Explorarea Enzime

concepte-Cheie
Biologie
Biochimie
Enzime
Fiziologie
Chimie

Introducere
te-ai întrebat vreodată cum toate alimentele pe care le mananci este digerat? Nu numai acidul din stomac vă descompune mâncarea—multe molecule mici din corp, numite enzime, ajută și la asta. Enzimele sunt tipuri speciale de proteine care accelerează reacțiile chimice, cum ar fi digestia alimentelor în stomac., De fapt, există mii de enzime diferite în corpul dvs. care funcționează non-stop pentru a vă menține sănătoși și activi. În această activitate științifică veți investiga una dintre aceste enzime, numită catalază, pentru a afla cum vă ajută să vă protejați corpul de daune.enzimele de fundal sunt esențiale pentru supraviețuirea noastră. Aceste proteine, produse de celulele noastre, ajută la transformarea substanțelor chimice din corpul nostru, funcționând ca un catalizator., Un catalizator devine reacții început și le face să se întâmple mai repede, prin creșterea ratei de o reacție care altfel nu s-ar putea întâmpla la toate, sau ar dura prea mult timp pentru a susține viața. Cu toate acestea, un catalizator nu participă la reacția în sine—deci cum funcționează acest lucru? Fiecare reacție chimică are nevoie de o cantitate minimă de energie pentru a face acest lucru. Această energie se numește energie de activare. Cu cât energia de activare a unei reacții este mai mică, cu atât are loc mai repede. Dacă energia de activare este prea mare, reacția nu are loc.,enzimele au capacitatea de a reduce energia de activare a unei reacții chimice prin interacțiunea cu reactanții săi (substanțele chimice care reacționează). Fiecare enzimă are un situs activ, unde are loc reacția. Aceste site-uri sunt ca niște buzunare speciale care sunt capabile să lege o moleculă chimică. Compușii sau moleculele cu care reacționează enzima se numesc substraturi. Buzunarul enzimatic are o formă specială, astfel încât un singur substrat specific este capabil să se lege de acesta, la fel cum o singură cheie se potrivește într-o blocare specifică., Odată ce molecula este legată de enzimă, are loc reacția chimică. Apoi, produsele de reacție sunt eliberate din buzunar, iar enzima este gata să înceapă din nou cu o altă moleculă de substrat.catalaza este o enzimă foarte frecventă care este prezentă în aproape toate organismele expuse la oxigen. Scopul catalazei în celulele vii este de a le proteja de deteriorarea oxidativă, care poate apărea atunci când celulele sau alte molecule din organism intră în contact cu compușii oxidativi. Această deteriorare este un rezultat natural al reacțiilor care se întâmplă în interiorul celulelor., Reacțiile pot include subproduse, cum ar fi peroxidul de hidrogen, care pot fi dăunătoare organismului, la fel cum un produs secundar al unui foc frumos poate fi fum nedorit care te face să tusezi sau să-ți înțepi ochii. Pentru a preveni astfel de deteriorări, enzima catalazei ajută la scăderea acestor compuși prin ruperea peroxidului de hidrogen (H2O2) în apă inofensivă și oxigen. Vrei să vezi enzima catalizatoare în acțiune? În această activitate veți dezarma peroxidul de hidrogen cu ajutorul catalazei din drojdie.,sau ochelari de protecție

Pregătire

• Ia-o ceașcă și se dizolvă drojdia uscată în aproximativ o jumătate de ceașcă de apă caldă la robinet., Apa nu trebuie să fie prea caldă, ci aproape de temperatura corpului (37 Celsius). Lăsați drojdia dizolvată să se odihnească cel puțin cinci minute.
• utilizați marcatorul permanent pentru a eticheta cele patru cupe rămase de la unu la patru.
• la toate cupele etichetate, adăugați o linguriță de săpun de vase.
• la cup one nu se mai fac adăugări în acest moment.
• înainte de a utiliza peroxidul de hidrogen, puneți ochelarii de protecție pentru a vă proteja ochii. În cazul în care vărsați peroxid de hidrogen, curățați-l cu un prosop de hârtie umed. Dacă îl obțineți pe piele, asigurați-vă că clătiți zona afectată cu multă apă.,
• la ceașcă două, adăugați o lingură de soluție de peroxid de hidrogen 3%. Utilizați o lingură proaspătă pentru peroxidul de hidrogen.
• la Cupa trei, se adaugă două linguri de peroxid de hidrogen.
• la Cupa patru, se adaugă trei linguri de peroxid de hidrogen.
• opțional, puteți adăuga o picătură de culoare alimentară la fiecare dintre cupele etichetate. (Puteți alege o culoare diferită pentru fiecare pentru o identificare ușoară)

