Biokatalizátorok enzimek és szervezetbiológia alfa tanulás
keresés
Időjárás Bajorországban
| 1 ° | -6 ° | -1 ° | -4 ° | -1 ° |
| 0 ° | -6 ° | -2 ° | -5 ° | 0 ° |
Eső havazás, maximum értékek -1 és +2 fok között
forgalom
tartalom
Enzimek nélkül semmi sem futna a testünkben. Úgy szabályozzák az anyagcserét, hogy maguk nem fogyasztják őket. Az enzimek az átalakulás motorjaként is nélkülözhetetlenek a mindennapi életben, például a szennyeződések eltávolításakor és a technológiában
Itt megtudhatja többek között:
- az enzimek mint biokatalizátorok fontossága,
- az enzimek építési alapelvei,
- az enzimek hatásmódja az emésztésben,
- hogy a kulcszár elvét átvigyük az enzimek hatásmódjára,
- Az enzimek alkalmazási példái a mindennapi életben és a technológiában.
Enzimek és organizmus
Aki sokáig rágja a kenyeret, észreveszi, hogy az fokozatosan édes ízt nyer. A szájban lévő nyál ptyalin-enzimet tartalmaz, amely a kenyérben lévő keményítőt cukormolekulákra bontja. Az enzimek olyan anyagok, amelyekre szükségünk van, hogy az anyagcsere bizonyos kémiai reakciói testhőmérsékleten elinduljanak. Ezért őket biokatalizátoroknak is nevezik. Felgyorsítják a kémiai reakciókat a testben azáltal, hogy csökkentik az ehhez szükséges aktiválási energiát.
Az enzimek fehérjék
Minden enzim fehérje. Szinte mindig gömb alakú bemélyedésű molekulák, az úgynevezett aktív központ. Itt az enzim egy szubsztrátra, egy megfelelő molekulára hat. Az enzim csak akkor lehet hatékony, ha az enzim és a szubsztrát egyezik - mint a zár kulcsa.
Ha pl. Például, ha zsemlét eszik, csak azok az enzimek hatékonyak, amelyek megfelelnek a zsemle összetevőinek, a keményítőnek. Az amiláz vagy ptyalin enzim lebontja a molekulákat a maltózban, egy kettős cukorban, majd megtámadja a maltázt. A keményítőmolekulákat lépésről lépésre összetörik, így az egyszerű cukrok megmaradnak.
A sajt és a tojás összetevői viszont kezdetben változatlanul jutnak a gyomorba. A gyomor falához hozzáadódik a pepszin enzim, amely a fehérjéket kisebb részekre osztja, mielőtt azután a bélben aminosavakra bomlanak. Az enzimek funkciójuk és szubsztrátjaik alapján osztályozhatók. Az emésztőenzimek felelősek a fehérjék, zsírok vagy szénhidrátok lebontásáért - innen származnak a nevük is. A halban, húsban vagy tojásban található fehérjéket lebontó enzimeket proteázoknak nevezzük; Az olyan enzimeket, amelyek lebontják a zsírokat, mint a zsír, a vaj és az olaj, lipázoknak nevezzük. Az amiláz és a maltáz a keményítőtartalmú tészta, rizs vagy kenyér emésztésében aktív.
Az enzimek funkciói
Az enzimeknek sok szerepük van. Az orvostudományban emésztési és anyagcserezavarok esetén alkalmazzák, az enzimek pedig mosáshoz is hasznosak. Mosószerekben segítenek eltávolítani a zsír- és fehérjefoltokat. Az ilyen mosóporok nem alkalmasak meleg mosásra, mert az enzimek 60 fok körül elveszítik hatékonyságukat. A folteltávolítók és a speciális mosószerek különösen enzimeket tartalmaznak. A gall szappan egy bevált és hatékony gyógyszer a foltok ellen. A bőr cserzésénél enzimeket is használnak; ezeket hozzáadják a dob foltjához. Mindenekelőtt a proteázok látják el a feladatukat a medencék és bőrök szőrtelenítésében. Az enzimek biztosítják a bőr puhaságát és rugalmasságát.
Az enzimek a sajtkészítésben is beváltak. Oltót adnak a tejhez, amely kimozint tartalmaz. Az enzim lehetővé teszi a tej meggörbülését anélkül, hogy savanyúvá válna. Korábban az oltót borjú gyomrából nyerték, ma biotechnológia segítségével állítják elő. A megvastagodott túró leolvasható a tejsavóról. A pincében a sajt más zsír- és fehérjét hasító enzimek hatására érlelődik, és kialakítja jellegzetes ízét.
