Utforske Enzymer

sentrale begreper
Biologi
Biokjemi
Enzymer
Fysiologi
Kjemi

Innledning
Har du noen gang lurt på hvordan all maten som du spiser blir fordøyd? Det er ikke bare syre i magen som bryter ned maten—mange små molekyler i kroppen, kalles enzymer, hjelpe med det også. Enzymer er spesielle typer proteiner som øker hastigheten på kjemiske reaksjoner, for eksempel fordøyelse av mat i magen., Faktisk, det er tusenvis av forskjellige enzymer i kroppen som arbeider døgnet rundt for å holde deg sunn og aktiv. I denne science aktivitet du vil undersøke en av disse enzymer, kalles catalase, for å finne ut hvordan det bidrar til å beskytte kroppen din mot skader.

Bakgrunn
Enzymer er avgjørende for vår overlevelse. Disse proteinene, laget av våre celler, bidra til å transformere kjemikalier i kroppen vår, fungerer som en katalysator., En katalysator får reaksjoner i gang og gjør dem skje raskere, ved å øke satsen i en reaksjon som kanskje ellers ikke skje i det hele tatt, eller ville ta for lang tid å opprettholde livet. Imidlertid, en katalysator ikke ta del i reaksjonen i seg selv—så hvordan fungerer dette? Hver kjemisk reaksjon behov for et minimum av energi til å gjøre det skje. Denne energien kalles inhibitorer. Lavere aktivering energi av en reaksjon, jo raskere det tar plass. Hvis aktiveringen energi er for høy, reaksjon oppstår ikke.,

Enzymer har evnen til å redusere aktivering energi i en kjemisk reaksjon ved å samhandle med sine reaktantene (kjemikalier å gjøre å reagere). Hvert enzym har en aktiv området, som er der reaksjonen foregår. Disse nettstedene er like spesielle lommer som er i stand til å binde en kjemisk molekyl. Forbindelser eller molekyler enzymet reagerer med, kalles deres underlag. Enzymet lomme har en spesiell form, slik at bare én bestemt underlaget er i stand til å binde seg til det, akkurat som bare én nøkkel som passer til en bestemt lås., Når molekylet er bundet til enzymet, den kjemiske reaksjonen foregår. Deretter reaksjon produkter er lansert fra lommen, og enzymet er klar til å starte på igjen med en annen substrat molekyl.

Catalase er en svært vanlig enzym som er til stede i nesten alle organismer som er utsatt for oksygen. Formålet med catalase i levende celler er til å beskytte dem mot oksidative skader, som kan oppstå når cellene eller andre molekyler i kroppen kommer i kontakt med oksidativt forbindelser. Denne skaden er et naturlig resultat av reaksjoner som skjer inne i cellene dine., Reaksjonene kan omfatte produkter som hydrogenperoksid, som kan være skadelig for kroppen, akkurat som hvordan et biprodukt av et fint bål kan være uønsket røyken som gjør at du hoste eller svir i øynene. For å unngå slik skade, catalase enzymet hjelper til med å bli kvitt disse forbindelsene ved å bryte opp hydrogenperoksid (H2O2) i ufarlig vann og oksygen. Ønsker du å se katalysere enzym i aksjon? I denne aktiviteten vil du avvæpne hydrogen peroxide med hjelp av catalase fra gjær.,eller beskyttende briller

Forberedelse

• Ta en kopp og oppløse tørr gjær i om lag en halv kopp varmt vann fra springen., Vannet bør ikke være for varmt, men nær til kroppstemperatur (37 Grader). La den oppløste gjæren hvile i minst fem minutter.
• Bruk permanent markør til å merke de resterende fire kopper fra en til fire.
• Til alle de merkede kopper, legg en teskje av oppvaskmiddel.
• for Å cup en ingen ytterligere tilføyelser er gjort på dette punktet.
• Før du begynner å bruke hydrogen peroxide, ta på deg vernebriller for å beskytte øynene. I tilfelle du søler hydrogen peroxide, rengjør med et vått papirhåndkle. Hvis du får det på huden din, sørg for å skylle det berørte området med store mengder vann.,
• for Å cup to, legg en spiseskje av 3 prosent hydrogenperoksid løsning. Bruk en ny skje for hydrogen peroxide.
• for Å cup tre, tilsett to spiseskjeer av hydrogen peroxide.
• for Å cup fire, legge til tre spiseskjeer av hydrogen peroxide.
• du kan Eventuelt legge til en dråpe av mat farge til hver av merket kopper. (Du kan velge en annen farge for hver og en for enkel identifisering)

