Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA Projekt „Naukowy zawrót głowy” WND-POKL /13 Liceum Ogólnokształcące im. J. Iwaszkiewicza, ul. Okrzei 1, Brzeziny Zajęcia pozalekcyjne i pozaszkolne z biologii dr Małgorzata Bartosz

Enzymy Są to substancje białkowe katalizujące przebieg reakcji chemicznych. Obniżają energię aktywacji reakcji i umożliwiają jej zachodzenie.

Właściwości enzymów enzymy Są białkami Mają specyficzne działanie Ulegają denaturacji Nie zużywają się Są wrażliwe na pH Ich aktywność Zależy od temperatury

Wpływ pH i temperatury na aktywność

Reakcja enzymatyczna centrum aktywne enzymu łączy się z substratem Enzym +Substrat kompleks ES Enzym +Produkt

Model klucza i zamka oraz model indukcyjnego dopasowania

Hamowanie działania enzymów przez inhibitor kompetycyjny Inhibitor kompetycyjny ma budowę podobną do substratu, dzięki czemu może przyłączać się do centrum aktywnego enzymu i uniemożliwia w ten sposób wiązanie substratu i przebieg reakcji enzymatycznej

Blokowanie centrum allosterycznego. Inhibitor nie jest podobny do substartu. Centrum allosteryczne leży poza centrum aktywnym ale ma wpływ na modyfikowanie aktywności enzymu. Mogą do niego przyłączać się aktywatory lub inhibitory danego enzymu.

Aktywatory i inhibitory łączące się z centrum allosterycznym

Szybkość reakcji enzymatycznych zależy od stężenia substratu Początkowo prędkość reakcji enzymatycznej wzrasta wraz ze wzrostem stężeni a substratu aż do osiągnięcia szybkości maksymalnej. Dalszy wzrost prędkości jest niemożliwy – prędkość pozostaje stała. K M – to takie stężenie substratu przy który m szybkość reakcji enzymatycznej osiąga połowę wartości szybkości maksymalnej.

Porównanie aktywności enzymów

X - koenzym Koenzymy to niebiałkowe składniki enzymów niezbędne dla ich aktywności. W przeciwieństwie do grup prostetycznych, są nietrwale, luźno związane z białkami. Białko bez swojego koenzymu to apobiałko (apoproteina, apoenzym), natomiast wraz z nią holobiałko (holoproteina).enzymówgrup prostetycznychapoenzym

Koenzymy  Koenzymy mogą mieć charakter zarówno organiczny (np. nukleotydy i ich pochodne) lub nieorganiczny (np. jony metali). nukleotydyjony  Wiele organicznych koenzymów to witaminy lub ich pochodne, dlatego właśnie te związki są niezbędne dla funkcjonowania organizmu.witaminy

Grupy prostetyczne  Grupy prostetyczne – niebiałkowe składniki białek (np. enzymów) niezbędne dla ich aktywności, rodzaj kofaktorów białekenzymówkofaktorów  W przeciwieństwie do koenzymów, są trwale związane z białkami (np. miejscem aktywnym enzymów) często za pomocą wiązań kowalencyjnych lub koordynacyjnych, i nie opuszczają one swojego miejsca wiązania w trakcie reakcji.koenzymówmiejscem aktywnymwiązań kowalencyjnychkoordynacyjnych  Grupy prostetyczne mogą mieć charakter zarówno organiczny (np. cukry czy lipidy) lub nieorganiczny (jony metali i małe cząsteczki nieorganiczne).cukrylipidyjony  Wiele organicznych grup prostetycznych to witaminy lub ich pochodne, dlatego właśnie te związki są niezbędne dla funkcjonowania organizmu. witaminy

Klasy enzymów

Aktywność katalazy  Katalaza to enzym rozkładający szkodliwy dla komórek i organizmów nadtlenek wodoru H 2 O 2 do wody i tlenu  2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2  Przeprowadziliśmy doświadczenie wykrywające obecność katalazy u drożdży. W probówce badanej (roztwór drożdży i 3 % nadtlenek wodoru) widoczne są pęcherzyki wydzielanego w reakcji enzymatycznej tlenu. Probówka kontrolna (roztwór drożdży i wody destylowanej) pęcherzyków gazu brak.  W drugiej części doświadczenia probówkę badaną uzupełniliśmy wodą i wstawiliśmy do góry dnem do zlewki z wodą. Po kilku minutach wydzielony tlen gromadzący się w górnej części probówki obniżył w niej zawartość roztworu.

kontrola Próba badana. Widoczne pęcherzyki wydzielanego w reakcji tlenu

Pozornie pusta przestrzeń w górnej części probówki jest wypełniona wydzielanym w reakcji enzymatycznej katalazy tlenem, który wypiera z probówki roztwór drożdży i wody

