Diese Seite dient der Selbstkontrolle für diejenigen, welche die Aufgaben zur Seite 109 bearbeitet haben und nun sehen wollen, wie ich geantwortet hätte.
| Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge zu den Aufgaben, bei denen es um Einflüsse auf die Enzym-Katalyse geht. | |
| 1 | Definiere das Temperaturoptimum einer Enzym-Reaktion! |
|---|---|
| Das Temperaturoptimum einer Enzym-Reaktion ist die Temperatur, bei welcher die Reaktionsgeschwindigkeit maximal ist. | |
| 2 | Erkläre, warum die Reaktionsgeschwindigkeit bei niedrigeren Temperaturen geringer ist! |
| Die Reaktionsgeschwindigkeit ist bei niedrigeren Temperaturen geringer, weil mit abnehmender Reaktionstemperatur die Aktivierungsenergie zunimmt. | |
| 3 | Erkläre, warum die Reaktionsgeschwindigkeit bei höheren Temperaturen geringer ist! |
| Bei Temperaturen oberhalb des Temperaturoptimums werden Enzyme denaturiert und verlieren deshalb ihre Aktivität. | |
| 4 | Ermittle die Temperaturoptima von Enzymen in Menschen einerseits und Vögeln andererseits! |
| Die Temperaturoptima von Enzymen liegen bei Warmblütern und bei Lebewesen in Lebensräumen mit konstanter Temperatur im Bereich der Körpertemperatur. Die liegt bei gesunden Menschen zwischen 36 und 37°C. Die normale Körpertemperatur liegt bei Vögeln tagsüber je nach Vogelart zwischen 38 und 43°C. Nachts lassen viele Vögel ihre Körpertemperatur stark absinken, um Energie zu sparen. Die Vogel-Enzyme müssen an die höhere Körpertemperatur des Tages angepasst sein, denn erstens dürfen sie nicht bei diesen hohen Temperaturen denaturieren und zweitens müssen die meisten Enzyme vor allem dann schnell arbeiten, wenn ein Organismus aktiv ist. | |
| 5 | Begründe eine Arbeitshypothese hinsichtlich der Temperaturoptima der Enzyme von Milchsäure-Bakterien! |
| Da sich Milchsäure-Bakterien bei Raumtemperatur sehr schnell vermehren, dürfte das Temperaturoptimum ihrer Enzyme auch in diesem Temperaturbereich liegen. | |
| 6 | Erkläre, was die Bereiche unterhalb und oberhalb des Temperaturoptimums grundsätzlich unterscheidet! |
| Bei tieferen Temperaturen werden Enzyme reversibel inaktiviert, denn sie nehmen bei tieferen Temperaturen keinen Schaden. Bei höheren Temperaturen ist die Inaktivierung oft irreversibel, weil die Enzyme dann denaturieren. | |
| 7 | Nenne einen weiteren Umgebungsparameter außer der Temperatur, der ebenfalls einen starken Einfluss auf die Enzymaktivität hat! |
| Der pH-Wert hat ebenfalls einen großen Einfluss auf die Aktivität vieler Enzyme. | |
| 8 | Fasse in eigenen Worten zusammen, was die Abbildung 109.1 B zeigt! |
| Die Abbildung zeigt für die Speichel-Amylase ein Maximum der Enzymaktivität um den pH-Wert 7. Bei pH-Werten bis hinunter zu etwa 5,7 und bis hinauf zu rund 8,3 wird das Enzym zunehmend, aber noch reversibel inaktiviert. Wird es noch saurer oder alkalischer, dann wird die Inaktivierung des Enzyms zunehmend irreversibel. | |
| 9 | Versuche zu erklären, warum sich die pH-Optima von Pepsin und den Enzymen des Zwölffingerdarms so stark unterscheiden! |
| Pepsin ist ein Verdauungsenzym des Magens, in dem die Magensäure für sehr niedrige pH-Werte sorgt. Der Zwölffingerdarm ist bekanntlich der erste und gleichzeitig der Abschnitt des Dünndarms, in dem von der Dünndarmwand und der Bauchspeicheldrüse dem Speisebrei Verdauungsenzyme hinzugefügt werden. Wenn diese Enzyme ihre Aktivitätsmaxima bei pH-Werten zwischen 8 und 9 erreichen, dann muss der pH-Wert schon in diesem ersten Abschnitt des Dünndarms entsprechend hoch sein. | |
| 10 | Entwickle eine Hypothese über das, was unmittelbar hinter dem Pförtner des Magens mit dem Darminhalt passieren muss, damit die Verdauung im Dünndarm funktionieren kann! |
| Damit die Verdauung im Dünndarm funktionieren kann, muss unmittelbar hinter dem Pförtner des Magens der pH-Wert des Darminhalts massiv vom sehr sauren in den leicht alkalischen Bereich verschoben werden. Also muss es im Zwölffingerdarm Drüsen geben, die ein stark alkalisches Sekret abgeben. Und tatsächlich sind der Bauchspeichel der Bauchspeicheldrüse und der von der Leber produzierte Gallensaft stark alkalisch. | |
| 11 | Nimm Stellung zum Einsatz von Gentechnik bei der Herstellung von Chymosin! |
| Die Erfahrung mit von Rindern auf Menschen übertragbaren Krankheiten wie BSE oder Rindertuberkulose zeigt, dass die Gewinnung von Enzymen aus Tierkörpern für die Produktion menschlicher Nahrungsmittel nicht unbedingt unproblematisch ist. Dieses Problem lässt sich umgehen und auch sonst ist die Reinigung von Enzymen viel einfacher, wenn sie aus Bakterienkulturen gewonnen werden. Ein weiterer Vorteil gentechnisch hergestellter Enzyme ist, dass man deren Eigenschaften mit Hilfe der Gentechnik verändern und ungeachtet tierischer Bedürfnisse genau an technische und menschliche Bedürfnisse anpassen kann. Andererseits birgt diese Chance auch das Risiko, dabei versehentlich gefährliche Eigenschaften zu erhalten und die bei ungenügenden Tests nicht rechtzeitig zu erkennen. | |
| 12 | Erkläre auf der Grundlage der im Kasten: "Enzyme in Alltagsprodukten" beschriebenen Anwendungen, warum Enzyme aus ihren Herkunftsorganismen isoliert und gereinigt werden! |
| Einzelne Enzyme lassen sich viel leichter als ganze Zellen für bestimmte Einsatzfelder optimieren. Außerdem möchte man nicht unbedingt Rest von Kälbermägen oder toten Bakterien im Käse oder im Spülmittel haben. | |
zur Zusammenfassung der Buchseiten
Kapitel: "Einfluss der Temperatur auf die Enzymkatalyse" und "Einfluss des pH-Wertes auf die Enzymkatalyse" im Lerntext Stoffwechselphysiologie
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Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0