Solun perusrakenne I Solun perusrakenne. BI2 I Solun perusrakenne 4. Entsyymit ovat solun kemiallisia robotteja

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Solun perusrakenne I Solun perusrakenne. BI2 I Solun perusrakenne 4. Entsyymit ovat solun kemiallisia robotteja"

Viljo Ranta
6 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Solun perusrakenne I Solun perusrakenne

2 4. Entsyymit ovat solun kemiallisia robotteja 1. Avainsanat 2. Solut tuottavat entsyymejä katalyyteiksi 3. Entsyymien rakenne ja toiminta 4. Entsyymit vaativat toimiakseen tietynlaiset olosuhteet 5. Entsyymien käyttösovelluksia 6. Tehtävät 7. Kuvat

3 Avainsanat: Entsyymi Katalyytti Proteiiniosa Substraatti Kofaktori Denaturoituminen Inhibiittori Entsyymien käyttösovellukset

4 Tehtävä1: Entsyymien toiminta omenassa Tunnin alussa leikataan omena viipaleiksi. Osa viipaleista laitetaan kiehuvaan veteen hetkeksi ja nostetaan pois paperin päälle, osa jätetään pöydälle, ja osa laitetaan 0.1 M HCl-liuokseen pariksi minuutiksi. Tunnin jälkeen tarkastellaan omenalohkoja. Mitä havaitset? Miten selität havaintosi?

5 Solut tuottavat entsyymejä katalyyteiksi Solujen valmistamia valkuaisaineita. Tarvitaan solun kemiallisissa reaktioissa. Katalyytteja, jotka: vähentävät reaktioon tarvittavan energian määrää nopeuttavat reaktioita mahdollistavat reaktiot normaalia alhaisemmissa lämpötiloissa mahdollistavat reaktiot laimeissa liuoksissa Eivät kulu tai muutu reaktioissa. Suurin osa toimii solujen sisällä.

6 Entsyymit ovat proteiineja Soluissa tapahtuu valtava määrä kemiallisia reaktioita. Kemialliset reaktiot ovat osa solun aineenvaihduntaa. Ilman katalyyttiä nämä reaktiot tapahtuisivat liian hitaasti eli soluissa on entsyymejä, jotka katalysoivat aineenvaihduntaan liittyviä reaktioita. Anabolisissa reaktioissa lähtöaineista valmistetaan monimutkaisempia yhdisteitä esim. tärkkelysmolekyylin rakentaminen glukoosimolekyyleistä. Katabolisissa reaktioissa aineita hajotetaan yksinkertaisemmiksi yhdisteiksi esim. soluhengitys.

Entsyymien rakenne ja toiminta Proteiiniosa, jossa on aktiivinen keskus. Substraatti, johon entsyymi vaikuttaa (sitoutuu aktiiviseen keskukseen).

7 Entsyymien rakenne ja toiminta Proteiiniosa, jossa on aktiivinen keskus. Substraatti, johon entsyymi vaikuttaa (sitoutuu aktiiviseen keskukseen). Kofaktori, joka mahdollistaa entsyymin toiminnan: metalli-ioni vitamiini Spesifisiä Entsyymit toimivat: a) rakennusaineenvaihdunnassa b) hajotusaineenvaihdunnassa.

11 Entsyymit vaativat toimiakseen tietynlaiset olosuhteet Menettävät muotonsa eli denaturoituvat väärissä olosuhteissa. Jotta toimivat oikein, tarvitsevat: sopivan lämpötilan, sopivan suolapitoisuuden, sopivan happamuuden. Optimiolosuhteissa toiminta on tehokkainta Esim. ihmisen entsyymit toimivat parhaiten n. 37 o C:ssa. Alhaisissa lämpötiloissa molekyylien liike hidastuu entsyymien toiminta on hidasta. Inhibiittorit eli ehkäisijät haittaavat tai estävät entsyymin toimintaa.

14 Tehtävä 2 Haiman lipaasientsyymin toiminta Lipaasi on haimasta erittyvä entsyymi, joka hajottaa rasvat rasvahapoiksi ja monoglyserideiksi. Taulukossa on esitetty rasvojen hajoaminen lipaasin katalysoimassa reaktiossa viidessä eri lämpötilassa. Indikaattorin väri on punainen, kun rasvat eivät ole hajonneet ja keltainen, kun kaikki rasvat ovat hajonneet. Tulkitse taulukon tulokset.

15 Koeputki Lämpötila ( C) Alkuperäinen väri Lopullinen väri 1 0 Punainen Punainen 2 10 Punainen Oranssi 3 40 Punainen Keltainen 4 60 Punainen Oranssi Punainen Punainen

16 Tehtävä 3: Monet arkielämän tuotteet sisältävät entsyymejä Ottakaa pari ja etsikää kirjasta ja/tai netistä esimerkkejä missä kaikkialla jokapäiväisessä elämässä (ja teollisuudessa) käytetään entsyymejä.

