Katalase und Wasserstoffperoxid
AFB I–IIWasserstoffperoxid (H₂O₂) zerfällt langsam in Wasser und Sauerstoff. Gibt man ein Stück rohe Kartoffel hinzu, schäumt die Lösung stark. Ein Stück gekochte Kartoffel bewirkt nichts. Braunstein (MnO₂), ein anorganischer Katalysator, beschleunigt den Zerfall ebenfalls.
- Stelle die Reaktionsgleichung für den Zerfall von Wasserstoffperoxid auf.
- Erkläre das Schäumen mit roher Kartoffel.
- Begründe das Ergebnis mit gekochter Kartoffel.
- Skizziere das Energiediagramm des Zerfalls ohne und mit Katalase.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Die Kartoffel enthält das Enzym Katalase. Es senkt die Aktivierungsenergie des Zerfalls; es entsteht sehr schnell viel Sauerstoff, der als Schaum aufsteigt.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Beim Kochen wird die Katalase denaturiert; das aktive Zentrum verliert seine Form, das Substrat bindet nicht mehr.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Achsen Energie gegen Reaktionsverlauf; Anfangsniveau H₂O₂ höher als Endniveau H₂O + O₂; hoher Berg ohne Enzym, niedrigerer Berg mit Katalase; die Energiedifferenz zwischen Anfang und Ende ist in beiden Fällen gleich.
Enzyme im Waschmittel
AFB II–IIIModerne Waschmittel enthalten Proteasen, Lipasen und Amylasen. Auf der Packung steht: „Enthält Enzyme — wirkt schon ab 30 °C.“ Ein Hersteller wirbt: „Unser Enzym entfernt alle Flecken.“
- Erläutere, warum ein Waschmittel mehrere verschiedene Enzyme enthält.
- Erkläre, warum das Waschmittel schon bei niedriger Temperatur wirkt.
- Vergleiche Enzyme mit anorganischen Katalysatoren wie Braunstein.
- Beurteile die Werbeaussage „Unser Enzym entfernt alle Flecken“.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Enzyme sind substratspezifisch: Proteasen spalten Proteine (Blut, Ei), Lipasen Fette, Amylasen Stärke. Für verschiedene Flecken braucht man verschiedene Enzyme.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Die Enzyme senken die Aktivierungsenergie der Spaltungen; die Reaktionen laufen daher auch bei 30 °C schnell genug ab. Ohne Enzyme wären dafür viel höhere Temperaturen nötig.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Beide senken die Aktivierungsenergie und gehen unverändert aus der Reaktion hervor. Enzyme sind jedoch Proteine, hoch spezifisch und empfindlich gegenüber Hitze und pH; anorganische Katalysatoren wirken unspezifischer und sind meist hitzebeständig.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Die Aussage ist fachlich falsch: Ein einzelnes Enzym ist substratspezifisch und kann z. B. nur Proteine spalten. Fett- oder Farbstoffflecken bleiben. Sinnvoll ist nur die Kombination mehrerer Enzyme und Tenside.