キーコンセプト
生物学
生化学
酵素
生理学
化学
はじめに
あなたが食べるすべての食べ物がどのように消化されるか疑問に思ったことはありますか？ それはあなたの食べ物を分解するあなたの胃の中の酸だけではありません—酵素と呼ばれるあなたの体の多くの小さな分子もそれを助けます。 酵素は、あなたの胃の中の食物の消化などの化学反応を促進する特別なタイプのタンパク質です。, 実際、あなたの体には何千もの異なる酵素があり、あなたを健康で活発に保つために休みなく働いています。 この科学活動では、カタラーゼと呼ばれるこれらの酵素のいずれかを調査し、体を損傷から守るのにどのように役立つかを調べます。
背景
酵素は私たちの生存に不可欠です。 私達の細胞によってなされるこれらの蛋白質は触媒として作用する私達の体の化学薬品の変形を助ける。, 触媒は、反応を開始させ、それ以外の場合は全く起こらないかもしれない反応の速度を上げることによって、より速く起こらせるか、または寿命を維持するには時間がかかりすぎる。 しかし、触媒は反応自体に関与しません—それでは、これはどのように機能しますか？ それぞれの化学反応は、それを実現するために最小限のエネルギーを必要とします。 このエネルギーを活性化エネルギーと呼ぶ。 反応の活性化エネルギーが低いほど、それはより速く起こる。 活性化エネルギーが高すぎる場合、反応は起こらない。,
酵素は、その反応物質（反応を行う化学物質）と相互作用することによって化学反応の活性化エネルギーを低下させる能力を有する。 各酵素は、反応が起こる場所である活性部位を有する。 これらのサイトは、特殊ポケットで結合する化学分子。 酵素が反応する化合物または分子は、それらの基質と呼ばれる。 酵素ポケットは、一つのキーだけが特定のロックに収まるように、一つの特定の基質だけがそれに結合することができるように特別な形状を有する。, 分子が酵素に結合すると、化学反応が起こる。 次いで、反応生成物がポケットから放出され、酵素は別の基質分子で再び開始する準備ができている。
カタラーゼは、酸素にさらされているほぼすべての生物に存在する非常に一般的な酵素です。 生きている細胞におけるカタラーゼの目的は、体内の細胞または他の分子が酸化化合物と接触するときに起こり得る酸化的損傷からそれらを保護 この損傷は、あなたの細胞内で起こって反応の自然な結果です。, 反応は、過酸化水素などの副産物を含めることができます,体に有害なことができます,ちょうど素敵な焚き火の副産物は、あなたが咳やあなたの目を刺すことができます不要な煙をすることができますどのように. このような損傷を防ぐために、カタラーゼ酵素は、過酸化水素（H2O2）を無害な水と酸素に分解することによってこれらの化合物を取り除くのに役立ち あなたは、アクションで触媒酵素を見たいですか？ この活動では、酵母からのカタラーゼの助けを借りて過酸化水素を武装解除します。,または保護メガネ
準備
- ワンカップを取り、暖かい水道水の約半分のコップでドライイーストを溶かしてください。, 水はあまりにも暑いが、体温（37摂氏）に近いべきではありません。 溶解した酵母を少なくとも五分間休ませる。
- パーマネントマーカーを使用して、残りの四つのカップに一から四までラベルを付けます。
- すべてのラベル付きのカップに、皿の石鹸の小さじを追加します。この時点では、
- カップワンへの追加は行われません。
- 過酸化水素を使用する前に、目を保護するために安全ゴーグルを着用してください。 過酸化水素をこぼした場合は、濡れたペーパータオルできれいにしてください。 お肌につけた場合は、患部を多量の水ですすいでください。,
- カップ二つに、3パーセントの過酸化水素溶液の大さじを追加します。 過酸化水素のための新鮮なスプーンを使用してください。
- カップ三に、過酸化水素の二杯を追加します。
- カップ四に、過酸化水素の三杯を追加します。
- 必要に応じて、ラベル付けされた各カップに食品の色を一滴加えることができます。 （簡単に識別するために、それぞれに異なる色を選択することができます）
手順
- カップナンバーワンを取り、作業領域にあなたの前に置きます。, 新鮮な大さじで、溶解した酵母溶液の大さじをカップに加え、それをわずかに渦巻かせます。 酵母を加えた後はどうなりますか？ 反応が起こっているのを見ますか？
- あなたの前にカップナンバーツーを置き、再びカップに酵母溶液の大さじを追加します。 酵素を加えれば、カタラーゼは過酸化水素と反応するか。 反応生成物が形成されているのが見えますか？
