Biokatalyzátory enzýmy a biológia organizmu alfa učenie
Vyhľadávanie
Počasie v Bavorsku
| 1 ° | -6 ° | -1 ° | -4 ° | -1 ° |
| 0 ° | -6 ° | -2 ° | -5 ° | 0 ° |
Padajúce sneženie, maximálne hodnoty -1 až +2 stupne
doprava
obsah
Bez enzýmov by v našom tele nebežalo nič. Kontrolujú metabolizmus bez toho, aby sa samy konzumovali. Enzýmy sú tiež nevyhnutné ako motory transformácie v každodennom živote, napríklad pri odstraňovaní nečistôt a v technológiách
Tu sa okrem iného dozviete:
- význam enzýmov ako biokatalyzátorov,
- stavebné princípy enzýmov,
- spôsob účinku enzýmov pri trávení,
- preniesť princíp blokovania klávesov na spôsob pôsobenia enzýmov,
- Príklady použitia enzýmov v každodennom živote a technológii.
Enzýmy a organizmus
Každý, kto dlho žuje chlieb, si všimne, že postupne naberá sladkú chuť. Sliny v ústach obsahujú ptyalín, enzým, ktorý štiepi škrob v chlebe na molekuly cukru. Enzýmy sú látky, ktoré potrebujeme na to, aby sa určité chemické reakcie metabolizmu začali pri telesnej teplote. Preto sa označujú aj ako biokatalyzátory. Urýchľujú chemické reakcie v tele znížením aktivačnej energie potrebnej na to.
Enzýmy sú bielkoviny
Všetky enzýmy sú bielkoviny. Sú to takmer vždy sférické molekuly s vrúbkovaním, takzvaným aktívnym centrom. Enzým tu pôsobí na substrát, molekulu, ktorá mu vyhovuje. Enzým môže byť účinný, iba ak sa enzým a substrát zhodujú - ako kľúč od zámku.
Ak by sme napr. Napríklad keď jete rožky, účinné sú iba tie enzýmy, ktoré zodpovedajú zložkám rožkov, škrobu. Enzým amyláza alebo ptyalín štiepi molekuly v maltóze, dvojitom cukre, potom napáda maltázu. Molekuly škrobu sa krok za krokom drvia a zostávajú jednoduché cukry.
Na druhej strane zložky syra a vajec sa dostanú do žalúdka nezmenené. Stena žalúdka teraz pridáva enzým pepsín, ktorý štiepi proteíny na menšie fragmenty a potom sa v čreve rozkladajú na aminokyseliny. Enzýmy možno klasifikovať podľa ich funkcie a substrátov, na ktoré pôsobia. Tráviace enzýmy sú zodpovedné za štiepenie bielkovín, tukov alebo sacharidov - preto ich názvy. Enzýmy, ktoré štiepia bielkoviny v rybách, mäse alebo vajciach, sa nazývajú proteázy; Enzýmy, ktoré štiepia tuky, ako je masť, maslo a olej, sa nazývajú lipázy. Amyláza a maltáza sú aktívne pri trávení škrobových cestovín, ryže alebo chleba.
Funkcie enzýmov
Enzýmy majú veľa rolí. Používajú sa v medicíne pri tráviacich a metabolických poruchách a na umývanie sú užitočné aj enzýmy. V pracích prostriedkoch pomáhajú odstraňovať mastné a bielkovinové škvrny. Takéto pracie prášky nie sú vhodné na horúcu bielizeň, pretože enzýmy strácajú účinnosť okolo 60 stupňov. Odstraňovače škvŕn a špeciálne čistiace prostriedky obsahujú najmä enzýmy. Gallové mydlo je osvedčený a účinný prostriedok proti škvrnám. Pri činení kože sa používajú aj enzýmy, ktoré sa pridávajú do škvrny v bubne. Predovšetkým sú to proteázy, ktoré plnia svoju úlohu pri depilácii kožušín a kožiek. Enzýmy zaisťujú, že koža bude mäkká a pružná.
Enzýmy sa osvedčili aj pri výrobe syrov. Syridlo sa pridáva do mlieka, ktoré obsahuje chymosín. Enzým umožňuje, aby sa mlieko zrazilo bez toho, aby kyslo. V minulosti sa syridlo získavalo z teľacích žalúdkov, dnes sa vyrába biotechnologicky. Zahustený tvaroh je možné odtučniť zo srvátky. V pivnici syr zreje pod vplyvom ďalších enzýmov štiepiacich tuky a bielkoviny a vyvíja si svoju typickú chuť.