17 Entsyymien käyttösovelluksia Pektinaasi-entsyymin avulla pilkotaan mm. tuoremehuissa olevien hedelmien soluseiniä. Entsyymejä hyödynnetään paperinvalkaisussa. Vähälaktoosisia tuotteita valmistetaan laktaasi-entsyymin avulla. Trypsiini-entsyymin ansiosta vauvanruoka sulaa helpommin pienen lapsen mahalaukussa. Sianrehun ja näin myös vesistöjen fosforipitoisuutta on voitu pienentää fytaasi-entsyymin avulla. Amylaasin ja maltaasin avulla valmistetaan elintarvikkeiden makeutusaineita. Oluen valmistukseen tarvitaan useita eri entsyymejä. Amylaasia käytetään leivinhiivassa. Antibiootit toimivat bakteerien inhibiittoreina.

18 Tehtävät 1. Väittämät 2a. Katalaasi-entsyymin toiminta, koejärjestely 2b. Katalaasi-entsyymin toiminta, tulokset ja tehtävät 3. Leivinhiivan katalaasi-entsyymi 4. Laborointi leivinhiivan avulla 5. Pesuaineiden entsyymit 6. Helikobakteeri ja ureaasi-entsyymi (Internet). 7. Restriktioentsyymien merkitys (Internet) 8. Elintarvikkeiden E-koodit (Internet)

19 1. Väittämät Ovatko väittämät oikein vai väärin? a) Entsyymi rakentuu valkuaisaineosasta ja substraatista. b) Entsyymit katalysoivat eli mahdollistavat ja nopeuttavat monia solun reaktioita. c) Entsyymit eivät itse kulu reaktioissa. d) Entsyymit toimivat vain solun sisällä.

20 2a. Katalaasi-entsyymin toiminta, koejärjestely Solujen peroksisomeissa oleva katalaasi-entsyymi pilkkoo soluissa muodostuvaa myrkyllistä vetyperoksidia vedeksi ja hapeksi. Kokeessa laitettiin 1 g jauhettua maksaa erilaisiin vetyperoksidiliuoksiin, joiden ph vaihteli välillä Vetyperoksidin hajoamiseen kuluva aika saatiin selville mittaamalla aika, joka kului 1 cm 3 happikaasun muodostumiseen kussakin koeputkessa.

21 2b. Katalaasi-entsyymin toiminta, tulokset ja tehtävät Kokeen tulokset olivat seuraavat: a) Piirrä viivadiagrammi, joka kuvaa ph:n vaikutusta (x-akselilla) entsyymin aktiivisuuteen (hapen muodostusnopeus y-akselilla). b) Mikä on kokeen perusteella entsyymin optimi-ph?

22 3. Leivinhiivan katalaasi-entsyymi Tutki onko leivinhiivassa katalaasi-entsyymiä. a) Lisää toiseen koeputkeen 2 ml vetyperoksidia. Lisää gramma hiivaa. Seuraa reaktiota. b) Testaa toisen koeputken ja kytevän tikun avulla, onko syntynyt kaasu happea. Lisää koeputkeen 2 ml vetyperoksidia. Lisää gramma hiivaa. Testaa kytevän tikun avulla, onko syntynyt kaasu happea.

23 4. Laborointi leivinhiivan avulla Leivinhiiva on yksisoluinen sieni, jota käytetään leivonnassa. Leivinhiivassa on entsyymiä, jonka seurauksena sokeri muuttuu käymisreaktiossa etanoliksi ja hiilidioksidiksi. a) Tee hiivan, glukoosin ja veden sekoitus suhteessa 1:1:10 kahteen eri koeputkeen. Toisessa koeputkessa veden lämpötila on 30 C ja toisessa 40 C. b) Tee toiseen koeputkipariin samanlainen koejärjestely, mutta käytä glukoosin tilalla sakkaroosia eli pöytäsokeria. Hiilidioksidin syntyminen havaitaan nesteen muuttumisena maitomaiseksi. Tarkastele reaktionopeuksia.

24 5. Pesuaineiden entsyymit a) Miten pesuaineen entsyymit poistavat valkuaisainetahrat? b) Mitä hyötyä on käyttää entsyymejä sisältäviä pyykinpesuaineita?

25 6. Helikobakteeri ja ureaasi-entsyymi (Internet) Mahalaukussa mahahaavaa aiheuttava helikobakteeri selviää mahalaukun happamassa ympäristössä ureaasi-entsyymin avulla. a) Mitä ureaasi-entsyymi tekee? b) Miten tätä tietoa käytetään hyväksi helikobakteerin havaitsemisessa?