Prosedyre

• Ta med kopp nummer en, og plassere det foran deg på arbeidsområdet., Med en spiseskje fersk, legg en spiseskje av den oppløste gjæren løsning til cup og dreie den litt. Hva skjer når du legger gjær? Trenger du se en reaksjon skjer?
• Sted kopp nummer to i front av deg, og legg igjen en spiseskje av gjær løsning til cup. Når du legger til enzymet, gjør catalase reagere med hydrogen peroxide? Kan du se reaksjonen produkter blir dannet?
• Legg en spiseskje av gjær løsning for å cup nummer tre. Ser du den samme reaksjonen som finner sted? Er resultatet ulike eller samme sammenlignet med kopp nummer to?,
• til Slutt, legg en spiseskje av gjær løsning til kopp nummer fire. Ser du mer eller mindre reaksjon produkter i forhold til dine tidligere resultater? Kan du forklare forskjellen?
• Plassere alle fire kopper ved siden av hverandre foran deg og observere resultatet. Gjorde enzymatisk reaksjon finner sted i alle av kopper eller var det et unntak? Hvordan gjøre resultatene i hver kopp se annerledes? Hvorfor tror du dette er tilfelle?
• Nå, ta med kopp nummer én, og legge til en ekstra spiseskje 3 prosent hydrogenperoksid til cup. Virvel cup lett å blande løsning., Hva skjer nå? Se på alle dine resultater, hva tror du er den begrensende faktor for catalase reaksjon i kopper?
• Ekstra: Gjenta denne aktiviteten, men denne gangen du må ikke legge til oppvaskmiddel til alle reaksjoner. Hva er annerledes når du fjerner parabolen såpe? Har du fortsatt se skum dannelse?
• Ekstra: Så langt har du observert effekt av substrat (H2O2) konsentrasjon på catalase reaksjon. Hva skjer hvis du holde underlaget konsentrasjonen konstant, men endrer konsentrasjonen av enzymet?, Prøv å legge til forskjellige mengder gjær løsning til tre spiseskjeer av hydrogenperoksid, som starter med en teskje. Gjøre deg oppmerksom på eventuelle forskjeller, eller er det konsentrasjon av catalase ikke saken i din reaksjon?
• Ekstra: Hva skjer hvis de miljømessige betingelsene for enzymet er blitt endret? Gjenta catalase reaksjon, men denne gangen variere forhold som pH, ved å legge til eddik (en syre) eller bakepulver (base), eller endre reaksjon temperatur ved oppvarming løsningen i mikrobølgeovn. Kan du identifisere hvilke forhold som er optimale for catalase reaksjon?, Er det noen forhold som eliminere catalase aktivitet?
• Ekstra: Kan du finne andre kilder til catalase enzym som du kan bruke i denne aktiviteten? Forskning hva andre organismer, planter eller celler inneholder catalase og prøve å bruke disse for din reaksjon. Arbeidet de gjør, samt gjær?

Observasjoner og resultater
Du sannsynligvis så mye bobler og skum i denne aktiviteten. Hva som gjorde skum vises? Når enzymet catalase kommer i kontakt med sin substrat, hydrogen peroxide, det begynner å bryte det ned i vann og oksygen., Oksygen er en gass, og ønsker derfor å unnslippe væske. Men parabolen såpe som du har lagt til alle løsninger er i stand til å felle gassen bobler, noe som resulterer i dannelsen av et stabilt skum. Så lenge det er enzym og hydrogen peroxide til stede i løsningen, reaksjonen fortsetter og skum er produsert. Når en av begge forbindelser er utladet, produktet dannelse stopper. Hvis du ikke legger til oppvaskmiddel til reaksjon, vil du se bobler generert, men ingen stabilt skum dannelse.,

Hvis det ikke er noen hydrogen peroxide til stede, catalase ikke kan fungere, og det er derfor i cup-en bør du ikke ha sett noen boble eller skum produksjon. Bare når hydrogen peroxide er tilgjengelig, catalase reaksjon kan skje som du sannsynligvis observert i andre cuper. Faktisk, catalase reaksjonen er avhengig av underlaget konsentrasjon. Hvis du har et overskudd av enzymet, men ikke nok substrat, reaksjonen vil være begrenset av underlaget tilgjengelighet., Når du legger til mer hydrogen peroxide til løsning, reaksjonshastigheten øker mer substrat molekyler kan kollidere med enzymet, og danner mer av et produkt. Resultatet er en økende mengden av skum produsert i koppen som du øker mengden av H2O2 i din reaksjon. Du skulle ha sett mer skum som blir produsert når du har lagt til en annen spiseskje av hydrogen peroxide å cup, noe som skal ha resultert i en lignende mengde skum som i cup to. Men på et tidspunkt vil du nå et substrat konsentrasjon på som enzymet blir mettet og blir den begrensende faktor., I dette tilfellet må du legge til mer enzym for å øke hastigheten på reaksjonen igjen.

Mange andre faktorer som påvirker aktiviteten til enzymer som godt. De fleste enzymer fungerer bare under optimale forhold. Hvis pH-verdien eller temperaturen avviker fra vilkårene for mye, enzymet reaksjon bremser ned betydelig eller ikke fungere i det hele tatt. Du har kanskje lagt merke til at når du gjør den ekstra trinn i prosedyren.

Opprydding
Hell alle løsningene til vask og rens alle skjeer med varmt vann og oppvaskmiddel., Tørk av med en fuktig tørkepapir og vask hendene med vann og såpe.

Mer å utforske
Biologi for Barn; Enzymer, fra Ducksters
Enzymer: Den Lille Molekyler Som Bake Brød, fra Scientific American
Catalase, fra PDB-101
Enzym-Catalyzed Reaksjoner—Hva Påvirker Sine Priser? fra Vitenskap Kamerater
Leveren: å Hjelpe Enzymer Hjelpe Deg! fra Scientific American
Vitenskap Aktivitet for Alle Aldre! fra Vitenskap Kamerater

Denne aktiviteten er brakt til deg i samarbeid med Vitenskap Kamerater