Aufgaben: Diagramme zu Enzymreaktionen und Experimentplanung

Beschreiben Sie den typischen Verlauf der Reaktionsgeschwindigkeit eines Enzyms in Abhängigkeit von der Temperatur und erklären Sie, warum die Geschwindigkeit oberhalb des Optimums stark abnimmt.

Ein Diagramm zeigt die Reaktionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Substratkonzentration: Sie steigt zunächst linear an und nähert sich dann einem Maximalwert. Erklären Sie beide Abschnitte.

Nennen Sie bei einem Experiment zur Wirkung des pH-Werts auf Katalase (Zersetzung von Wasserstoffperoxid) die unabhängige Variable, die abhängige Variable und zwei konstant zu haltende Größen.

Die Enzymaktivität der Amylase wird bei verschiedenen pH-Werten gemessen: pH 4: 5 %, pH 6: 60 %, pH 7: 100 %, pH 9: 30 % (relativ zum Maximum).

1. a) Bestimmen Sie das pH-Optimum.
2. b) Erklären Sie die Abnahme auf beiden Seiten.
3. c) Begründen Sie, warum Pepsin im Magen ein anderes pH-Optimum hat.

Ein Schüler untersucht die Aktivität der Katalase in Kartoffelstücken bei 5 °C, 20 °C, 37 °C und 70 °C anhand des Volumens des gebildeten Sauerstoffs in 60 Sekunden.

1. a) Formulieren Sie eine Hypothese.
2. b) Planen Sie die Durchführung mit Kontrollansatz.
3. c) Nennen Sie zwei mögliche Fehlerquellen.

Zwei Kurven zeigen die Reaktionsgeschwindigkeit ohne und mit einem Hemmstoff. Bei der ersten Hemmung erreicht die Kurve bei hoher Substratkonzentration denselben Maximalwert wie ohne Hemmstoff; bei der zweiten bleibt der Maximalwert niedriger.

1. a) Ordnen Sie beide Fälle kompetitiver bzw. nicht-kompetitiver Hemmung zu.
2. b) Begründen Sie Ihre Zuordnung.

Folgende Messwerte zeigen die Anfangsgeschwindigkeit $v$ (µmol/min) einer Enzymreaktion bei steigender Substratkonzentration $[S]$ (mmol/l): $[S] = 1$: $v = 20$; 2: 33; 5: 50; 10: 61; 50: 70; 100: 71.

1. a) Zeichnen Sie das Diagramm in Gedanken und beschreiben Sie den Verlauf.
2. b) Schätzen Sie $v_{max}$ und die Substratkonzentration bei halbmaximaler Geschwindigkeit ab.
3. c) Erklären Sie, was eine Verdopplung der Enzymmenge am Verlauf ändern würde.

Bei einer Stoffwechselkette $A \rightarrow B \rightarrow C \rightarrow D$ hemmt das Endprodukt D das erste Enzym (Enzym 1) allosterisch.

1. a) Erklären Sie diese Endprodukthemmung und ihre Bedeutung für die Regulation.
2. b) Beschreiben Sie die Konzentrationsänderungen von A, B und D, wenn D im Überschuss vorliegt.
3. c) Entwerfen Sie ein Experiment, um zu zeigen, dass die Hemmung allosterisch und nicht kompetitiv ist.

Ein Waschmittelhersteller in Düsseldorf will ein Protease-haltiges Waschmittel für Temperaturen von 30 °C bis 60 °C entwickeln. Die Aktivität eines Testenzyms beträgt: 20 °C: 30 %, 40 °C: 90 %, 60 °C: 100 %, 80 °C: 5 %.

1. a) Interpretieren Sie die Daten.
2. b) Erklären Sie die Denaturierung auf molekularer Ebene.
3. c) Beurteilen Sie, ob das Enzym geeignet ist, und schlagen Sie zwei weitere Untersuchungen vor.