствами.
Не многие люди знают о значении фермента каталазы для поддержания здоровья каждого из нас.
"Пища должна быть лекарством, а лекарство — пищей",— сказал в V веке до нашей эры "отец медицины" Гиппократ.
Именно эту мысль мы хотим подтвердить, проводя наше исследование.
Удобрения - мощное средство увеличения продуктивности овощных культур, но и очень дорогостоящее. Поэтому макроудобрения можно заменить на микроудобрения, применяя их в качестве внекорневой подкормки. К тому же микроудобрения отличаются доступной ценой. Особенно эффективно проводить внекорневую подкормку в сложных погодных условиях, когда элементы питания мало доступны корням растений. Передовые хозяйства все шире используют комплексные и специальные микроудобрения, однако огородники не всегда используют данный метод. В связи с этим, исследования по оценке некорневых подкормок овощных культур микроэлементами, их влиянию на урожайность и качество продукции представляют не только научное, но и практическое значение.
Предмет исследования: фермент каталаза.
Методы исследования:
сбор и обработка информации;
эксперимент;
наблюдение;
фотографирование.
Цель работы:
изучить изменение активности каталазы при подкормке овощных культур сульфатом цинка и действие ионов цинка.
Задачи:
узнать из литературных источников о способности каталазы расщеплять перекись водорода;
узнать из источников о способности некоторых ионов металлов повышать содержание каталазы в сельскохозяйственных культурах;
освоить методику применения внекорневой подкормки для растений;
узнать из источников о действии ионов цинка на организм растений и человека;
освоить методику изучения активности каталазы по методу А.Н.Баха и А.И.Опарина;
исследовать активность каталазы в соке моркови на контрольных и опытных делянках учебно – опытного и дачного участков;
определить среднее значение активности каталазы у опытных образцов, взятых с учебно-опытного и дачного участке.
Гипотеза:
Из научной литературы нам стало известно о том, что ионы цинка способствуют повышению активности каталазы и положительно сказываются на урожайности сельскохозяйственной продукции. Мы считаем, что в данном вопросе ученые пришли к правильному выводу.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Глава 1.
2.1. Понятие о ферментах.
Ферменты – это биологически активные вещества, ускоряющие протекание биохимических реакций.
Все ферменты, как правило, катализируют только одну вполне определенную реакцию. Все ферменты обладают избирательностью действия на соединения, превращение которых они катализируют. Скорость ферментативной реакции определяется присутствием в среде ингибиторов и активаторов, среди которых могут быть как посторонние для организма вещества, так и природные продукты обмена.
Активаторами  называют вещества, увеличивающие каталитическую активность ферментов. Среди активаторов встречаются самые разнообразные вещества. Особенно часто роль активаторов ферментов выполняют ионы металлов: калия, кальция, магния, цинка, меди, железа, марганца, кобальта, а из анионов – хлорa. [2].
О ферментах люди узнали давно. Еще в начале прошлого века в Петербурге К. С. Кирхгоф выяснил, что проросший ячмень способен превращать полисахарид крахмал в дисахарид мальтозу, а экстракт дрожжей расщеплял свекловичный сахар на моносахариды — глюкозу и фруктозу. Это были первые исследования в ферментологии. А практическое применение ферментативных процессов было известно с незапамятных времен. Это и сбраживание винограда, и закваска при приготовлении хлеба, и сыроварение, и многое другое. [1].
Основоположник микробиологии Л. Пастер утверждал, что деятельность ферментов определяется жизнью клетки. Если клетку разрушить, то прекратится и действие фермента.
В наши дни ферментология — это самостоятельная наука. Выделено и изучено около 2000 ферментов. Вклад в эту науку внесли советские ученые — наши современники А. Е. Браунштейн, В. Н. Орехович, В. А. Энгельгард, А. А. Покровский и др. [3].
2.2. Понятие о каталазе.
Каталаза — это фермент, являющийся катализатором в реакции разложения перекиси водорода, при которой образуются вода и молекулярный кислород: Н2О2 + Н2О2 = О2+ 2Н2О. Биологическое значение каталазы заключается именно в разложении перекиси водорода, которая образуется в клетках при воздействии ряда флавопротеиновых оксидаз, чем обеспечивается действенная защита клеточных структур от разрушения, которое осуществляет перекись водорода. [7].
