Opgaver til B1.5

Opgaverne hører til afsnit B1.5 Katalysatorer og enzymer. Prøv selv, før du åbner hjælpen under opgaven.

Opgave B1.5.1: Hvad er en katalysator?

  1. Hvad gør en katalysator ved en reaktion?
  2. Hvad er der sket med katalysatoren, når reaktionen er færdig?
  3. Hvor skrives katalysatoren i et reaktionsskema?

Læs afsnittet Hvad er en katalysator? i afsnit B1.5.

En katalysator er hverken en reaktant eller et produkt. Den er der både før og efter.

  1. Den får reaktionen til at gå hurtigere.
  2. Ingenting. Den er ikke blevet brugt og kan bruges igen.
  3. Over reaktionspilen

Opgave B1.5.2: Energiprofilen med katalysator

Brug figuren med de to kurver.

  1. Hvad er forskellen på de to kurver?
  2. Hvad er ens for de to kurver?
  3. Forklar, hvorfor reaktionen går hurtigere med katalysator.
  4. Afgiver reaktionen mere energi, når der er en katalysator?

Sammenlign højden af de to toppe, og sammenlign de steder, hvor kurverne begynder og slutter.

En lavere top betyder en lavere aktiveringsenergi. Tænk tilbage på afsnit B1.3 og B1.4: Hvor mange molekyler har energi nok, når bakken er lavere?

  1. Toppen er lavere med katalysator, så aktiveringsenergien er mindre.
  2. Reaktanterne og produkterne ligger samme sted.
  3. Når aktiveringsenergien er lavere, har flere molekyler energi nok til at reagere.
  4. Nej. Forskellen mellem reaktanter og produkter er den samme.

Opgave B1.5.3: Brunsten og hydrogenperoxid

En elev kommer 0,50 g brunsten, MnO2, i et reagensglas med hydrogenperoxid. Det skummer kraftigt.

  1. Skriv reaktionsskemaet for det, der sker med hydrogenperoxid.
  2. Hvordan kan eleven vise, at gassen er oxygen?
  3. Bagefter filtrerer eleven brunstenen fra, tørrer den og vejer den. Hvad vejer den?
  4. Hvordan viser resultatet i spørgsmål c, at brunsten er en katalysator?

Hydrogenperoxid, H2O2, bliver til vand og oxygen. Brunsten skal ikke stå som reaktant.

En glødende træpind flammer op i oxygen. En katalysator bliver ikke brugt i reaktionen.

  1. 2 H2O2 → 2 H2O + O2
  2. En glødende træpind flammer op, når den holdes ned i glasset.
  3. 0,50 g
  4. Brunstenen vejer det samme som før, så den er ikke blevet brugt. Den har kun fået reaktionen til at gå hurtigere.

Opgave B1.5.4: Bilens katalysator

I bilens katalysator reagerer carbonmonoxid og nitrogenoxid med hinanden.

  1. Afstem reaktionsskemaet: CO + NO → CO2 + N2
  2. Hvorfor er det en fordel at få de to gasser omdannet?
  3. Platinet sidder som et meget tyndt lag på en blok med tusindvis af små kanaler. Forklar, hvorfor det er smartere end en massiv klump platin.

N2 indeholder to nitrogenatomer, så der skal to NO til. Til spørgsmål c skal du bruge det, du lærte om overflade i afsnit B1.2.

Reaktionen sker på overfladen af platinet. Atomerne inde i en klump kommer aldrig i kontakt med gasserne.

  1. 2 CO + 2 NO → 2 CO2 + N2
  2. Carbonmonoxid og nitrogenoxid er giftige. Carbondioxid og nitrogen findes i forvejen i luften og er ikke giftige.
  3. Reaktionen sker kun på platinets overflade. Et tyndt lag på mange kanaler giver en enorm overflade med meget lidt platin.

Opgave B1.5.5: Inhibitorer

  1. Hvad er en inhibitor?
  2. Hvordan virker mange inhibitorer?
  3. Hydrogenperoxid i en flaske fra apoteket er tilsat en inhibitor. Hvorfor?

En inhibitor gør det modsatte af en katalysator.

Hydrogenperoxid går langsomt i stykker af sig selv, og små mængder af urenheder kan virke som katalysator.

  1. Et stof, der får en reaktion til at gå langsommere.
  2. De sætter sig på katalysatoren, så den ikke kan arbejde.
  3. Uden inhibitoren ville hydrogenperoxid hurtigere gå i stykker til vand og oxygen. Inhibitoren gør, at flasken kan holde sig længere.

Opgave B1.5.6: Enzym, protein og katalysator

  1. Hvad er et enzym?
  2. Er alle enzymer katalysatorer?
  3. Er alle katalysatorer enzymer? Giv et eksempel.
  4. Hvad kaldes det stof, et enzym arbejder på, og hvad kaldes det sted på enzymet, hvor stoffet sætter sig?

Læs de første linjer under overskriften Enzymer, og se på figuren af enzymet.

Til spørgsmål c: Tænk på forsøget med hydrogenperoxid. Nogle af de stoffer, der blev tilsat, kom ikke fra noget levende.

  1. Et protein, der virker som katalysator i en levende organisme.
  2. Ja
  3. Nej. Brunsten og platin er katalysatorer, men de er ikke proteiner og derfor ikke enzymer.
  4. Stoffet kaldes substratet, og stedet kaldes det aktive center.

Opgave B1.5.7: Enzymer og varme

Brug kurven over enzymets aktivitet.