Az enzimeket a sörfőzésnél is használják, a sörfőzés során aktívvá válnak a malátában. Ebben az országban a sörfőzők leginkább árpát vagy búzamalátát használnak. Ez olyan enzimeket tartalmaz - amilázok -, amelyek lebontják a gabonában lévő keményítőt, és fermentálható cukorrá, maltózzá alakítják. A sörélesztő csak ezután fermentálhatja ezt a cukrot alkoholgá saját sejtenzimjeinek támogatásával. Az enzimek segítenek a pékekben az élesztő tészta elkészítésében. Sok esetben enzimeket adnak a sütőkeverékekhez. Az élesztősejtek anyagcseréjében is aktívak. "Megemésztik" a keményítőt, és megkönnyítik az élesztő munkáját. Az élesztő többet tesz, és a tészta mennyisége kitágul, a tészta "felemelkedik".
Az enzimek kemény húst tesznek puhává. A trópusi gyümölcs papaya papaint tartalmaz, egy enzimet, amely a fehérjét tartalmazó húsrostokat gyengédvé teszi.
Enzimek és hatásaik
Az enzimek (fermentok) olyan katalizátorok, amelyek szabályozzák a szervezet kémiai reakcióit. Csak ezen "biokatalizátorok" hatására lehetséges a kémiai átalakulás, az anyagcsere a szervezetben, még testhőmérsékleten is, mivel az anyagcserében részt vevő kémiai vegyületek többsége túl inert ahhoz, hogy ezen a hőmérsékleten elég gyorsan reagáljanak.
Az enzimek hatása az, hogy csökkentik a szükséges aktivációs energiát, és ezáltal növelik a reakció sebességét.
A legtöbb enzim csak nagyon specifikus reakciókat befolyásol, vagyis "hatás-specifikus". Egy adott anyagnak csak az egyik lehetséges átalakítását választhatja ki, és csak csökkentheti ennek a reakciónak az aktiválási energiáját.
Összetételüket tekintve az enzimek fehérjék vagy proteidok. A fehérjékben egy úgynevezett aktív csoport kapcsolódik a fehérjéhez, a hordozó molekulához. Bizonyos aktív csoportokat a szervezet nem képes felépíteni, ezért táplálékkal kell ellátni őket; a megfelelő anyagokat vitaminoknak nevezik.
Az enzimek "anyagspecifikusak", vagyis csak egy bizonyos anyaghoz illenek, amelynek átalakulását katalizálják (kulcs-zár elv). Ez a specifitás a térszerkezet komplementaritásán, valamint az enzim és a szubsztrát közötti lehetséges felületes kölcsönhatásokon alapul. Egy enzim-szubsztrát komplex képződik.
Például az amiláz enzim csak az amilózt képes glükózzá bontani, a cellulóz azonban nem, amely szintén glükózból áll.
60 fok feletti hőmérsékletre melegítve az enzimek szerkezete megsemmisül, és elveszítik hatékonyságukat. Az erősebb pH-változások az enzimfehérjék inaktiválódásához is vezetnek. Emiatt feltétlenül szükséges a testnedvek pufferelése.
Az enzimek hibáinak végzetes következményei lehetnek. Az ilyen enzimhibák következtében egy enzim aktivitása csökken vagy már nem létezik. Néhány enzimhiba genetikailag öröklődik; H. a megfelelő enzim aminosav-szekvenciáját kódoló gén egy vagy több mutációt tartalmaz, vagy teljesen hiányzik. Az öröklődő enzimdefektusok például a fenilketonuria és a galactosemia.
Az enzimek használata
Az enzimek értékes eszközök a biotechnológiában. Lehetséges felhasználásuk a sajtgyártástól (oltó) az enzimekig és a géntechnológiáig terjed. Enzimekre van szükség, többek között az iparban. Lipázokat (enzimek, amelyek lebontják a zsírt), proteázokat (enzimek, amelyek lebontják a fehérjét) és amilázokat (enzimek, amelyek lebontják a keményítőt) adnak a mosószerekhez a tisztítási teljesítmény növelése érdekében, mivel ezek az enzimek lebontják a kérdéses foltokat. Az enzimeket egyes gyógyszerek és rovarriasztók gyártásához is használják. Az oltó, egy enzim, amelyet korábban borjú gyomrából nyertek, részt vesz a sajt előállításában. A géntechnológiával módosított mikroorganizmusok segítségével ma már számos enzimet lehet előállítani. Bizonyos alkalmazásokhoz a tudósok a fehérjetechnika segítségével most erősebb enzimeket fejlesztenek ki.
Az enzimek fontos szerepet játszanak az orvostudományban. Sok gyógyszer blokkolja vagy fokozza az enzimek hatását a betegség gyógyítására. Az ilyen gyógyszerek legkiemelkedőbb képviselője valószínűleg az acetilszalicilsav, amely gátolja a ciklooxigenáz enzimet, és így többek között fájdalomcsillapító. Az orvosi diagnosztika enzimeket használ a betegségek felderítésére. Például a cukorbetegek tesztcsíkjaiban található egy olyan enzimrendszer, amely a vércukor hatására olyan anyagot termel, amelynek tartalma mérhető. Így mérik közvetetten a vércukorszintet. Ezt az eljárást "enzimatikus mérésnek" nevezik. Orvosi laboratóriumokban is használják, pl. B. a glükóz (vércukor) vagy az alkohol meghatározására. Az enzimek szubsztrát-specifitását alkalmazzuk. Tehát egy enzimet adnak az elemzendő testnedvhez, amely specifikusan képes átalakítani a mérendő szubsztrátot. A keletkező reakciótermékek mennyiségéből ezután leolvasható, hogy a szubsztrát mekkora része volt a testfolyadékban.
Számos enzim aktivitása alapján közvetlenül is mérhető az emberi vérben. A vérben keringő enzimek egy része meghatározott szervekből származik. Ezért bizonyos szervek károsodásával kapcsolatos következtetéseket levonhatjuk a vér enzimaktivitásának csökkenése vagy növekedése alapján. Tehát z. A B. hasnyálmirigy-gyulladás felismerhető a vérben a lipáz és a hasnyálmirigy-amiláz jelentősen megnövekedett aktivitásával.
Tudnia kell válaszolni ezekre a kérdésekre
Emésztőenzimek
A nyál melyik enzimet tartalmaz?
Mely enzimek segítik a kenyér emésztését?
Mely enzimek segítik a fehérje emésztését?
Milyen enzimekre van szükségünk a zsírok megemésztéséhez?
Mely szervekben reagálnak az adott enzimek a tápanyagokkal?
Az enzimek kémiája
Mely kémiai csoportba sorolják az enzimeket?
Hogyan befolyásolják az enzimek a testben zajló kémiai reakciók aktivációs energiáját?
Miért nevezik az enzimeket biokatalizátoroknak is?
Hogyan jön létre egy enzim-szubsztrát komplex?
Mi történik az enzimmel a reakció után?
Enzimek a mindennapi életben
Hol vannak az alkalmazott enzimek?
Mire használják az enzimeket?
Hogyan működnek az enzimek a bemutatott példákban?
Ismer más példát az enzimekre?
Művészeti munkalap és didaktikai tippek a tanároknak
Didaktikai megjegyzések:
Tantervi kifizetések a bajor iskolák számára
Középiskola:
Kémia, 10. évfolyam
10.6 biomolekulák kémiája
A hallgatók az életfolyamatokat megalapozó összefüggésekkel foglalkoznak. Megismeri az építési elveket, a reakció tulajdonságait és módjait, és ezáltal jobban megértheti az életfolyamatokat, amelyek már ismertek a biológia órákból. A hallgatók alkalmazzák azt, amit már megtanultak a funkcionális csoportok hatásáról. Ugyanakkor tudomásul veszik, hogy a természetes anyagok sokfélesége visszavezethető néhány egyedi komponensre és sokféle módon összekapcsolhatók.
• Zsírok vagy szénhidrátok: felépítés és funkció, egyéb szempontok áttekintésre
• aminosavak, fehérjék; Enzimek
Gimnázium:
Biológia 10. évfolyam
10.1 Az emberi anyagcsere Az alapvető folyamatok, különösen sejtek és molekulák szintjén történő vizsgálattal a hallgatók bővítik és elmélyítik ismereteiket az organizmusokban található anyagok és energia anyagcseréjéről. Kidolgoz egy első modellt arról, hogy a fehérjék hogyan működnek biokatalizátorként, az adenozin-trifoszfát pedig mint mobil energiahordozó a sejtes folyamatokban. A transzportfolyamatokkal és mechanizmusokkal foglalkozva megismerik a fehérjék egy másik funkcióját. Ebben az összefüggésben csak a belső szervek felépítésével foglalkoznak, amennyiben ez szükséges a fiziológiai folyamatok megértéséhez. Diéta és emésztés
• Táplálkozás: A test ellátása a fő tápanyagokkal, amelyek az energia és az anyagcsere építésének alapjául szolgálnak, valamint egyéb alapvető táplálék-összetevők
• Enzimek, mint specifikus hatású biokatalizátorok
• Emésztőszervek, mint funkcionális terek az enzimatikus folyamatokhoz, nagyobb molekulák lebontása.