Каталаза имеется в тканях растений, животных и человека, даже в в микроорганизмах, хотя у ряда анаэробных микроорганизмов этот фермент полностью отсутствует. В клетках каталаза содержится в пероксисомах — специальных органеллах.
Активность фермента очень высока: при 0 °С – 1 молекула катализатора разлагает за 1 секунду до 40 000 молекул Н2О2. [4].
Такая высокая скорость реакции необходима для удаления активного кислорода, чтобы предохранить компоненты клеток от окислительного действия.
Кроме каталазы пероксид водорода расщепляется также пероксидазой,
но этот фермент «работает» гораздо медленнее. В отличие от каталазы перкосидаза катализирует не только разложение пероксида водорода, но и другие реакции.
       В состав каталазы входит ион трехвалентного железа. Оптимальная величина рН для каталазы находится в интервале значений 6,0—8,0.
В растительных клетках, кроме каталазы и пероксидазы, содержатся и другие ферменты.
Таблица 1. Содержание ферментов в клетках растений
№ Растение Содержание ферментов
1 Свекла Из ферментов в свекле содержатся оксидаза, пероксидаза, инвертаза, фосфатаза, фосфорилаза, протеиназа, полипептидаза, участвующие в окислительно-восстановительных реакциях, осуществляющих распад сахарозы на глюкозу и фруктозу, способствующих гидролизу белковых веществ
2 Картофель Содержит в большом количестве фермент каталазу и другие ферменты
3 Капуста Содержит углеводы, жиры, сахара (глюкозу и фруктозу). Есть в ней и минеральные вещества – соли калия (до 375 мг/100 г) и фосфора (до 78мг/100г), кальций, марганец, магний, железо, йод, медь. А кроме этого в белокочанной капусте содержится клетчатка (1,5 %), фитонциды (естественные антибиотики), Ферменты лактоза, липаза, протеаза и другие.
4 Морковь Морковь содержит такие ферменты, как каталаза, пероксидаза, и др.
5 Лук репчатый Лук содержит большое количество полезных и биологически активных веществ: витамины Е, С, К, В, РР инулин, белки, ферменты, каротин, сапонины, минеральные соли, эфирное масло, алкалоиды.
2.3. Некоторые свойства перекиси водорода.
Перекись водорода — это бесцветная жидкость без запаха.
Точка замерзания перекиси -0,5 °C, температура кипения + 67 °C.Перекись водорода – сильный окислитель. Применяется  как дезинфицирующее средство, которым можно обрабатывать царапины, ссадины, раны. Также перекись используют в косметических целях, например, для окраски и обесцвечивания волос, для чистки и отбеливания лица.
2.4. Положительное влияние перекиси водорода на организм человека.
Перекись водорода, будучи мощным окислителем, играет значительную роль в процессе очистки самих клеток от токсинов и шлаков.
Участие перекиси водорода в обменных процессах организма:
насыщение тканей кислородом;
образование некоторых жизненно важных витаминов, в том числе, витамина С;
поддержание терморегуляции;
доставка кальция клеткам головного мозга;
способствует переходу сахара из плазмы крови в клетки без помощи инсулина;
уничтожение грибковых, паразитарных и вирусных инфекций в организме;
стимулирование работы нервной системы;
окисление токсических веществ – как попавших в организм извне, так и являющихся продуктами жизнедеятельности организма;
воздействует на систему крови. Лейкоциты и гранулоциты самостоятельно вырабатывают перекись водорода: они используют ее способность выделять атомарный кислород, как свое самое мощное оружие в борьбе с любой инфекцией.
В организме перекись водорода образуется клетками иммунной системы из воды и молекулярного кислорода:
2Н20 + 02=2Н202.
2.5. Отрицательное влияние перекиси водорода на организм человека.
Перекись водорода – сильный окислитель, способный окислять вещества до образования свободных радикалов.
Свободные радикалы - это аномальные молекулы, имеющие неспаренный электрон на последнем энергетическом уровне, который делает их крайне нестабильными. В этом состоянии свободные радикалы ловят уязвимые протеины, ферменты, липиды и даже целые клетки. Они стремятся забрать недостающий электрон у одной из молекул клетки организма. Если это происходит, нарушается внутриклеточный бaлaнс, происходит моментальная цепная реакция, и в ослабленную клетку проникают миллиарды новых разрушителей здоровья – свободных радикалов. Особенно активизируются свободные радикалы при воздействии солнечного ультрафиолетового излучения. Зaбирая электрон у молекулы, они инактивируют клетки, тем самым нарушая хрупкий химический баланс.
Множество болезненных состояний (хронические заболевания, стресс, действие радиации, процесс старения и др.) протекают в организме с образованием свободных радикалов (продуктов неполного восстановления кислорода). Их избыток ведет к окислению липидов — основы клеточных мембран — и, в результате, к нарушению функций мембран клеток нашего организма, к нарушению здоровья и преждевременному старению. [7].
Чтобы связать свободные радикалы, применяются антиоксиданты.
Антиоксиданты - это соединения, защищающие клетку (мембрану клетки) от вредных эффектов или реакций, которые могут вызвать избыточное окисление в организме. Они защищают клетку от внутренних и внешних токсических воздействий; это особенно важно для интенсивно функционирующих систем, таких как, например, сердечно-сосудистая система. Это специфическая группа химических веществ рaзличного строения, обладающая одним общим свойством – способностью связывать свободные радикалы.
Антиоксидантной активностью обладает фермент каталаза.
2.6.   Значение цинка для организма человека.    
Цинк участвует в росте новых клеток, включая производство и восстановление ДНК и РНК. Способствует заживлению ран и стимулируют иммунную систему.
Установлено, что добавки с цинком сокращают восстановительный период на 40%. Выздоровление пациентов с язвой желудка, принимавших цинк, заняло одну треть времени в сравнении с теми, кто не получал цинк. 
Цинк называют микроэлементом молодости. Без цинка невозможен правильный обмен веществ, так как он входит в состав всех ферментов, гормонов и витаминов, а значит, влияет на состояние организма на клеточном уровне. Особенно много цинка содержится в морепродуктах.
В обычном пищевом рационе современного человека содержится около 11 – 13 мг цинка, из которых всасывается в кишечнике всего 5 – 6 мг. Выводится цинк в основном с калом, но значительная часть его теряется с потом и немного – с мочой. Поэтому при поносах и повышенной потливости (например, в жару) организм испытывает повышенную потребность в цинке.
Токсичность цинка невелика, при введении его в избытке он не кумулируется, а выводится.
В литературе имеются отдельные сообщения о токсическом влиянии цинка. Зарегистрировано смертельное отравление при приеме внутрь 45 г сульфата цинка.
2.7.   Значение цинка для растительного организма.   
В среднем в растениях обнаруживается 0,0003% цинка. Растения, развивающиеся в условиях недостаточности цинка, бедны хлорофиллом; напротив, листья, богатые хлорофиллом, содержат максимальные количества цинка.
Под влиянием цинка происходит увеличение содержания витамина С, каротина, углеводов и белков в ряде видов растений, цинк усиливает рост корневой системы и положительно сказывается на морозоустойчивости, а также жаро-, засухо- и солеустойчивости растений. Соединения цинка имеют большое значение для процессов плодоношения.
Однако  следует  помнить,  что  в  больших  количествах  цинк  ведёт  себя  как  тяжёлый  металл  и  может  тормозить  процессы  роста  и  развития  растений.  В  связи  с  этим  исследования  по  данной  теме  необходимо  продолжить  для  определения  оптимальной  концентрации  сульфата  цинка  на  различных  этапах  развития  ромашки  лекарственной  для  максимального  роста  и  развития  растения. [7].
2.8. Биологические особенности моркови столовая.
Морко́вь — род растений семейства Зонтичные.
Морковь — двулетнее растение, в первый год жизни образует розетку листьев и корнеплод, во второй год жизни — семенной куст и семена.
Морковь богата углеводами (до 10-20 мг%) и каротином (до 20-25 мг%). Эта культура содержит витамины С, В, В, В, Е, Р, РР. Для удовлетворения взрослого человека в суточной потребности витамина А достаточно 80-100 г моркови. Морковь служит сырьем для получения каротина, а из ее семян выделяют даукарин – лечебное средство, применяемое при стенокардии. Обладая лечебными свойствами, морковь используется при малокровии, содержит глистогонные вещества, снижает кислотность желудочного сока, обладает бактерицидными свойствами.
Морковь относится к холодостойким растениям. Её семена начинают прорастать при температуре +4…+5°С. Однако при такой температуре прорастание семян длится 15-20 дней. С повышением температуры до +20…+22°С прорастание семян ускоряется, и заканчивается через 8-10 дней.
