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Enzyme als Biokatalysatoren

Zwei Aufgaben zu Enzymversuchen — mit Hinweisen und Erwartungshorizont.

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1

Brot im Mund

AFB I–II

Anna kaut ein Stück Weißbrot zwei Minuten lang, ohne zu schlucken. Es schmeckt immer süßer. Ihr Bruder kaut ein Stück Weißbrot, nachdem er eiskaltes Wasser getrunken hat — bei ihm dauert es länger, bis das Brot süß schmeckt.

  1. Gib den Nährstoff im Brot an, der sich beim Kauen verändert.
  2. Erkläre , warum das Brot beim Kauen süß wird.
  3. Deute die Beobachtung beim Bruder.
  4. Plane einen Versuch im Reagenzglas, mit dem man zeigen kann, dass wirklich der Speichel die Stärke zerlegt.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Brot enthält vor allem …
Hinweis zu Aufgabe b)
Welches Enzym ist im Speichel?
Hinweis zu Aufgabe c)
Wie wirkt Kälte auf Enzyme?
Hinweis zu Aufgabe d)
Du brauchst einen Vergleichsansatz und einen Nachweis.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Stärke.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Das Enzym Amylase im Speichel zerlegt Stärke in Malzzucker. Zucker schmeckt süß, Stärke kaum.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Das kalte Wasser kühlt die Mundhöhle ab. Bei niedriger Temperatur arbeitet die Amylase langsamer; erst wenn sich der Mund wieder erwärmt, wird die Stärke schneller zerlegt.

Erwartungshorizont zu Aufgabe d)

Zwei Reagenzgläser mit Stärkelösung bei 37 °C: eines mit Speichel, eines mit Wasser (Kontrolle). Jede Minute eine Probe mit Iodlösung testen. Nur beim Speichel-Ansatz verschwindet die Blaufärbung.

2

Enzyme im Fieber

AFB II–III

Bei hohem Fieber steigt die Körpertemperatur auf 40 bis 41 °C. Ärzte warnen: Über 42 °C wird Fieber lebensgefährlich.

Das Diagramm eines Versuchs zeigt: Ein menschliches Enzym arbeitet bei 37 °C am schnellsten, bei 45 °C nur noch halb so schnell und bei 55 °C gar nicht mehr — auch nicht nach dem Abkühlen.

  1. Beschreibe die Versuchsergebnisse.
  2. Erkläre das Ergebnis bei 55 °C.
  3. Begründe , warum sehr hohes Fieber lebensgefährlich werden kann.
  4. Beurteile die Aussage: „Kälte ist für Enzyme genauso schädlich wie Hitze.“

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Nenne alle drei Temperaturen.
Hinweis zu Aufgabe b)
Enzyme sind Proteine.
Hinweis zu Aufgabe c)
Was brauchen alle Zellen?
Hinweis zu Aufgabe d)
Ist die Wirkung jeweils umkehrbar?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Bei 37 °C höchste Aktivität, bei 45 °C nur noch die Hälfte, bei 55 °C keine Aktivität mehr, auch nach Abkühlen nicht.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Durch die Hitze verliert das Protein des Enzyms dauerhaft seine Form. Das Enzym ist zerstört und kann auch nach dem Abkühlen nicht mehr arbeiten.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Viele lebenswichtige Vorgänge in den Zellen laufen mithilfe von Enzymen ab. Werden die Enzyme durch die Hitze geschädigt, fallen diese Vorgänge aus.

Erwartungshorizont zu Aufgabe d)

Falsch: Kälte verlangsamt Enzyme nur, beim Erwärmen arbeiten sie wieder. Hitze zerstört ihre Form dauerhaft. Deshalb kann man Lebensmittel einfrieren, ohne dass ihre Enzyme zerstört werden.