Enzyme Action
advertisement
Second semester Grade 10 Advanced Unit 5 Enzyme Action Name :------------------------------------------ Class :------------------- Booklet key This picture Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action Means that this is a Key words links Exercises Reading text for improving language only Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action Contents المحتويات Topic No. Pg Unit 5 : Enzyme Action The nature of enzymes ………………………………………………………. 3 How do enzymes work ……………………………………………………….. 5 Activation energy …………………………………………………………….. 11 Inhibitors …………………………………………………………………….. Competitive inhibitors ……………………………………………. 13 Non competitive inhibitors………………………………………. 14 Factors affecting the rate of enzymes ……………………………………….. Temperature ……………………………………………………….. 16 PH (hydrogen ion concentration ……………………………….. 17 Substrate concentration ……………………………………….. 18 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action Unit 5 Enzyme Action Standards: 8.1 Know that enzymes are globular proteins that act as biological catalysts; explain how they operate by forming a substrate–enzyme complex on an active site, so lowering the activation energy for a reaction. 8.2 Explain how the structure of an enzyme leads to its substrate specificity. 8.3 Differentiate between the mechanisms of competitive and noncompetitive inhibition of enzyme action. 8.4 Describe and explain why changes of temperature, pH and substrate concentration affect the rate of enzyme action. یعرف أن األنزیمات هي بروتینات كرویة والتي تعمل كحوافز بیولوجیة وسیطة؛8-1 ویشرح آلیة عمل هذه األنزیمات عن طریق المتفاعالت في موقع نشط حیث تقوم .األنزیمات بتخفیض طاقة التنشیط المطلوبة للتفاعل یفسّر كیف أن تركیبة األنزیم یجعله متخصصا ً للعمل على مادة متفاعلة معینة8-2 . التنافسي منها والالتنافسي، یمیّز بین مثبطات األنزیمات8-3 یصف ویشرح كیف أن التغیّرات في درجة الحرارة والرقم الهیدروجیني وتركیز8-4 .المواد المتفاعلة یؤثر على معدل عمل األنزیمات 1 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action Key Words Scientific term Enzyme معنى المصطلح Scientific term Non competitive Globular proteins Optimum Catalyze Thermal energy Active site Denatured Substrate Collide Digestion Salivary glands Gut معنى المصطلح Hydrogen bonds Acidity Alkalinity Activation energy Competitive inhibitors Inhibitors 2 Enzymes Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action What is the meaning of Enzyme ? ما المقصود باإلنزیم Enzyme Globular proteins catalyze Globular proteins that catalyse chemical reactions in living organisms هي بروتینات كرویة تحفز التفاعالت الكیمیائیة في الكائنات الحیة Enzymes اإلنزيمات Specific Properties متخصصة Increase rate of the reaction تزید من سرعة التفاعل Unchanged and not used up at the end of the reaction التتغیر وال یتم استخدامها حتى نهایة التفاعل Only small amount is needed to catalyze a lot of substrate . كمیة قلیلة فقط من االنزیم تكفي لتحفیز التفاعل http://www.encyclopedia.com/video/MflAWd665BA-globular -structural-proteins.aspx 3 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action Reactions too slow to maintain life التفاعالت بطیئة جدا للحفاظ على الحیاة Need them نحتاجها Can’t increase temperatures/pressure in cells (fatal) ( التستطیع زیادة الحرارة والضغط داخل الخالیا ) قاتلة Enzyme names أسماء اإلنزيمات The names of most enzyme such as protease, amylase and catalase, end with –ase. active site Substrate (ase ( تنتهي أسماء معظم اإلنزیمات كالبروتیز واألمیلیز والكاتالیز بالمقطع Enzymes Are Proteins اإلنزيمات هي بروتينات • The enzyme binds to the substrates by its active site •The active site: is a pocket formed by the folding of the protein where the substrates bind. •Substrate is a substance on which an enzyme acts during a chemical reaction. . یرتبط اإلنزیم بمادة التفاعل عن طریق الموقع النشط هو الموقع الذي یرتبط بمادة التفاعل وهو على شكل جیب وناتج عن التفاف: الموقع النشط . البروتین . هي المادة التي ترتبط باالنزیم خالل التفاعل الكیمیائي: مادة التفاعل http://www.youtube.com/watch?v=V4OPO6JQLOE 4 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action How do enzymes work? كيف يعمل اإلنزيم ؟ معقد اإلنزيم ومادة التفاعل 5 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action An Example مثـــــال Substrates مواد التفاعل Sucrose + H2O Products نواتج Glucose + Fructose + Sucrose + H2O + Enzyme Glucose + Fructose carbohydrate + Substrates مواد التفاعل Products نواتج 6 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action Enzymes and digestion The enzymes involved in respiration, photosynthesis and protein synthesis work inside cells. Other enzymes are produced by specialised cells and released from them; the digestive enzymes are pass out into the gut, where they catalyse the breakdown of food molecules. اإلنزيمات والهضم وهناك أنزیمات أخرى یتم.تشارك االنزیمات في عملیة البناء الضوئي والتنفس وبناء البروتین داخل الخالیا كاالنزیمات الهاضمة وهذه اإلنزیمات تمر في القناة الهضمیة، انتاجها بواسطة خالیا متخصصة وتتحرر منها . لتحفز تكسیر جزیئات الغذاء Different enzymes : اإلنزيمات المختلفة Different enzymes catalyse different digestion reactions. تتحفز التفاعالت الغذائية المختلفة بإنزيمات مختلفة Enzymes and their reactions catalysed انزيمات والتتفاعالت التي تحفزها3 يبين الجدول أدناه Enzyme Reaction catalysed اسم اإلنزيم التفاعل الذي يحفزه Amylase أميليز Protease بروتيز → starch sugars نشا سكریات proteins بروتینات Lipase lipids ليبيز لیبیدات → → amino acids أحماض أمینیة fatty acids + glycerol أحماض دهنیة+ جلیسرول Amylase is an example of a carbohydrate. Lipids are fats and oils. واللیبیدات عبارة عن دهون وزیوت، االمیلیز هو انزیم متخصص للكربوهیدرات 7 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action Different parts of the gut: Different parts of the gut produce different enzymes. Where enzymes are produced gut digestion salivary glands : األجزاء المختلفة من األمعاء تنتج األجزاء المختلفة من األمعاء أنزيمات مختلفة يوضح الجدول التالي بعض اإلنزيمات وأماكن انتاجها Amylase أميليز Protease بروتيز Enzyme where produced اسم اإلنزيم موقع اإلنتاج salivary glands, pancreas, small intestine األمعاء الدقيقة، البنكرياس، الغدد اللعابية stomach, pancreas, small intestine األمعاء الدقيقة، البنكرياس، المعدة Lipase pancreas, small intestine ليبيز األمعاء الدقيقة، البنكرياس 8 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action The nature of enzymes طبيعة اإلنزيمات 1. What are enzymes? ماهي اإلنزیمات _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ 2. Why do we need enzymes? لماذا نحتاج اإلنزیمات ______________________________________________________ ____________________________________________________ 3- What are enzymes made of? مم تتكون اإلنزیمات ____________________________________________________________ _____________________________________________________________ 4- Give some examples of digestive enzymes and the reaction they catalyze. أعط بعض األمثلة ألنزیمات الهضم والتفاعالت التي تحفزها ______________________________________________________________________ 5- Explain by drawing how enzymes work اشرح بالرسم آلیة عمل اإلنزیم ______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 9 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action lock and key model for enzyme action نموذج المفتاح والقفل آللية عمل اإلنزيم 1. Label the diagram below using these words : استخدم الكلمات التالیة لتسمیة النموذج الموجود باألسفل product Enzyme-substrate complex Enzyme substrate 2- What do we call the above model that can account for enzyme specificity? ماذا یطلق على النموذج أعاله والخاص باإلنزیم _________________________________________ http://www.youtube.com/watch?v=EiMBsgNZh-M 10 Activation energy طاقة التنشيط Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action For a reaction to occur the sucrose and water would have to collide with enough energy to break and form bonds ,This is the activation energy ، نحتاج للتصادم طاقة كافية لكسر وإعادة تشكيل الروابط، أثناء تفاعل السكروز والماء وهذا مايسمى بطاقة التنشيط Activation energy: The energy needed to start a chemical reaction هي الطاقة الالزمة لبدء التفاعل الكيميائي: طاقة التنشيط Activation energy طاقة التنشیط High energy Intermediate متوسط الطاقة العالیة Energy الطاقة Substrates مواد التفاعل Products نواتج Progress of reaction مراحل التفاعل 11 Exercises Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action The activation energy طاقة التنشيط 1- Define activation energy عرف طاقة التنشیط __________________________________________________________ 2- The diagram below shows the activation energy of the reactions with and