procedura

• luați Cupa numărul unu și așezați-o în fața dvs. pe zona de lucru., Cu o lingură proaspătă, adăugați o lingură de soluție de drojdie dizolvată în ceașcă și rotiți-o ușor. Ce se întâmplă după ce adăugați drojdia? Vezi o reacție întâmplă?
• puneți Cupa numărul doi în fața dvs. și adăugați din nou o lingură de soluție de drojdie în ceașcă. Odată ce adăugați enzima, catalaza reacționează cu peroxidul de hidrogen? Puteți vedea produsele de reacție care se formează?
• adăugați o lingură de soluție de drojdie la Cupa numărul trei. Vedeți aceeași reacție care are loc? Rezultatul este diferit sau același în comparație cu cupa numărul doi?,
• în cele din urmă, adăugați o lingură de soluție de drojdie la Cupa numărul patru. Vedeți mai multe sau mai puține produse de reacție în comparație cu rezultatele anterioare? Poți explica diferența?
• așezați toate cele patru cupe unul lângă celălalt în fața dvs. și observați rezultatele. Reacția enzimatică a avut loc în toate cupele sau a existat o excepție? Cum arată diferit rezultatele din fiecare ceașcă? De ce crezi că este cazul?
• acum, luați Cupa numărul unu și adăugați o lingură suplimentară de peroxid de hidrogen 3 la sută în ceașcă. Rotiți ușor paharul pentru a amesteca soluția., Ce se întâmplă acum? Privind la toate rezultatele dvs., care credeți că este factorul limitativ pentru reacția catalazei în cupele dvs.?
• Extra: repetați această activitate, dar de data aceasta nu adăugați săpun de vase la toate reacțiile. Ce este diferit odată ce scoateți săpunul de vase? Mai vezi formarea spumei?
• Extra: până acum ați observat efectul concentrației substratului (H2O2) asupra reacției catalazei. Ce se întâmplă dacă mențineți concentrația substratului constantă, dar modificați concentrația enzimei?, Încercați să adăugați diferite cantități de soluție de drojdie la trei linguri de peroxid de hidrogen, începând cu o linguriță. Observați diferențe sau concentrația catalazei nu contează în reacția dvs.?
• Extra: ce se întâmplă dacă se schimbă condițiile de mediu pentru enzimă? Repetați reacția catalazei, dar de această dată variază condiții, cum ar fi pH-ul prin adăugarea de oțet (un acid) sau bicarbonat de sodiu (o bază), sau modificați temperatura de reacție prin încălzirea soluției în cuptorul cu microunde. Puteți identifica ce condiții sunt optime pentru reacția catalazei?, Există condiții care elimină activitatea catalazei?
• Extra: puteți găsi alte surse de enzimă catalază pe care le-ați putea utiliza în această activitate? Cercetați ce alte organisme, plante sau celule conțin catalază și încercați să le utilizați pentru reacția dvs. Funcționează la fel de bine ca drojdia?

observații și rezultate
probabil ați văzut o mulțime de bule și spumă în această activitate. Ce a făcut să apară spuma? Când enzima catalază intră în contact cu substratul său, peroxidul de hidrogen, începe să o descompună în apă și oxigen., Oxigenul este un gaz și, prin urmare, vrea să scape de lichid. Cu toate acestea, săpunul de vase pe care l-ați adăugat la toate soluțiile dvs. este capabil să prindă bulele de gaz, ceea ce duce la formarea unei spume stabile. Atâta timp cât în soluție există enzimă și peroxid de hidrogen, reacția continuă și se produce spumă. Odată ce unul dintre ambii compuși este epuizat, formarea produsului se oprește. Dacă nu adăugați săpun de vase la reacție, veți vedea bule generate, dar nici o formare de spumă stabilă.,dacă nu există peroxid de hidrogen prezent, catalaza nu poate funcționa, motiv pentru care în Cupa one nu ar fi trebuit să vedeți nicio producție de bule sau spumă. Numai atunci când peroxidul de hidrogen este disponibil, reacția catalazei poate avea loc așa cum probabil ați observat în celelalte cupe. De fapt, reacția catalazei depinde de concentrația substratului. Dacă aveți un exces de enzimă, dar nu suficient substrat, reacția va fi limitată de disponibilitatea substratului., Odată ce adăugați mai mult peroxid de hidrogen la soluție, rata de reacție va crește pe măsură ce mai multe molecule de substrat se pot ciocni cu enzima, formând mai mult produs. Rezultatul este o cantitate din ce în ce mai mare de spumă produsă în paharul dvs. pe măsură ce creșteți cantitatea de H2O2 din reacția dvs. Ar fi trebuit să vedeți mai multă spumă produsă odată ce ați adăugat o altă lingură de peroxid de hidrogen la o ceașcă, ceea ce ar fi trebuit să ducă la o cantitate similară de spumă ca în cupa a doua. Cu toate acestea, la un moment dat veți ajunge la o concentrație de substrat la care enzima devine saturată și devine factorul limitativ., În acest caz, trebuie să adăugați mai multă enzimă pentru a accelera din nou reacția.mulți alți factori afectează și activitatea enzimelor. Majoritatea enzimelor funcționează numai în condiții optime de mediu. Dacă pH-ul sau temperatura se abate prea mult de la aceste condiții, reacția enzimatică încetinește semnificativ sau nu funcționează deloc. S-ar putea să fi observat că atunci când faceți pașii suplimentari în procedură.se toarnă toate soluțiile în chiuvetă și se curăță toate lingurile cu apă caldă și săpun de vase., Ștergeți zona de lucru cu un prosop de hârtie umed și spălați-vă mâinile cu apă și săpun.

Mai mult pentru a explora
Biologie pentru Copii; Enzime, de la Ducksters
Enzime: Mic De Molecule Care se Coace Pâine, de la Scientific American
Catalaza, din PPB-101
Enzimă-Reacții Catalizate—Ce Afectează Ratele Lor?, de la prietenii științei
ficatul: ajutarea enzimelor vă ajută!, de la Scientific American
activitatea științifică pentru toate vârstele!, de la Science Buddies

această activitate a adus la tine în parteneriat cu Science Buddies