Aktywność inwertazy drożdżowej  Inwertaza to enzym rozkładający sacharozę do glukozy i fruktozy. Inwertaza zawarta w drożdżach pozwala im rozkładać sacharozę i wykorzystywać w ten sposób powstającą glukozę.  Do doświadczenia przygotowaliśmy roztwór drożdży piekarniczych i roztwór sacharozy.  Badaliśmy aktywność inwertazy oznaczając ilość powstającej w czasie reakcji glukozy przy użyciu glukometru.  Wykonaliśmy kontrolę zawartości glukozy w roztworze drożdży i roztworze sacharozy i oba pomiary wykazały brak glukozy w tych próbach.  Następnie sporządziliśmy mieszaninę roztworu drożdży i sacharozy, którą inkubowaliśmy w temperaturze pokojowej (22 stopnie) i co minutę pobieraliśmy z niej próbkę do kontroli zawartości glukozy. Ilość powstającej glukozy oznaczaliśmy na glukometrze. Pomiary prowadziliśmy 14 minut, czyli do czasu, gdy możliwe były pomiary zawartości glukozy, gdyż potem zawartość glukozy była już zbyt wysoka do oznaczenia przy użyciu glukometru.  Po wykonaniu tego doświadczenia sprawdziliśmy także aktywność inwertazy w 4 i 37 stopniach. Wyniki pomiarów doświadczeń umieszczaliśmy w tabeli.  Sporządziliśmy wykresy ilości powstającej glukozy w zależności od czasu reakcji enzymatycznej dla różnych temperatur  W temperaturze 4 0 C nie zaobserwowaliśmy powstawania glukozy w czasie 14 minut inkubacji. Enzym nie był aktywny.  Aktywność enzymu była wyższa w temperaturze 37 0 C niż w 22 0 C.

Porównanie aktywności inwertazy w 37 0 C i 22 0 C

Czas pobierania kolejnych próbek (co minutę) mierzyliśmy przy wykorzystaniu stopera w telefonie komórkowym

Pomiary zawartości glukozy na glukometrze

Ilość powstałej glukozy po 4 minutach inkubacji w 22 O C

Najwyższa mierzalna zawartość glukozy podczas doświadczeń osiągana po 10 lub 14 minutach w zależności od temperatury roztworów doświadczalnych.(37, 22 stopnie) Wyższe stężenia glukozy nie byłe możliwe do oznaczenia przez glukometr.

Dodatkowo wykonaliśmy próbę Fehlinga po zakończeniu doświadczeń., która wykrywa cukry redukujące (np.. Glukozę) 1, 2 probówka – brak glukozy, kontrola roztworu drożdży i roztworu sacharozy. 3- brak glukozy doświadczenie prowadzone przez 14 min w temperaturze 4 O C 4 – obecne cukry redukujące – doświadczenie prowadzone 14 minut w tem. 22 O C 5 – obecne cukry redukujące – doświadczenie prowadzone 9 minut w tem. 37 O C

Barwy antocyjanów  Antocyjany to barwniki roślinne magazynowane w wakuolach. Nie biorą one udziału w fotosyntezie, ale nadają barwę wielu kwiatom, owocom czy nawet liściom. Kolor jaki mają antocyjany zależy od pH środowiska w jakim się znajdują. Duża ilość antocyjanów zawarta jest np.. w czerwonej kapuście, burakach ćwikłowych, borówkach aronii, czy w kwiatach hortensji, fiołków, dalii, pelargonii. Mają one działanie antyoksydacyjne, czyli są przeciwutleniaczami zapobiegającymi zachodzeniu reakcji wolnorodnikowych. Barwa antocyjanów zależy od pH środowiska.  Rozdrobniliśmy i ugotowaliśmy liście czerwonej kapusty w niewielkiej ilości wody otrzymując w ten sposób roztwór soku z kapusty. Przygotowaliśmy także sok z czarnych jagód, czyli borówki czarnej. Oba te roztwory schłodziliśmy. Miały one barwę niebiesko fioletową.  Do szeregu probówek daliśmy roztwory o różnym pH takie jak rozwór octu, kwasu azotowego, wody destylowanej, mocznika, NaOH czy sody oczyszczonej. Następnie wkropliliśmy kilka kropel soku z czerwonej kapusty. Sok z czerwonej kapusty zmienił zabarwienie. Antocyjany w środowisku silnie kwaśnym są czerwone, w słabo kwaśnym – różowe, w obojętnym – filetowe, a w zasadowym – żółte i zielone. Czasem ich zabarwienie dodatkowo zależy od obecności niektórych jonów w roztworach.

Barwy antocyjanów w naszym doświadczeniu w zależności od pH środowiska

Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA Projekt „Naukowy zawrót głowy” WND-POKL /13 Liceum Ogólnokształcące im. J. Iwaszkiewicza, ul. Okrzei 1, Brzeziny Dziękujemy za uwagę ! BIURO PROJEKTU: Liceum Ogólnokształcące im. J. Iwaszkiewicza, ul. Okrzei 1, Brzeziny www: projekt-lobrzeziny.pl; tel/fax: