Enzymatischer Abbau von Harnstoff

Messwerterfassung mit dem Computer

Grundlagen:

Urease kommt in vielen Pflanzen, Schimmelpilzen und Bodenbakterien vor. Der Ammoniakgeruch von Gülle hat seinen Grund im bakteriellen, enzymatischen Harnstoffabbau nach folgenden Reaktionen:

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 CO₂ + 2 NH₃ + 2 H₂O ⇌ 2 NH₄⁺ + HCO₃^- + OH^-

Der Verlauf des Harnstoffabbaus kann durch die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit der Lösung verfolgt werden.

Aufgaben:

1. Führen Sie den Versuch durch und protokollieren Sie die Beobachtungen.
2. Was schließen Sie aus den Versuchsergebnissen?
3. Stellen Sie Ihre Ergebnisse und Erkenntnisse dem Plenum vor.

Materialien:

20-ml-Schnappdeckelglas, Rührfisch, Magnetstab, Stativmaterial, Magnetrührer, Leitfähigkeitsmesszelle, Messwandler (z.B. ALL-CHEM-MISST), Computer mit geeigneter Software (z.B. Uni-Mess-Light vom "AK-Computer"), Drucker, 2-ml- und 10-ml-Pipette, Pipettierhilfe, 100-ml-Becherglas (zum Spülen der Messzelle).

Bei Messung der Temperaturabhängigkeit der Enzymaktivität (siehe Hinweis): Kristallisierschale für Wasserbad, Kontaktthermometer.

Harnstoff-Lösung (w = 2 %), Urease-Suspension (w = 0,1 %), dest. Wasser.

Versuchsaufbau:

PC und Leitfähigkeitsmessfühler mit Meßwandler verbinden. Messfühler so an einem Stativ befestigen, dass die Elektroden vollständig in die vorgelegten Lösungen eintauchen.

Voreinstellungen am ALL-CHEM-MISST:

• Leitfähigkeitsmesszelle anschließen und Messbereich 200 µS und PC einstellen
• Messgröße: Leitfähigkeit
• Wandler / Kanal: ACM L 2 mS
• Darstellung: Grafik- und Digitalanzeige
• X-Achse: Zeit, Zeitintervall: 1 s, x-Bereichsobergrenze: 300 s
• Y-Achse: Leitwert, Einheit: mS
• Y-Bereichsobergrenze: 2
• Y-Nachkommastellen: 3

Durchführung:

• Pipettieren Sie 10 mL Harnstofflösung in das Schnappdeckelglas mit Rührfisch.
• Schalten Sie dann den Magnetrührer ein und prüfen die Leitfähigkeit mit dem Leitfähigkeitsprüfer. Der Computer zeigt die Leitfähigkeit digital in mS (Millisiemens) an.
• Wenn die Leitfähigkeit konstant bleibt, geben Sie 2 mL Urease-Suspension zu und klicken mit der Maustaste das grüne Feld "Start" an.
• Die Änderung der Leitfähigkeit wird sowohl grafisch in einem Diagramm als auch digital auf dem Monitor aufgezeichnet. Klicken Sie nach Ablauf der Messzeit von 300 s mit der Maustaste das Feld "beenden" an.
• Daten speichern
• Falls Ausdruck gewünscht: à Extras (UNI-AUS mit Werten starten) à Daten aus der Zwischenablage anklicken à "Werte aus der Zwischenablage geholt" à OK à Druckersymbol
• Gehen Sie mit der Maustaste auf die Symbolleiste und klicken Sie unter "Messen" "Messreihe aufnehmen" an.
• Spülen Sie die Leitfähigkeitsmesszelle mit dest. Wasser, damit sie für den nächsten Versuch einsatzbereit ist.

Hinweis:

Der Versuch kann bei verschiedenen Temperaturen (40 °C, 60 °C, 80 °C, 100 °C) wiederholt werden.