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Naturwissenschaften – Grade 10 · Einheit 1: Enzyme, Pflanzen und Immunabwehr

Enzyme

Erkläre, wie Enzyme arbeiten und wie Temperatur und pH-Wert ihre Aktivität beeinflussen.

Enzyme sind biologische Katalysatoren: Proteine, die Reaktionen beschleunigen, ohne verbraucht zu werden. Jedes Enzym hat ein aktives Zentrum mit einer bestimmten Form. Nur ein Substrat mit passender Form passt hinein, wie ein Schlüssel ins Schloss, und bildet einen Enzym-Substrat-Komplex. Das Substrat wird gespalten oder verbunden, und die Produkte lösen sich ab.

Die Enzymaktivität steigt mit der Temperatur bis zu einem Optimum, beim Menschen oft etwa 37 °C, weil die Moleküle häufiger zusammenstoßen. Oberhalb des Optimums verändert das aktive Zentrum seine Form, und das Enzym wird denaturiert: Es funktioniert nicht mehr. Jedes Enzym hat auch einen optimalen pH-Wert; zum Beispiel arbeitet die Protease Pepsin im Magen bei etwa pH 2 am besten, während die Amylase im Mund bei etwa pH 7 am besten arbeitet.

temperature (°C)rate10203040506070123456789100

Beispiel mit Lösung

Warum hört ein Enzym bei 70 °C auf zu arbeiten?

  1. Hohe Temperatur bricht die Bindungen auf, die die Form des Enzyms halten.
  2. Das aktive Zentrum verändert seine Form.

Antwort:Das Substrat passt nicht mehr, daher ist das Enzym denaturiert.

Schlüsselwörter

aktives Zentrum
der Teil eines Enzyms, an den das Substrat bindet
Substrat
das Molekül, auf das ein Enzym wirkt
denaturiert
das aktive Zentrum hat seine Form dauerhaft verändert
Optimum
die Bedingungen, bei denen die Aktivität am höchsten ist
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Jedes Mal neue Fragen.

Mit Bezug auf NGSS: HS-LS1-6