without an enzyme. Explain the effect of the enzyme. اشرح، يوضح المخطط التالي طاقة التنشيط لتفاعلين أحدهم بوجود اإلنزيم واألخر بدون إنزيم . تأثير اإلنزيم على التفاعل _____________________________________________ ____________________________________________ 12 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action Inhibitors المثبطات An inhibitor is a substance that can slow down or stop a reaction. The inhibitors binds to the enzyme and stops it from attaching to the substrate. They are found naturally, but are also used artificially as drugs, pesticides. There are two kinds of inhibitors. Inhibitors can be either competitive or non competitive inhibitors. Activation energy Competitive inhibitors Inhibitors Non competitive والمثبطات ترتبط باإلنزیم وتمنعه من، مادة من شأنها أن تبطئ التفاعل أو توقفه: المثبط ولكن یمكن أن اخل في الصناعات، ً والمثبطات تتواجد طبیعیا، اإلرتباط بمادة التفاعل . كصناعة األدویة والمبیدات الحشریة . مثبطات تنافسیة ومثبطات غیر تنافسیة: وهناك نوعان من المثبطات 1- Competitive inhibitors: They have structures similar to that of the substrates. It competes with the substrate for the active site of an enzyme. This means that it has a shape that allows it to fit into the active site of the enzyme instead of the substrate. This prevents the formation of enzyme/substrate complexes and the rate of reaction decreases. : المثبطات التنافسية-1 وبالتالي تتنافس معها على اإلرتباط بالموقع النشط، وهي مثبطات لها تركیب یشابه تركیب مادة التفاعل و هذا یعني أن لدیها الشكل الذي یسمح لها باإلرتباط على الموقع النشط لإلنزیم بدالً من، على اإلنزیم . وهو مایمنع تكوین ) معقد اإلنزیم ومادة التفاعل ( وبالتالي انخفاض معدل التفاعل. مادة التفاعل http://www.youtube.com/watch?v=6-b9IoPzKrY 13 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action المثبطات التنافسية 2- Non-competitive inhibitors: They don’t bind to the active site of the enzyme but attach themselves to some other part of the enzyme. This changes the overall shape of the enzyme including the active site. So the enzyme can no longer bind to the substrate. : المثبطات غير التنافسية-2 مما یؤدي، ولكن تثبت نفسها في أي مكان على اإلنزیم، و هذه المثبطات الترتبط بالموقع النشط لإلنزیم وبالتالي لم یعد اإلنزیم قادراً على اإلرتباط بمادة. لتغییر شكل اإلنزیم بالكامل وبما فیه من موقع نشط . التفاعل 14 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action المثبطات غير التنافسية 15 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action Factors Affecting the Rate of Enzyme Reactions العوامل المؤثرة على معدل تفاعالت اإلنزيم درجة الحرارة-1 1. Temperature • Enzymes have an optimum temperature at which they work fastest. For mammalian enzyme. This is around 40°C but other enzymes can work at the extremes of temperature. لإلنزیمات درجة حرارة قصوى یكون فإنزیم، عندها التفاعل أسرع مایمكن 40 الثدییات تكون الحرارة القصوى حوالي ولكن األنزیمات األخرى، درجة مئویة . قد تعمل في درجات أخرى • As the temperature increases the rate increases as both the enzyme and substrate molecules have more energy so collide more often. بزیادة درجة الحرارة یزداد معدل التفاعل وبالتالي تزداد طاقة كالً من االنزیم وجزیئات مادة التفاعل مما یزید من . سرعة التصادم • Above the optimum temperature the rate begins to decrease as more and more enzymes become denatured, which is when the thermal energy breaks the hydrogen bonds holding the enzymes structures so the enzymes cannot work anymore. بعد وصول درجة الحرارة للدرجة المثلى یبدأ معدل التفاعل، ( ) القصوى ، ً باإلنخفاض وتتدمر اإلنزیمات شیئا ً فشیئا حیث تعمل الطاقة الحراریة على تكسیر الروابط الهیدروجینیة التي تدخل في تركیب اإلنزیم وبالتالي لن یستطیع اإلنزیم . العمل أكثر optimum thermal energy معدل التفاعل collide denatured hydrogen bonds درجة الحرارة 16 2. PH (hydrogen ion concentration) Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action ) تركيز أيون الهيدروجين ( درجة الحموضة-2 •Enzymes also have an optimum pH at which they work fastest. This is different for different enzymes but for most enzymes their optimum pH is around pH 7-8. •The acidity and alkalinity can affect the active site of the enzyme so the substrate can no longer bind with the active site of the enzyme. Extreme PHs can denature enzymes. وهذا یختلف من انزیم. االنزیمات أیضا لها درجة حموضة مثلى حیث تكون فیها أسرع ما یمكن .8-7 ولكن بالنسبة لمعظم اإلنزیمات الرقم الهیدروجیني األمثل لها هو حوالي، آلخر ویمكن أن تؤثر الحموضة والقلویة على الموقع النشط لإلنزیم فال یعد قادراً على اإلرتباط . وبزیادة درجة الحموضة یمكن أن یتلف اإلنزیم.بالموقع النشط له معدل التفاعل optimum pH acidity alkalinity ) درجة الحموضة ( تركيز أيون الهيدروجين 17 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action .3. The Substrate Concentration تركيز مادة التفاعل-3 •If the concentration of enzyme stays the same, the rate of reaction will increase with increase in substrate concentration, because there will be more collisions between substrates and enzymes. but the increase of the reaction rate happens up to a point. •When the enzyme’s active sites are all working as quickly as they can adding more substrate doesn’t lead to further increase of the reaction rate. Because this extra substrate will have to wait for an active site to become free. ألنه، فإن معدل التفاعل سیزداد مع الزیادة في مادة التفاعل، إذا بقي تركیز االنزیم على حاله لكن الزیادة في معدل التفاعل.سیكون هناك مزید من التصادم بین مادة التفاعل واالنزیمات .ستستمر إلى حد ما فإن إضافة المزید من، فعندما تعمل جمیع المواقع النشطة لإلنزیم تكون قد تم شغلها بمادة التفاعل ألن هذه الزیادة االضافیة من مادة التفاعل سوف.مادة التفاعل لن یؤدي إلى زیادة معدل التفاعل . ًتضطر لإلنتظار للحصول على أي موقع نشط یصبح حرا معدل التفاعل تركيز مادة التفاعل 18 Exercises Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action Factors affecting enzyme action العوامل المؤثرة على نشاط اإلنزيم 1- looking at the graphs below, graph (a) shows the effect of temperature on enzyme activity. Graph (b) shows the effect of pH on the enzyme activity. فإن المخطط أ یوضح تأثیر درجة الحرارة على اإلنزیم بینما، ب باألسفل، بالنظر إلى المخططین أ المخطط ب یوضح تأثیر درجة الحموضة على نشاط اإلنزیم a. Explain how temperature affects enzyme activity اشرح كیف تؤثر درجة الحرارة على نشاط اإلنزیم ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ b. Explain the effect of pH on pepsin and trypsin. اشرح تأثیر درجة الحموضة على كالً من انزیمي الببسین والترابسین ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ 19 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action c- Explain the effect of اشرح تأثیر تركیز مادة التفاعل على معدل سرعة التفاعل _________________________ _________________________ _________________________ _________________________ _________________________ معدل التفاعل substrate concentration on the rate of reaction. _________________________ تركيز مادة التفاعل 2- Use the following words to identify the following: اختر من الكلمات التالیة مایناسب لوضعه على الرسم باألسفل Substrate مادة التفاعل Competitive Inhibitor مثبط تنافسي Active site موقع نشط Non-competitive inhibitor مثبط غیر تنافسي 20 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action Unit Revision 1. Write a definition for the following: Active Site ( الموقع النشط : اكتب تعریف كالً من ) : -------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------Substrate ( ) مادة التفاعل: ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Products ( ) النواتج : -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2. Explain how the structure of the protein is linked to its ability to act as an enzyme? اشرح كیف أن تركیب البروتین یساعده على العمل كإنزیم _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ 21 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action 3- Read the text below then summarize it . .. أقرأ النص التالي ثم لخصه بأسلوبك: السؤال الثالث 10 minutes (max) Globular proteins, also known as spheroproteins, are proteins formed by compacted amino acid chains, which are folded into intricate shapes represents protein that often roughly resemble spheres. This type of groups. The two other groups are protein one of the three major fibrous proteins, which are primarily structural proteins, and membrane proteins, which are usually found attached to the membranes of cells and their organelles.Globular proteins form important components Of the following ( Enzymes , Hormones and Antibodies ) . ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… http://www.encyclopedia.com/video/MflAWd665BA-globular -structural-proteins.aspx 22 Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action 23
