enzimek feltárása

kulcsfogalmak
Biológia
Biokémia
enzimek
fiziológia
kémia

Bevezetés
Gondolkozott már azon, hogy az összes étel, amit eszik, emésztésre kerül? Ez nem csak a sav a gyomorban, hogy lebontja az élelmiszer—sok kis molekulák a szervezetben, az úgynevezett enzimek, segít, hogy túl. Az enzimek olyan speciális fehérjék, amelyek felgyorsítják a kémiai reakciókat, például az élelmiszer emésztését a gyomorban., Valójában több ezer különböző enzimek a szervezetben, hogy a munka éjjel-nappal, hogy tartsa meg az egészséges és aktív. Ebben a tudományos tevékenységben megvizsgálja az egyik ilyen enzimet, a katalázt, hogy megtudja, hogyan segít megvédeni a szervezetet a károsodástól.

háttér
az enzimek elengedhetetlenek a túléléshez. Ezek a sejtek által termelt fehérjék segítik a vegyi anyagok átalakítását a testünkben, katalizátorként működve., A katalizátor beindítja a reakciókat, és gyorsabbá teszi őket azáltal, hogy növeli a reakció sebességét, amely egyébként egyáltalán nem történhet meg, vagy túl sokáig tartana az élet fenntartásához. A katalizátor azonban nem vesz részt a reakcióban-tehát hogyan működik ez? Minden kémiai reakciónak minimális energiára van szüksége ahhoz, hogy ez megtörténjen. Ezt az energiát aktiválási energiának nevezik. Minél alacsonyabb a reakció aktiválási energiája, annál gyorsabban zajlik le. Ha az aktiválási energia túl magas, a reakció nem fordul elő.,

az enzimek képesek csökkenteni a kémiai reakció aktiválási energiáját azáltal, hogy kölcsönhatásba lépnek a reaktánsokkal (a reagálást végző vegyi anyagok). Minden enzimnek aktív helye van, ahol a reakció megtörténik. Ezek a helyek olyanok, mint a speciális zsebek, amelyek képesek megkötni egy kémiai molekulát. Az enzim által reakcióba lépő vegyületeket vagy molekulákat szubsztrátjaiknak nevezzük. Az enzimzsebnek különleges alakja van, így csak egy specifikus szubsztrát képes kötődni hozzá, csakúgy, mint csak egy kulcs illeszkedik egy adott zárba., Miután a molekula kötődik az enzimhez, a kémiai reakció megtörténik. Ezután a reakciótermékek felszabadulnak a zsebből, és az enzim készen áll arra, hogy újrakezdje egy másik szubsztrátmolekulával.

a kataláz egy nagyon gyakori enzim, amely szinte minden oxigénnek kitett szervezetben jelen van. Az élő sejtekben a kataláz célja, hogy megvédje őket az oxidatív károsodástól, ami akkor fordulhat elő, ha a test sejtjei vagy más molekulái érintkeznek oxidatív vegyületekkel. Ez a károsodás a sejtekben zajló reakciók természetes eredménye., A reakciók olyan melléktermékeket is tartalmazhatnak, mint például a hidrogén-peroxid, amely káros lehet a szervezetre, csakúgy, mint ahogyan egy szép máglya mellékterméke nem kívánt füst lehet, amely köhögést vagy csípést okoz a szemében. Az ilyen károsodások megelőzése érdekében a kataláz enzim segít megszabadulni ezektől a vegyületektől azáltal, hogy a hidrogén-peroxidot (H2O2) ártalmatlan vízre és oxigénre bontja. Szeretné látni a katalizáló enzim működését? Ebben a tevékenységben a hidrogén-peroxidot az élesztőből származó kataláz segítségével hatástalanítja.,vagy védő szemüveg