Enzýmy sa tiež používajú pri varení piva; pri rmutovaní sa aktivujú v slade. Pivovary v tejto krajine väčšinou používajú jačmeň alebo pšeničný slad. Obsahuje enzýmy - sú to amylázy - ktoré štiepia škrob v zrne a menia ho na fermentovateľný cukor, maltózu. Až potom môžu pivovarské kvasnice kvasiť tento cukor na alkohol s podporou vlastných bunkových enzýmov. Enzýmy pomáhajú pekárom pripraviť si kvasnicové cesto. V mnohých prípadoch sa do zmesí na pečenie pridávajú enzýmy. Sú tiež aktívne pri metabolizme kvasinkových buniek. „Trávia“ škrob a uľahčujú prácu kvásku. Kvások robí viac a objem pečiva sa zväčšuje, cesto „stúpa“.
Enzýmy robia tvrdé mäso jemné. Papája z tropického ovocia obsahuje papaín, enzým, ktorý robí mäsové vlákna obsahujúce bielkoviny jemné.
Enzýmy a ich účinky
Enzýmy (fermenty) sú katalyzátory, ktoré riadia chemické reakcie v organizme. Iba pôsobením týchto „biokatalyzátorov“ je možná chemická premena, metabolizmus v organizme, dokonca aj pri telesnej teplote, pretože väčšina chemických zlúčenín podieľajúcich sa na metabolizme je príliš inertná na to, aby pri tejto teplote reagovali dostatočne rýchlo.
Účinkom enzýmov je, že znižujú požadovanú aktivačnú energiu a tým zvyšujú reakčnú rýchlosť.
Väčšina enzýmov ovplyvňuje iba veľmi špecifické reakcie, to znamená, že sú „špecifické pre určitý účinok“. Môžete zvoliť iba jednu z rôznych možných konverzií určitej látky a iba znížiť aktivačnú energiu tejto konkrétnej reakcie.
Z hľadiska ich zloženia sú enzýmy buď proteíny alebo proteidy. V proteínoch je takzvaná aktívna skupina spojená s proteínom, molekulou nosiča. Niektoré aktívne skupiny si telo nedokáže samo vybudovať, a preto ich musí dostávať jedlo; zodpovedajúcim látkam sa hovorí vitamíny.
Enzýmy sú „látkovo špecifické“, to znamená, že sa hodia iba k určitej látke, ktorej premenu katalyzujú (princíp blokovania kľúčom). Táto špecifickosť je založená na komplementárnosti priestorovej štruktúry a možných povrchových interakciách medzi enzýmom a substrátom. Vytvorí sa komplex enzým-substrát.
Napríklad enzým amyláza môže štiepiť iba amylózu na glukózu, ale nie celulózu, ktorá tiež pozostáva z glukózy.
Pri zahriatí na teplotu nad 60 stupňov sa štruktúra enzýmov zničí a stratia svoju účinnosť. Silnejšie zmeny pH tiež vedú k inaktivácii enzýmových proteínov. Z tohto dôvodu je absolútne nevyhnutné pufrovať telesné tekutiny.
Poruchy enzýmov môžu mať fatálne následky. V dôsledku takýchto enzýmových defektov je aktivita enzýmu znížená alebo už neexistuje. Niektoré defekty enzýmov sú geneticky dedičné; H. gén kódujúci aminokyselinovú sekvenciu zodpovedajúceho enzýmu obsahuje jednu alebo viac mutácií alebo úplne chýba. Príklady dedičných enzýmových defektov sú fenylketonúria a galaktozémia.
Použitie enzýmov
Enzýmy sú cennými nástrojmi v biotechnológiách. Ich možné využitie siaha od výroby syra (syridla) po enzýmy a genetické inžinierstvo. Enzýmy sú potrebné okrem iného v priemysle. Do čistiacich prostriedkov sa pridávajú lipázy (enzýmy štiepiace tuk), proteázy (enzýmy štiepiace bielkoviny) a amylázy (enzýmy štiepiace škrob), pretože tieto enzýmy rozkladajú škvrny. Enzýmy sa tiež používajú pri výrobe niektorých liekov a repelentov proti hmyzu. Syridlo, enzým, ktorý sa predtým získaval z teľacích žalúdkov, sa podieľa na výrobe syra. Mnoho enzýmov sa dnes dá vyrobiť pomocou geneticky modifikovaných mikroorganizmov. Pre určité aplikácie teraz vedci vyvíjajú silnejšie enzýmy pomocou proteínového inžinierstva.