  1. Ved hvilken temperatur arbejder enzymet hurtigst? Hvad kaldes den temperatur?
  2. Forklar, hvorfor aktiviteten stiger fra 10 °C til 40 °C.
  3. Forklar, hvorfor aktiviteten falder brat over 45 °C.
  4. Hvorfor kan en kogt kartoffel ikke få hydrogenperoxid til at skumme?

Den venstre del af kurven følger det, du lærte i afsnit B1.4. Den højre del handler om enzymets form.

Et enzym er foldet på en bestemt måde, så substratet passer i det aktive center. Varme kan ødelægge foldningen.

  1. Ved omkring 40 °C. Det kaldes enzymets optimum.
  2. Som i alle andre reaktioner har flere molekyler energi nok til at reagere, når temperaturen stiger.
  3. Enzymet denaturerer. Det mister sin form, så substratet ikke længere passer i det aktive center.
  4. Enzymet katalase i kartoflen er denatureret under kogningen.

Opgave B1.5.8: Nøgle og lås

Enzymet amylase i spyt spalter stivelse til sukker. Enzymet lactase i tarmen spalter mælkesukker.

  1. Hvorfor kan amylase ikke spalte mælkesukker?
  2. Tygger man længe på et stykke hvidt brød, begynder det at smage sødt. Forklar hvorfor.
  3. Pepsin i mavesækken arbejder bedst ved pH 2. Hvad sker der med pepsin, når maden kommer videre til tarmen, hvor pH er omkring 8?

Et substrat passer i det aktive center som en nøgle i en lås. Enzymer er også følsomme over for pH.

Brød indeholder meget stivelse. Stivelse smager ikke sødt, men det gør sukker.

  1. Mælkesukker har en anden form end stivelse og passer ikke i det aktive center på amylase.
  2. Amylase i spyttet spalter stivelsen i brødet til sukker, og sukker smager sødt.
  3. Pepsin holder op med at virke, fordi pH er langt fra dets optimum.

Opgaver med fødevaretema

Enzymer er på spil i mange fødevarer, både når de skal gøre nytte, og når de skal standses.

Opgave B1.5.mad.1: Ananas i gelé

Gelatine er et protein, der får en dessert til at stivne. Frisk ananas indeholder et enzym, der spalter proteiner. Står der frisk ananas i en gelé, stivner den aldrig. Med ananas fra dåse stivner geléen fint. Dåseananas er blevet varmet op på fabrikken.

  1. Hvad er substratet for enzymet i ananassen?
  2. Forklar, hvorfor geléen ikke stivner med frisk ananas.
  3. Forklar, hvorfor geléen godt kan stivne med ananas fra dåse.

Enzymet spalter proteiner, og gelatine er et protein.

Til spørgsmål c: Tænk på den kogte kartoffel i forsøget med hydrogenperoxid.

  1. Proteiner, her gelatine
  2. Enzymet spalter gelatinen i små stykker, og så kan den ikke længere binde desserten sammen.
  3. Enzymet er denatureret af varmen på fabrikken. Det virker ikke længere, så gelatinen får lov at være i fred.

Opgave B1.5.mad.2: Lactosefri mælk

Nogle mennesker danner ikke enzymet lactase og får ondt i maven af mælkesukker, lactose. Lactosefri mælk laves ved at tilsætte lactase til almindelig mælk. Enzymet spalter hvert lactosemolekyle til to mindre sukkermolekyler, glucose og galactose.

  1. Hvad er substratet, og hvad er produkterne?
  2. Bliver enzymet brugt op, når det har spaltet et lactosemolekyle?
  3. Mejeriet lader mælken stå med enzymet i et døgn i køletanken ved 5 °C. Hvorfor ville det gå hurtigere ved 35 °C, og hvorfor gør mejeriet det alligevel ikke?

Et enzym er en katalysator. Se på kurven over enzymets aktivitet.

Til spørgsmål c: Enzymet arbejder hurtigere tæt på sit optimum. Men tænk på, hvad der også sker med mælk, der står varmt.

  1. Substratet er lactose, og produkterne er glucose og galactose.
  2. Nej. Enzymet er en katalysator og er klar til det næste lactosemolekyle.
  3. Ved 35 °C er enzymet tæt på sit optimum og arbejder meget hurtigere. Men bakterierne i mælken vokser også hurtigt i varmen, så mælken ville blive sur.

Opgave B1.5.mad.3: Blanchering

Friske ærter, der fryses ned, som de er, mister farve og smag efter nogle måneder. Derfor bliver ærter blancheret, før de fryses. Det vil sige, at de dyppes i kogende vand i et minut og køles hurtigt ned igen.

  1. Det er ærternes egne enzymer, der nedbryder farve og smag. Hvorfor kan enzymerne blive ved med at nedbryde farve og smag, selv om ærterne ligger i fryseren?
  2. Hvad sker der med enzymerne under blancheringen?
  3. Hvorfor kommer enzymerne ikke til at virke igen, når ærterne er kølet ned?

Kulde får reaktioner til at gå langsommere, men standser dem ikke helt. Varme gør noget andet ved et enzym.

Se på den højre del af kurven over enzymets aktivitet, og læs om denaturering.

  1. I fryseren går enzymernes reaktioner meget langsomt, men de går ikke helt i stå. Over flere måneder når de at ændre farve og smag.
  2. De denaturerer i det kogende vand.
  3. Et denatureret enzym har mistet sin form, og den kommer som regel ikke tilbage, når det køles ned.