Наиболее интенсивный рост корня и листьев моркови происходит при прогревании почвы до +15…+19°С. Для формирования и нарастания корнеплода оптимальной является температура воздуха около +20…22°С, а для роста листьев + 23…25°С. Колебания температуры воздуха более сильно влияют на рост листьев, чем на рост корней.
Морковь относится к растениям длинного дня.
Морковь в сравнении с другими корнеплодными растениями является наиболее засухоустойчивым растением. Однако для нормального роста и развития она нуждается в беспрерывном обеспечении влагой.
Морковь лучше растет и развивается на легких суглинистых и супесчаных почвах, а также на торфяниках, хуже - на тяжелых глинистых, с неглубоким пахотным слоем. При выращивании на достаточно рыхлых почвах получаются корнеплоды правильной формы, с характерными для сорта признаками. На уплотненных и переувлажненных землях корнеплоды приобретают уродливую форму и загнивают.
Оптимальная реакция почвенной среды (кислотность почвы) рН = 6,0-7,0.
2.9. Особенности сорта моркови «Осенний король»
Сорт является лучшим представителем поздних корнеплодов. Корнеплоды вырастают довольно крупными – до 220 граммов каждый. При этом мякоть и сердцевина остаются очень нежными и сочными.
2.10. Характеристика микроудобрения Сульфат цинка.
Сульфат цинка  (цинк сернокислый) – микроудобрение, предназначенное для внекорневой подкормки сельскохозяйственных культур в период вегетации, содержание цинка 18—22%. Применение цинка сернокислого позволяет сократить сроки созревания плодов, повысить урожайность и увеличить содержание сахаров и витаминов в плодах.
Микроэлемент цинк необходим растениям в течение всей жизни, особенно в начале их развития и в период плодоношения. При недостатке цинка у растений наблюдается мелколиственность, на пораженных ветках плодов или не бывает, или они мелкие и неправильной формы. Цинк сернокислый применяется для цветочных, плодовых, ягодных и овощных культур.
В отличие от прочих микроудобрений, цинковые удобрения используют только для некорневой подкормки и обработки семян перед посевом, в почву заделывать их не рекомендуется. [7].
2.11. Характеристика внекорневой подкормки.
При внекорневой подкормке овощных растений удобрения не вносят в почву, а опрыскивают листья, цветки и завязи растений раствором питательных веществ. Ценность внекорневой подкормки состоит в том, что она обеспечивает дополнительное питание растения теми веществами, которые необходимы ему в данный момент. Практика и опыт показывают, что этот агроприем увеличивает урожай картофеля и овощей и повышает их качество.
При внесении подкормки в почву часть питательных веществ может не усваиваться корнями растений. 
Внекорневую подкормку овощных растений нельзя производить в дождливую погоду, так как раствор не попадает в ткани листьев и смывается с растения. Проводить ее лучше после дождя, утром, когда листья влажные, или вечером, когда жара спадает и испарение замедляется, а в погожие дни — в утренние и вечерние часы по росе.
2.12. Правила проведения внекорневой подкормки растений.
Обязательно придерживаться рекомендаций по концентрации питательного раствора, иначе можно нанести растению непоправимый вред. Концентрация растворов при внекорневой подкормке всегда значительно ниже, чем при корневых подкормках! 
Питательный раствор должен быть распылен до туманообразного состояния, капельки должны покрывать листья, не стекая с них. 
Раствор обязательно должен попадать на нижнюю сторону листа, где находятся устьица, через которые питательные вещества и попадают в растение. 
Опрыскивание лучше проводить поздно вечером, по сухим листьям, чтобы раствор лучше впитался в них.
Растения усваивают все, что попадает на листья и стебли, даже то, что в них есть в достатке. Поэтому к внекорневым подкормкам нужно подходить осторожно, чтобы растение не получило избыток какого-нибудь микроэлемента и "не отравилось". Если есть сомнения, лучше провести сначала пробное опрыскивание на 2-3х растениях. Результат будет виден через пару дней. [7].
Глава 2.
2.13. Подготовка почвы под посев свеклы и моркови.
Весной почву перекопали вместе с перегноем. Перед посевом моркови почву прорыхлили граблями. Ширину междурядий установили 45 см. Растения в ряду разместили на расстоянии 7—8 см друг от друга. Расход семян на 1 кв. м составил 12—14 г. Почва тяжелая, поэтому  семена заделали на глубину 2—3 см. Посев моркови произвели 12 мая во влажную почву, после поливки.