Enzýmy majú v medicíne dôležitú úlohu. Mnoho liekov blokuje alebo zvyšuje účinky enzýmov na vyliečenie choroby. Najvýznamnejším predstaviteľom takýchto liekov je pravdepodobne kyselina acetylsalicylová, ktorá inhibuje enzým cyklooxygenázu a má tak okrem iného účinok tlmiaci bolesť. Lekárska diagnostika využíva na zisťovanie chorôb enzýmy. Napríklad v testovacích prúžkoch pre diabetikov je enzýmový systém, ktorý pri pôsobení cukru v krvi produkuje látku, ktorej obsah je možné merať. Takto sa nepriamo meria hladina cukru v krvi. Tento postup sa nazýva „enzymatické meranie.“ Používa sa tiež v lekárskych laboratóriách, napr. B. na stanovenie glukózy (cukru v krvi) alebo alkoholu. Využíva sa substrátová špecifickosť enzýmov. Do analyzovanej telesnej tekutiny sa teda pridá enzým, ktorý môže špecificky prevádzať substrát, ktorý sa má merať. Z množstva produkovaných reakčných produktov potom možno odčítať, koľko substrátu bolo prítomné v telovej tekutine.
Na základe ich aktivity je možné priamo v ľudskej krvi merať aj množstvo enzýmov. Niektoré z enzýmov cirkulujúcich v krvi pochádzajú z konkrétnych orgánov. Závery o poškodení určitých orgánov možno vyvodiť na základe zníženia alebo zvýšenia aktivity enzýmov v krvi. Takže z. B. pankreatitídu možno rozpoznať podľa veľmi zvýšenej aktivity lipázy a pankreatickej amylázy v krvi.
Mali by ste byť schopní odpovedať na tieto otázky
Tráviace enzýmy
Ktorý enzým sliny obsahujú?
Ktoré enzýmy pomáhajú pri trávení chleba?
Ktoré enzýmy pomáhajú pri trávení bielkovín?
Ktoré enzýmy potrebujeme na trávenie tukov?
V ktorých orgánoch príslušné enzýmy reagujú s výživnými látkami?
Chémia enzýmov
V ktorej chemickej skupine sú enzýmy klasifikované?
Ako ovplyvňujú enzýmy aktivačnú energiu chemických reakcií v tele?
Prečo sa enzýmy nazývajú aj biokatalyzátory?
Ako vzniká komplex enzým-substrát?
Čo sa stane s enzýmom po reakcii?
Enzýmy v každodennom živote
Kde sa používajú enzýmy?
Na čo sa používajú enzýmy?
Ako fungujú enzýmy v uvedených príkladoch?
Poznáte ďalšie príklady použitia enzýmov?
Pracovný list s umením a didaktické tipy pre učiteľov
Didaktické poznámky:
Platby za učebné osnovy pre bavorské školy
Stredná škola:
Chémia, 10. ročník
10.6 chémia biomolekúl
Študenti sa zaoberajú súvislosťami, ktoré sú základom životných procesov. Poznáte konštrukčné princípy, vlastnosti a spôsoby reakcie a dokážete tak lepšie porozumieť životným procesom, ktoré sú už známe z hodín biológie. Študenti uplatňujú to, čo sa už dozvedeli o vplyve funkčných skupín. Zároveň si uvedomia, že veľkú škálu prírodných látok je možné vysledovať až k niekoľkým jednotlivým zložkám a mnohým spôsobom, ako ich možno prepojiť.
• Tuky alebo sacharidy: štruktúra a funkcia, ďalšie aspekty v skratke
• aminokyseliny, bielkoviny; Enzýmy
Stredná škola:
Biológia 10. ročník
10.1 Metabolizmus človeka Pri pohľade na základné procesy, najmä na bunkovej a molekulárnej úrovni, si študenti rozširujú a prehlbujú vedomosti o metabolizme látok a energie v organizmoch. Vypracujete počiatočný model fungovania proteínov ako biokatalyzátorov a adenozíntrifosfátu ako mobilného nosiča energie pre bunkové procesy. Pri riešení transportných procesov a mechanizmov spoznávajú ďalšiu funkciu bielkovín. V tejto súvislosti sa zaoberajú iba štruktúrou vnútorných orgánov, pokiaľ je to nevyhnutné na pochopenie fyziologických procesov. Diéta a trávenie
• Výživa: Dodávanie telu hlavné výživné látky ako základ pre energiu a budovanie metabolizmu, ako aj ďalšie základné výživové zložky
• Enzýmy ako biokatalyzátory so špecifickým účinkom
• Tráviace orgány ako funkčné priestory pre enzymatické procesy, rozklad väčších molekúl • Resorpcia: dôležitosť zväčšenia povrchu, aktívne transportné mechanizmy