Elkészítési

• egy csészével, majd oldjuk fel a száraz élesztő kb. fél csésze meleg víz., A víz nem lehet túl meleg, de közel a testhőmérséklethez (37 Celsius). Hagyja az oldott élesztőt legalább öt percig pihenni.
• használja az állandó jelölőt a fennmaradó négy csésze egytől négyig történő címkézéséhez.
• az összes címkézett csészéhez adjunk hozzá egy teáskanál edényszappant.
• a cup one-hoz ezen a ponton nincs további kiegészítés.
• a hidrogén-peroxid használata előtt vegye fel a védőszemüveget a szem védelme érdekében. Ha hidrogén-peroxidot önt ki, tisztítsa meg nedves papírtörlővel. Ha a bőrére kerül, győződjön meg róla, hogy bő vízzel öblítse le az érintett területet.,
• a második pohárhoz adjunk hozzá egy evőkanál 3 százalékos hidrogén-peroxid oldatot. Használjon friss kanalat a hidrogén-peroxidhoz.
• a harmadik pohárhoz adjunk hozzá két evőkanál hidrogén-peroxidot.
• a negyedik pohárhoz adjunk hozzá három evőkanál hidrogén-peroxidot.
• opcionálisan hozzáadhat egy csepp élelmiszer-színt az egyes címkézett csészékhez. (A könnyű azonosításhoz mindegyikhez választhat egy másik színt)

eljárás

• vegye be az első poharat, majd helyezze el előtted a munkaterületen., Friss evőkanállal adjunk hozzá egy evőkanál oldott élesztőoldatot a csészéhez, majd kissé forgassuk. Mi történik az élesztő hozzáadása után? Látsz valami reakciót?
• helyezze a második poharat maga elé, majd ismét adjon hozzá egy evőkanál élesztőoldatot a csészéhez. Az enzim hozzáadása után a kataláz reagál a hidrogén-peroxiddal? Látja, hogy a reakciótermékek kialakulnak?
• adjunk hozzá egy evőkanál élesztőoldatot a harmadik pohárhoz. Látja, hogy ugyanaz a reakció zajlik? Az eredmény más vagy ugyanaz, mint a második csésze?,
• végül adjunk hozzá egy evőkanál élesztőoldatot a negyedik pohárhoz. Lát többé-kevésbé reakció termékek, mint a korábbi eredmények? Meg tudja magyarázni a különbséget?
• helyezze mind a négy csészét egymás mellé, és figyelje meg az eredményeket. Az enzimatikus reakció minden csészében megtörtént, vagy volt kivétel? Hogyan néznek ki az egyes csészék eredményei? Miért gondolod, hogy ez a helyzet?
• most vegye be az első csészét, majd adjon hozzá egy további evőkanál 3% hidrogén-peroxidot a csészéhez. Az oldat keveréséhez kissé forgassa el a csészét., Mi történik most? Az összes eredményt tekintve mit gondol, mi a korlátozó tényező a csészékben lévő kataláz reakcióhoz?
• Extra: ismételje meg ezt a tevékenységet, de ezúttal ne adjon hozzá mosogatószappant az összes reakcióhoz. Mi a különbség, ha eltávolítja az edény szappant? Még mindig látsz habképződést?
• Extra: eddig megfigyelte a szubsztrát (H2O2) koncentrációjának a katalázreakcióra gyakorolt hatását. Mi történik, ha a szubsztrát koncentrációját folyamatosan tartja, de megváltoztatja az enzim koncentrációját?, Próbáljon különböző mennyiségű élesztőoldatot hozzáadni három evőkanál hidrogén-peroxidhoz, kezdve egy teáskanállal. Megfigyel bármilyen különbséget, vagy a kataláz koncentrációja nem számít a reakcióban?
• Extra: mi történik, ha az enzim környezeti feltételei megváltoznak? Ismételje meg a katalázreakciót, de ezúttal változtasson olyan körülmények között, mint például a pH ecet (sav) vagy szódabikarbóna (bázis) hozzáadásával, vagy változtassa meg a reakció hőmérsékletét az oldat mikrohullámú melegítésével. Meg tudja határozni, hogy mely feltételek optimálisak a kataláz reakcióhoz?, Vannak olyan feltételek, amelyek kiküszöbölik a kataláz aktivitást?
• Extra: találhat más kataláz enzimforrásokat, amelyeket felhasználhat ebben a tevékenységben? Vizsgálja meg, hogy más szervezetek, növények vagy sejtek milyen katalázt tartalmaznak, és próbálja meg ezeket használni a reakciójához. Működnek olyan jól, mint az élesztő?