- カップナンバースリーに酵母溶液の大さじを追加します。 あなたは同じ反応が起こっているのを見ますか？ カップナンバーツーと比較して結果が異なるか同じですか？,
- 最後に、カップ数四に酵母溶液の大さじ一つを追加します。 あなたの前の結果と比較される多かれ少なかれ反作用プロダクトを見るか。 違いを説明できますか？
- すべてのカップをあなたの前に横に置き、あなたの結果を観察してください。 酵素反応はすべてのカップで起こったのですか、それとも例外がありましたか？ 各カップの結果はどのように異なって見えますか？ なぜこれが当てはまると思いますか？
- さて、カップナンバーワンを取り、カップに3パーセントの過酸化水素の一つの追加の大さじを追加します。 溶液を混ぜるためにカップを少し旋回させます。, 今何が起こるの? あなたのすべての結果を見て、あなたはあなたのカップのカタラーゼ反応の制限要因は何だと思いますか？
- Extra：このアクティビティを繰り返しますが、今回はすべての反応に皿石鹸を追加しないでください。 皿の石鹸を取除けば何が異なっているか。 あなたはまだ泡の形成を見ていますか？
- Extra：これまでのところ、カタラーゼ反応に対する基質（H2O2）濃度の影響を観察してきました。 基質濃度を一定に保ちながら酵素の濃度を変えるとどうなりますか？, 過酸化水素の三杯に酵母溶液の異なる量を追加してみてください,一つのティースプーンで始まります あなたは何か違いを観察しますか、またはカタラーゼの濃度はあなたの反応に関係ありませんか？
- Extra：酵素の環境条件が変わったらどうなりますか？ カタラーゼ反応を繰り返しますが、今回は酢（酸）や重曹（塩基）を加えてpHなどの条件を変えたり、溶液をマイクロ波で加熱して反応温度を変えたりします。 どの条件がカタラーゼ反応に最適であるかを特定できますか？, カタラーゼ活性を排除する条件はありますか？ li>
- 余分な：あなたはこの活動に使用できるカタラーゼ酵素の他のソースを見つけることができますか？ など、他の生物、植物体や細胞を含むカタラーゼおよび使ってみれのお反応を行います。 彼らは酵母だけでなく、働くのですか？
観測と結果
この活動では、おそらくたくさんの泡と泡が見られました。 泡が現れたのは何ですか？ 酵素カタラーゼがその基質である過酸化水素と接触すると、それを水と酸素に分解し始めます。, 酸素は気体であるため、液体から逃げたいと考えています。 しかし、あなたがすべてのあなたの溶液に加えた皿石鹸は、気泡を捕捉することができ、その結果、安定した泡が形成される。 溶液中に酵素および過酸化水素が存在する限り、反応は継続し、泡が生成される。 いったん両方の化合物の一方が枯渇すると、生成物の形成は停止する。 反応に皿石鹸を加えないと、泡が生成されますが、安定した泡が形成されません。,
過酸化水素が存在しない場合、カタラーゼは機能しないため、cup oneでは泡や泡の生成を見るべきではありませんでした。 過酸化水素が利用可能である場合にのみ、カタラーゼ反応は、おそらく他のカップで観察されたように行うことができます。 実際、カタラーゼ反応は基質濃度に依存する。 過剰な酵素があるが十分な基質がない場合、反応は基質の利用可能性によって制限される。, 溶液に過酸化水素を加えると、より多くの基質分子が酵素と衝突し、より多くの生成物を形成するため、反応速度が増加します。 結果はあなたの反作用のH2O2の量を増加すると同時にあなたのコップで作り出される泡の増加する量である。 あなたはカップワンに過酸化水素の別の大さじを追加したら、より多くの泡が生成されて見ている必要があります,これはカップ二つのように泡の同 しかし、ある時点で、酵素が飽和して制限要因になる基質濃度に達するでしょう。, この場合、再び反応をスピードアップするために酵素を追加する必要があります。
他の多くの因子が酵素の活性にも影響を及ぼす。 ほとんどの酵素は、最適な環境条件の下でのみ機能します。 PHまたは温度がこれらの条件からあまりにも多く逸脱すると、酵素反応が著しく遅くなるか、まったく機能しません。 あなたは、手順で余分な手順を行うときにそれに気づいたかもしれません。
Cleanup
すべての溶液をシンクに注ぎ、すべてのスプーンを暖かい水と皿の石鹸できれいにします。, 濡れたペーパータオルで作業エリアを拭き、水と石鹸で手を洗ってください。Duckstersから酵素、酵素：サイエンティフィックアメリカンからパンを焼く小さな分子、PDB-101からカタラーゼ、
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