26 7. Restriktioentsyymien merkitys (Internet) Geenitekniikassa käytetään monia katkaisu- eli restriktioentsyymejä. a) Mistä näitä entsyymejä on löydetty? b) Mihin niitä käytetään?

27 8. Elintarvikkeiden E-koodit (Internet) Monien elintarvikkeiden sisältämiä aineita esitetään E-koodeina. Selvitä seuraavien E-koodien merkitys: mitä aineet ovat ja miten ne vaikuttavat? a) E1100 b) E1101 c) E1103

28 Kuvat Napsauta kuva suuremmaksi!

40 VASTAUS 1: Väittämät a) Entsyymi rakentuu valkuaisaineosasta ja substraatista. V b) Entsyymit katalysoivat eli mahdollistavat ja nopeuttavat monia solun reaktioita. O c) Entsyymit eivät itse kulu reaktioissa. O d) Entsyymit toimivat vain solun sisällä. V

41 hapen muodostumiseen kulunut aika (s) VASTAUS 2: Katalaasi-entsyymin toiminta, tulokset ja tehtävät a) Luku 4, tehtävä 2a ph b) ph 9.

42 VASTAUS 3: Leivinhiivan katalaasi-entsyymi Videotiedoston vetyperoksidi_hiiva.avi voi avata myös suoraan mediasoittimeen.

43 VASTAUS 4: Laborointi leivinhiivan avulla Vasemmalla sakkaroosia, oikealla glukoosia.

44 VASTAUS 5: Pesuaineiden entsyymit a) Ne pilkkovat likatahrojen molekyylejä. Esimerkissä proteiinia. b) Entsyymit puhdistavat tehokkaammin ja pienemmässä lämpötilassa (energian ja vaatteiden säästyminen)

45 VASTAUS 6: Helikobakteeri ja ureaasi-entsyymi (Internet) a) Helikobakteeri elää mahanesteen happamassa ympäristössä. Se hajottaa ureaa ureaasi-entsyymin avulla ammoniakiksi ja hiilidioksidiksi. Syntynyt ammoniakki on emäs, joka neutraloi mahanesteen suolahappoa. Näin helikobakteeri muodostaa itselleen vähähappoisen elinympäristön. b) Hengitystestissä potilaalle annetaan ureaa, jonka hiili on leimattu hiili-isotoopilla, joka voidaan erottaa normaalista hiilen isotoopista. Jos mahalaukussa on helikobakteereja, urea hajoaa nopeasti hiilidioksidiksi ja ammoniakiksi. Uloshengityksen hiilidioksidin avulla voidaan todeta helikobakteerien olemassaolo.

46 VASTAUS 7: Restriktioentsyymien merkitys (Internet) a) Restriktioentsyymejä on löydetty bakteereista ja arkeista. Näiden entsyymien avulla bakteerit ja arkit tuhoavat niihin päässeitä viruksia pilkkomalla virusten dna:ta. b) Koska tietty restriktioentsyymi pilkkoo dna:ta tietystä kohdasta, niitä voidaan käyttää geenitekniikassa. Entsyymin avulla irrotetaan esimerkiksi ihmisen perimästä insuliinin valmistumista ohjaava geeni. Bakteerin plasmidiin tehdään samalla entsyymillä leikkauskohta, johon insuliini-geeni voidaan siirtää. Näin eliöiden geenejä voidaan siirtää bakteereihin. Esimerkiksi insuliinia tuotetaan nykyisin bakteereissa.

47 VASTAUS 8: Elintarvikkeiden E-koodit (Internet) a) Amylaasi katalysoi hiilihydraatin pilkkoutumista. b) Proteaasi katalysoi proteiinien pilkkoutumisreaktioita. c) Invertaasi katalysoi sakkaroosin pilkkoutumisreaktion glukoosiksi ja fruktoosiksi.

Samankaltaiset tiedostot

Nimi sosiaaliturvatunnus. Vastaa lyhyesti, selkeällä käsialalla. Vain vastausruudun sisällä olevat tekstit, kuvat jne huomioidaan

Nimi sosiaaliturvatunnus. Vastaa lyhyesti, selkeällä käsialalla. Vain vastausruudun sisällä olevat tekstit, kuvat jne huomioidaan 1. a) Mitä tarkoitetaan biopolymeerilla? Mihin kolmeen ryhmään biopolymeerit voidaan jakaa? (1,5 p) Biopolymeerit ovat luonnossa esiintyviä / elävien solujen muodostamia polymeerejä / makromolekyylejä.