Выращивание моркови столовой
Уход за морковью в вегетационный период заключался в прореживании всходов и рыхлении почвы. Прореживание проводили 2 раза. После последней прорывки расстояние в ряду между растениями стало 15 см. При каждой прорывке попутно удаляли сорняки. Почву рыхлили.
Таблица 1. План выращивания столовой свеклы.
Основные работы Время выполнения работы
Предпосевная обработка почвы 10 мая
Посев 12 мая
Глубина заделки семян 2-3 см.
Полив Обильно, по мере необходимости
Рыхление Регулярное в течение лета до уборки урожая
Прополка По мере появления сорняков
Прореживание первое После появления второго настоящего листа. Расстояние между растениями 2-3 см. 4 июня
Прореживание второе После появления 4-го настоящего листа. Расстояние между растениями 6-10 см.
20 июня.
Уборка урожая Методика проведения опыта
Нами был проведен опыт на пришкольном учебно-опытном участке МОУ «Мятлевская средняя общеобразовательная школа имени народного учителя А.Ф. Иванова» Износковского района Калужской области и на личном дачном участке.
Почва на пришкольном участке суглинистая с примесью песка. Поверхность участка ровная, освещенная. Кислотность почвы - 5,57. В этот год был внесен перегной. Почва учебно - участка суглинистая с примесью песка. Перегной вносился весной 2015 года. Почва на дачном участке суглинистая без примесей. Перегной вносили весной 2015 года.
Плотность посадки растений: на 1 м2 – 20 растений свеклы столовой и 35 растений моркови столовой.
Опрыскивание листьев проводилось в вечернее время. Нижняя сторона листа опрыскивалась в большей степени. Первая подкормка проводится 10 июля – вначале формирования корнеплодов, вторая - 10 августа – при усиленном формировании корнеплодов.
Ионы цинка в малых концентрациях в растении повысят активность каталазы. При большом содержании ионов активность каталазы падает.
Полив и опрыскивание производили вечером. На опытных делянках каждое растение до внесения раствора сульфата цинка поливали чистой водой, следом опрыскивали раствором удобрения.
Норма внесения для внекорневых подкормок, составляет 10 литров воды на 10 гр сульфата цинка, опрыскивают растения на площади 100 м2.
Схема опыта:
1 вариант – контроль – опрыскивание чистой водой
2 вариант – опыт – растение опрыскивали раствором сульфата цинка.
Методика приготовления раствора сульфата цинка, применяемого для внекорневой подкормки.
Для приготовления раствора микроудобрения мы взяли 5 г сульфата цинка и растворили его в 10 л воды. Затем проводили внекорневую подкормку из расчета 1л раствора на 10 м2. На 1 м2 было затрачено 100 мл раствора. [6].
2. 17. Методика определения активности каталазы по методу
А.Н.Баха и А.И. Опарина. [1].
Оборудование и реактивы: бюретки прямые с краном на 50 мл ( 2 шт.), пипетки с одной меткой на 5, 20 и 25 мл, цилиндры измерительные с носиком на 10 и 25 мл, колба мерная на 100 мл, колбы конические на 200 мл, ступка фарфоровая с наружным диаметром 110 мм, песок кварцевый, свежий растительный материал (морковь столовая), перманганат калия (0,1 н), серная кислота 10% - ная, карбонат кальция, пероксид водорода (0,1 н).
2 г сырой моркови растираем с кварцевым песком в ступке, постепенно добавляя 2-3мл воды. Для уменьшения кислой реакции добавляем на кончике шпателя карбонат кальция до прекращения выделения углекислого газа. Растертую массу количественно переносим в мерную колбу и доводим водой до 100 мл. Смесь оставляем стоять в течение 30 минут, после чего фильтруем. В коническую колбу на 200 мл берем пипеткой 25 мл 0,1 н раствора пероксида водорода и добавляем туда же пипеткой 20 мл вытяжки фермента. Через 30 минут действие фермента прекращаем прибавлением 5 мл 10% раствора серной кислоты и титруем смесь 0,1 н раствором перманганата калия (до образования устойчивого в течение примерно 1 мин. розового окрашивания). Отмечаем количество миллилитров раствора перманганата калия, пошедшего на титрование оставшегося пероксида водорода. Одновременно ставят образцы с инактивированным нагреванием на водяную баню для кипения в течение 5 минут ферментным раствором (20 мл). К этому раствору после охлаждения добавляли 25 мл 0,1 н. раствора пероксида водорода. Смесь оставили стоять на 30 мин., после чего добавили 5 мл. 10% - ного раствора серной кислоты и титровали 0,1 н. раствором перманганата калия. Отмечали количество мл. перманганата калия, пошедшего на титрование всего количества пероксида водорода. По разности между опытным и контрольным титрованием находили количество перманганата, эквивалентное количеству разложенного ферментом пероксида водорода.
Расчет количества пероксида водорода, разложенного ферментом, вели в соответствии с уравнением реакции:
Согласно которому 1 мл 0,1 н. раствора перманганата калия соответствует 1,7 мг пероксида водорода. 1,7 – коэффициент пересчета. (Приложение)
Примеры расчетов:
Рассчитаем активность каталазы в контрольных и опытных образцах по методике А.Н.Баха и А.И. Опарина.
1.Определим активность каталазы в 1 повторности опыта:
Находим разницу объемов перманганата кипяченой и некипяченой проб, пошедшего на титрование Δ V = 1,1-0,5 =0,6 * 1,7=1,02
Находим массу пероксида, которая разложится за 30 минут: 1,02 * 100/20 * 2 = 2,55 мг – масса пероксида, которая разложится за 30 минут.
Определяем массу пероксида, которая разложится за 1 минуту: 2,55/30=0,085 мг
Определяем активность каталазы: (0,085/0,034) * 100 = 250 Е (Е – активность каталазы)
2.Определим активность каталазы во 2 повторности опыта:
Находим разницу объемов перманганата кипяченой и некипяченой проб, пошедшего на титрование Δ V = 0,5 - 0,2 =0,3 * 1,7=0,51
Находим массу пероксида, которая разложится за 30 минут: 0,51 * 100/20 * 2 = 1,275 мг – масса пероксида, которая разложится за 30 минут.
Определяем массу пероксида, которая разложится за 1 минуту: 1,275/30=0,0425 мг
Определяем активность каталазы: (0,0425/0,034) * 100 = 125 Е (Е – активность каталазы)
3.Определим активность каталазы в 3 повторности опыта:
Находим разницу объемов перманганата кипяченой и некипяченой проб, пошедшего на титрование Δ V = 0,7 - 0,3 =0,4 * 1,7=0,68
Находим массу пероксида, которая разложится за 30 минут: 0,68 * 100/20 * 2 = 1,7 мг – масса пероксида, которая разложится за 30 минут.
Определяем массу пероксида, которая разложится за 1 минуту: 1,7/30=0,057 мг
Определяем активность каталазы: (0,057/0,034) * 100 = 168 Е (Е – активность каталазы)
4.Определим активность каталазы в 1 повторности контроля:
Находим разницу объемов перманганата кипяченой и некипяченой проб, пошедшего на титрование Δ V = 0,5 – 0,4=0,1 * 1,7=0,17
Находим массу пероксида, которая разложится за 30 минут: 0,17 * 100/20 * 2 = 0,425 мг – масса пероксида, которая разложится за 30 минут.
Определяем массу пероксида, которая разложится за 1 минуту: 0,425/30=0,0142 мг
Определяем активность каталазы: (0,0142/0,034) * 100 = 42 Е (Е – активность каталазы)
5.Определим активность каталазы во 2 повторности контроля:
Находим разницу объемов перманганата кипяченой и некипяченой проб, пошедшего на титрование Δ V = 0,3 – 0,1=0,2 * 1,7=0,34
Находим массу пероксида, которая разложится за 30 минут: 0,34 * 100/20 * 2 = 0,85 мг – масса пероксида, которая разложится за 30 минут.
Определяем массу пероксида, которая разложится за 1 минуту: 0,85/30=0,028 мг
Определяем активность каталазы: (0,028/0,034) * 100 = 83 Е (Е – активность каталазы)
6.Определим активность каталазы в 3 повторности контроля:
Находим разницу объемов перманганата кипяченой и некипяченой проб, пошедшего на титрование Δ V = 0,2 – 0,1=0,1 * 1,7=0,17
Находим массу пероксида, которая разложится за 30 минут: 0,17 * 100/20 * 2 = 0,425 мг – масса пероксида, которая разложится за 30 минут.
Определяем массу пероксида, которая разложится за 1 минуту: 0,425/30=0,0142 мг
Определяем активность каталазы: (0,0142/0,034) * 100 = 42 Е (Е – активность каталазы)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В процессе проведенного исследования мы изучили теоретический материал о значении и функциях фермента каталазы. Провели эксперимент, подтверждающий зависимость активности каталазы в растении от содержания в нем ионов цинка.
Нами была освоена методика применения внекорневой подкормки растений и приготовления раствора микроудобрения Сульфат цинка и методика определения каталазы по методу А.Н.Баха и А.И. Опарина.
Проведенные исследования показывают, что активность каталазы у опытных образцов пришкольного и дачного участков выше, чем у контрольных. Значит, ионы цинка повышают активность каталазы. (Приложение)
На дачном участке средняя активность каталазы выше, т. к. почва более богата питательными веществами. (Приложение)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Королюк М.А., Иванова Л.И., Майорова Н.О., Токарев В.Е. Метод определения активности каталазы // Лабораторное дело. 1988. №1.
Краткая химическая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1963.
Михлин Д.М. Биохимия клеточного дыхания. М.: АН СССР, 1960.
Березин И.В., Савин Ю.В.. Основы биохимии. Уч.пособие. 1990 год. 
Северин С.Е., Алейникова Т.Л., Осипов Е.В., Силаева С.А. Биологическая химия,2015
Сайты сети Интернет:
http://earthpapers.net/vliyanie-nekornevyh-podkormok-mikroelementami-na-urozhay-i-kachestvo-korneplodov-saharnoy-svekly-v-usloviyah-lesostepi-ts#ixzz3huus7NNHПРИЛОЖЕНИЯ
Таблица 2. Объем (в мл.) раствора перманганата калия, пошедшего на титрование кипяченой и некипяченой проб сока моркови выращенной на пришкольном участке.
Кипяченая проба Некипяченая проба
Опыт (повторность 1) – 1,1 мл
Опыт (повторность 2) -0,5 мл
Опыт (повторность 3) – 0,7 мл
Контроль (повторность 1) – 0,5 мл.
Контроль (повторность 2) - 0,3 мл
Контроль (повторность 3) - 0,2 мл Опыт (повторность 1) – 0,5 мл
Опыт (повторность 2) -0,2 мл
Опыт (повторность 3) – 0,3 мл
Контроль (повторность 1) – 0,4 мл
Контроль (повторность 2) – 0,1 мл
Контроль (повторность 3) - 0,1 мл
Таблица 3. Объем (в мл.) раствора перманганата калия, пошедшего на титрование кипяченой и некипяченой проб сока моркови выращенной на дачном участке.
Кипяченая проба Некипяченая проба
Опыт (повторность 1) – 1,3 мл
Опыт (повторность 2) -0,9 мл
Опыт (повторность 3) – 0,7 мл
Контроль (повторность 1) – 0,5 мл.
Контроль (повторность 2) - 0,5 мл
Контроль (повторность 3) - 0,3 мл Опыт (повторность 1) – 0,6 мл
Опыт (повторность 2) -0,4 мл
Опыт (повторность 3) – 0,4 мл
Контроль (повторность 1) – 0,3 мл
Контроль (повторность 2) – 0,3 мл
Контроль (повторность 3) - 0,2 мл
Таблица 4. Сравнение активности каталазы в контрольных и опытных образцах учебно – опытного участка.
Вариант опыта Значение активности каталазы
Опыт (повторность 1) 250 Е
Опыт (повторность 2) 125 Е
Опыт (повторность 3) 168 Е
Контроль (повторность 1) 42 Е
Контроль (повторность 2) 83 Е
Контроль (повторность 3) 42 Е
Диаграмма 1. «Сравнение активности каталазы в контрольных и опытных образцах учебно – опытного участка».

Таблица 5. Сравнение активности каталазы в контрольных и опытных образцах дачного участка.
Вариант опыта Значение активности каталазы
Опыт (повторность 1) 292 Е
Опыт (повторность 2) 208 Е
Опыт (повторность 3)
125 Е
Контроль (повторность 1)
83 Е
Контроль (повторность 2)
83 Е
Контроль (повторность 3) 42 Е
Диаграмма 2. «Сравнение активности каталазы в контрольных и опытных образцах дачного участка».

Таблица 6. «Средняя активность каталазы опытных образцов учебно – опытного и дачного участков».
Учебно – опытный участок Дачный участок
181 Е 208 Е