9. razred · 14–15 godina

Enzimi i energija u organizmu

Cilj lekcije

Objasni ulogu enzima kao bioloških katalizatora.
Poveži temperaturu i pH s djelovanjem enzima bez pravila koje važi za sve.
Pročitaj ukupnu jednačinu ćelijskog disanja.

Reakcije u ćelijama

Dok hodaš, u ćelijama se odvija mnogo hemijskih reakcija. Enzimi su biološki katalizatori; većina enzima su proteini. Oni ubrzavaju određene reakcije, a ne troše se kao reaktanti u ukupnom procesu. Katalizator nije izvor energije za reakciju.

Važni su uslovi

Enzim se povezuje s određenim molekulama na dijelu koji zovemo aktivno mjesto. Promjena temperature ili pH može promijeniti brzinu djelovanja, a jaki uticaji mogu narušiti strukturu enzima. Različiti enzimi imaju različite pogodne uslove. Nije tačno da svakom enzimu najviše odgovaraju ista temperatura i neutralan pH.

Hemijska energija hrane

Pojednostavljena ukupna jednačina ćelijskog disanja glasi C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O. To je sažetak mnogo koraka, a ne jedna reakcija u ćeliji poput plamena. Dio oslobođene energije postaje dostupan za rad ćelija, a dio prelazi u toplotu. Fotosinteza i disanje povezani su kruženjem tvari i pretvaranjem energije.

Uslovi mijenjaju djelovanje

Poredi tri zamišljena mjerenja jednog enzima; nisu podaci za sve enzime.

2 jedinice brzine

Prva izmjerena vrijednost u modelu.

Istraži interaktivne modele

Predvidi promjenu, isprobaj kontrole i objasni šta primjećuješ. Za sitne oznake izaberi „Uvećaj model“.

Istraži kako se supstrat veže za enzim

Ovo je hipotetički primjer jednog enzima i supstrata, bez stvarne hemijske formule. Boje i oblici su dogovor, a nisu u stvarnom razmjeru.

Izaberi model supstrata Predviđanje: hoće li se izabrani supstrat uklopiti u aktivno mjesto?

Ovaj prikaz pokazuje jedan mogući odnos. Pravi enzimi imaju složene, pokretne oblike; nije tačno da svi rade kao kruta brava i ključ. Enzimi ubrzavaju određene reakcije i ne troše se kao reaktanti.

Korak po korak

1.U jednačini C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O provjeri ugljik: 6 lijevo i 6 desno.

2.Provjeri vodik: 12 lijevo i 6 · 2 = 12 desno.

3.Provjeri kisik: 6 + 6 · 2 = 18 lijevo, a 6 · 2 + 6 = 18 desno.

4.Jednačina je izjednačena i prikazuje ukupni odnos tvari, ne sve enzimske korake.

Tri riješena primjera

Uloga enzima

1.U modelu reakcija bez enzima teče sporo.

2.Uz odgovarajući enzim i iste uslove reakcija teče brže.

3.Enzim je katalizator, a energija i tvari i dalje moraju odgovarati samoj reakciji.

Tumačenje temperature

1.U zamišljenom mjerenju brzine su 2, 5 i 1 jedinica pri 20, 40 i 70 °C.

2.Najveća izmjerena brzina je pri 40 °C među tim tačkama.

3.Ne tvrdimo da je tačan optimum 40 °C niti da isto važi za sve enzime.

Odnos glukoze i CO₂

1.Iz ukupne jednačine disanja 1 mol glukoze daje 6 mol CO₂.

2.Za 2 mol glukoze, uz potrebne uslove i dovoljno O₂, pomnoži 2 · 6.

3.Dobiva se 12 mol CO₂.

Česte greške

Enzim ubrzava reakciju, ali ne stvara energiju ni atome ni iz čega.
Najveća vrijednost u tri mjerenja ne određuje tačan optimum bez dodatnih mjerenja.

Provjeri sebe

Izaberi jedan odgovor. Nakon provjere pročitaj objašnjenje.

1. Šta je enzim u reakciji?

2. Koliko CO₂ stoji u ukupnoj jednačini disanja jedne glukoze?

3. Da li svi enzimi imaju iste pogodne uslove?

4. Odakle potiče energija dostupna u disanju?

Pokušaj samostalno

U ukupnoj jednačini disanja izračunaj broj molova O₂ potreban za 0,5 mol glukoze.

Uporedi s rješenjem

Odnos glukoza : O₂ je 1 : 6. Za 0,5 mol glukoze treba 0,5 · 6 = 3 mol O₂. Ovaj račun opisuje ukupni stehiometrijski odnos.

Veza s kurikulumom KS

Biološki važne organske tvari: enzimi, ukupna promjena energije u ćelijskom disanju i tumačenje modelskih podataka. Ishodi: D.9.1, D.9.2, D.9.4, D.9.5. Stranice dokumenta: 18–19.

Službeni predmetni kurikulum Hemija (PDF) · Pregled veze lekcija i kurikuluma

Digitalna vježba pomaže razumijevanju. Praktične vještine mjerenja i izvođenja ogleda provjeravaju se s nastavnikom u školi.