Antworten aus und zum Lerntext

Roland Heynkes, 3.4.2016

Diese Seite dient der Selbstkontrolle für diejenigen, welche die Aufgaben zum Lerntext selbständig bearbeitet haben und nun ihre Antworten überprüfen wollen.

Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge.
1	Definiere das Temperaturoptimum einer Enzym-Reaktion!
	Temperaturoptimum einer Enzym-Reaktion heißt die Temperatur, bei der das Enzym optimal arbeitet. Unter optimaler Arbeit versteht man üblicherweise die maximale Reaktionsgeschwindigkeit.
2	Skizziere eine Kurve zur Darstellung der Enzym-Aktivität in Abhängigkeit von der Temperatur und erkläre den Verlauf der Kurve!
	Unterhalb des Temperaturoptimums nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit zu, weil die Edukte aufgrund zunehmender Wärmebewegung häufiger aufeinander und auf das Enzym stoßen. Ähnlich wie bei ohne Katalysator ablaufenden chemischen Reaktionen ist die Kurve nach oben gebogen, weil die Reaktionsgeschwindigkeit gemäß der RGT-Regel immer stärker (überproportional ansteigend) zunimmt. Bei Temperaturen oberhalb des Temperaturoptimums stabilisieren sich die chemischen Bindungen innerhalb der Sekundär- und Tertiärstrukturen zunächst noch gegenseitig und halten dadurch die Enzym-Aktivität noch auf hohem Niveau. Reißen aber bei noch höheren Temperaturen aufgrund der immer wilder werdenden Wärmebewegungen der Atome die ersten Bindungen, dann verlieren auch die übrigen schnell ihre Stabilität und die ganze räumliche Struktur bricht rasch zusammen. Deshalb sinkt die Kurve zunächst langsam und dann immer scheller.
3	Entwickle ein Experiment zur Ermittlung eines Temperaturoptimums einer Enzym-Reaktion!
	Man könnte die Zellwände und Zellmembranen einer größeren Menge Milchsäure-Bakterien auflösen und durch Zentrifugieren entfernen. Dann könnte man dem flüssigen Inneren der Bakterien das oder die Edukte zugeben und gut mischen. Verteilt man dann die Lösung auf viele kleine Gefäße, dann enthalten diese alle gleiche Mengen gleich konzentrierter Edukte und Enzym-Lösungen unter natürlichen Reaktionsbedingungen. Nun kann man die Gefäße in Wasserbäder mit unterschiedlichen Temperaturen stellen und messen, wieviel Reaktionsprodukt in einer bestimmten Zeit entsteht. Dann ist die Reaktionstemperatur der einzige Faktor, der kontrolliert variiert wurde und dementsprechend für unterschiedliche Reaktionsgeschwindigkeiten verantwortlich sein kann.
4	Skizziere eine grafische Darstellung der zu erwartenden experimentell gewonnenen Daten!
5	Skizziere und erkläre die Kurven der Enzym-Aktivität bei einer Rückkehr zum Temperaturoptimum ausgehend von Temperaturen weit unterhalb bzw. oberhalb!
	Diagramme zur reversiblen bzw. meistens irreversiblen Inaktivierung bei tiefen bzw. hohen Temperaturen Im Gegensatz zum linken zeigt das rechte Diagramm ganz unten mit der blauen Linie, dass die Aktivität eines durch Hitze denaturierten Enzyms bei Absenkung der Temperatur meistens nicht wiederhergestellt wird. Die gestrichelte rote Linie deutet aber an, dass es auch Enzyme gibt, deren Inaktivierung auch nach Kochen reversibel ist.
6	Entwickle eine Hypothese zur Erklärung eines Nachteils wechselwarmer Tiere hinsichtlich der Evolution ihrer Enzyme!
	Eine konstante Körpertemperatur macht es einer Spezies möglich, die Strukturen ihrer Enzyme evolutionäre so anzupassen, das ihre Temperaturoptima alle der Körpertemperatur entsprechen. Die ständig wechselnde Körpertemperaturen wechselwarmer Tiere machen das unmöglich.

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Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0