megfigyelések és eredmények
valószínűleg sok buborékot és habot látott ebben a tevékenységben. Mi okozta a hab megjelenését? Amikor az enzim kataláz érintkezésbe kerül a szubsztrátjával, a hidrogén-peroxiddal, elkezdi lebontani vízre és oxigénre., Az oxigén gáz, ezért el akar menekülni a folyadékból. Azonban az összes oldathoz hozzáadott edényszappan képes csapdába ejteni a gázbuborékokat, ami stabil hab képződését eredményezi. Amíg enzim és hidrogén-peroxid van jelen az oldatban, a reakció folytatódik és hab keletkezik. Miután mindkét vegyület egyike kimerült, a termékképződés leáll. Ha nem ad hozzá edényszappant a reakcióhoz, akkor buborékok keletkeznek, de nincs stabil habképződés.,

ha nincs jelen hidrogén-peroxid, a kataláz nem működik, ezért az egyik csészében nem kellett volna látnia buborék-vagy habtermelést. Csak akkor, ha hidrogén-peroxid áll rendelkezésre, a katalázreakció úgy történhet, ahogy valószínűleg a többi csészében megfigyelték. Valójában a kataláz reakció a szubsztrát koncentrációjától függ. Ha az enzim feleslegben van, de nincs elegendő szubsztrátja, a reakciót a szubsztrát rendelkezésre állása korlátozza., Ha több hidrogén-peroxidot ad hozzá az oldathoz, a reakciósebesség növekedni fog, mivel több szubsztrát molekula ütközhet az enzimmel, több terméket képezve. Az eredmény egyre nagyobb mennyiségű hab keletkezik a csészében, amikor növeli a H2O2 mennyiségét a reakcióban. Látnod kellett volna, hogy több hab keletkezik, miután újabb evőkanál hidrogén-peroxidot adtál az első csészéhez, amelynek hasonló mennyiségű habot kellett volna eredményeznie, mint a második pohárban. Azonban egy bizonyos ponton eléri a szubsztrát koncentrációt, amelynél az enzim telített lesz, és a korlátozó tényezővé válik., Ebben az esetben több enzimet kell hozzáadnia a reakció felgyorsításához.

sok más tényező is befolyásolja az enzimek aktivitását. A legtöbb enzim csak optimális környezeti feltételek mellett működik. Ha a pH vagy a hőmérséklet túlságosan eltér ezektől a körülményektől, az enzimreakció jelentősen lelassul, vagy egyáltalán nem működik. Lehet, hogy észrevette, hogy az eljárás további lépéseinek végrehajtásakor.

Tisztítás
öntse az összes oldatot a mosogatóba, és tisztítsa meg az összes kanálot meleg vízzel és mosogatószappannal., Törölje le a munkaterületet nedves papírtörlővel, majd mosson kezet vízzel és szappannal.

Több felfedezni
Biológia Gyerekeknek; Enzimek, a Ducksters
Enzimek: A Kis Molekulák, amelyek Kenyeret Sütni, a Scientific American
Kataláz, a PDB-101
Enzim-Katalizált Reakciók—Mi Befolyásolja Az árakat?, a tudományos haveroktól
a máj: az enzimek segítése segít!, a Scientific American
Tudományos tevékenység minden korosztály számára!, a Science Buddies

Ez a tevékenység hozta neked együttműködve Science Buddies