DWMED

W przewodzie pokarmowym owadów są aktywne m.in. następujące enzymy trawienne: amylaza, maltaza, peptydazy i lipazy. Jednakże procesy trawienne niektórych owadów wymagają udziału mikroorganizmów. Larwy kołatków, choć same nie potrafią trawić celulozy, korzystają z pomocy drożdży z klasy Sacchcaromycetes. Podobnie termity, w zależności od gatunku, trawią celulozę z udziałem protistów lub bakterii.

Na podstawie: Boczek J., Kiełkiewicz M., Owady – źródło wiedzy i inspiracji dla człowieka, Edukacja Biologiczna i Środowiskowa, 2016 s. 32–40

1. Dopasuj do wymienionych w tabeli składników pokarmowych odpowiedni enzym, który go trawi.

2. Określ właściwe dokończenie zdania, wybierając spośród A albo B oraz spośród 1. albo 2.

W tabeli przedstawiono wyniki badania czasu potrzebnego do strawienia 200 mg białka przez dwa wybrane enzymy proteolityczne w zależności od wartości pH.

1. Na podstawie danych z tabeli wykonaj wykres liniowy dla każdego z enzymów, przedstawiający zależność czasu trawienia białka od wartości pH. Zastosuj jeden układ wspólrzędnych.

2. Obydwa badane enzymy są wydzielane do przewodu pokarmowego w postaci proenzymów – nieaktywnych postaci enzymów.

Na podstawie przedstawionych informacji określ, do którego odcinka przewodu pokarmowego człowieka wydzielany jest proenzym enzymu 1., i podaj czynnik aktywujący ten proenzym.

Odcinek przewodu pokarmowego:
Czynnik aktywujący:

Jedną z cech charakterystycznych dla enzymów jest ich specyficzność.

Dobierz w pary enzym i reakcję, dla której jest on specyficzny.

Enzym
1. lipaza
2. amylaza ślinowa
3. katalaza

Reakcja
A. rozkłada nadtlenek wodoru do tlenu i wody
B. hydrolizuje skrobię na dekstryny i maltozę
C. rozszczepia wiązania peptydowe w białku
D. rozkłada tłuszcze do glicerolu i kwasów tłuszczowych

1. …..      2. ….      3. ….

W celu zbadania, czy trzustka wydziela enzymy trawiące skrobię, przygotowano dwie probówki z wodnym roztworem skrobi, przy czym w obu probówkach zapewniono środowisko lekko zasadowe. Do pierwszej probówki dodano zmieloną surową trzustkę zwierzęcą (zestaw 1), a do drugiej – taką samą porcję zmielonej trzustki ugotowanej (zestaw 2). Do każdej z probówek dodano po kilka kropli płynu Lugola (wodny roztwór jodu w jodku potasu). Skrobia pod wpływem tego odczynnika zabarwia się na kolor ciemnoniebieski. Nieco krótsze łańcuchy dekstryn barwią się na kolor fioletowy, jeszcze krótsze – barwią się na kolor czerwono-brunatny. Krótkie łańcuchy cukrowe nie reagują z płynem Lugola.

a) Określ, który zestaw – 1 czy 2 – jest próbą badawczą. Odpowiedź uzasadnij.


b) Przedstaw zmiany zachodzące podczas doświadczenia, na podstawie których można stwierdzić, że trzustka wydziela enzymy trawiące skrobię. W odpowiedzi uwzględnij badany proces.

 

c) Wyjaśnij, dlaczego w tym doświadczeniu zapewniono lekko zasadowe środowisko mieszaniny w probówkach.

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby poprawnie charakteryzowały enzymy. Podkreśl w każdym nawiasie właściwe określenie.

A. Enzymy występują (we wszystkich żywych komórkach / wyłącznie w komórkach o dużej aktywności metabolicznej).
B. Aktywność enzymów (zależy / nie zależy) od pH środowiska.
C. Enzymy (podwyższają / obniżają) energię aktywacji reakcji.

Po wzięciu do ust niewielkiej szczypty mąki ziemniaczanej, zawierającej głównie skrobię, początkowo nie odczuwamy żadnego smaku. Po krótkim czasie i wymieszaniu skrobi ze śliną zaczynamy odczuwać smak słodki.

Wyjaśnij, uwzględniając procesy, które zachodzą w jamie ustnej, w jaki sposób dochodzi do opisanej zmiany smaków.

Restryktazy (enzymy restrykcyjne) – to enzymy wytwarzane przez bakterie w celu obrony przed wirusowym DNA, ale są także powszechnie wykorzystywane przez człowieka w inżynierii genetycznej.


Oceń prawdziwość informacji dotyczących mechanizmu działania restryktaz i ich zastosowania w inżynierii genetycznej. Zaznacz w tabeli P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

Podczas zajęć w laboratorium uczniowie mieli obserwować proces enzymatycznego rozkładu białka i skrobi. W tym celu przygotowali dwie probówki: jedną z białkiem jaja kurzego (1.), drugą z kleikiem skrobiowym (2.). W każdej probówce roztwór miał odpowiednie pH
i zawierał enzym trawiący dany składnik. Przygotowano również żółć, ale decyzję o jej dodaniu do probówek pozostawiono uczniom.

a) Spośród niżej wymienionych enzymów wybierz i przyporządkuj do każdej probówki ten enzym, który powoduje trawienie znajdującego się w niej składnika.

pepsyna
amylaza
nukleaza
lipaza

Probówka 1. z białkiem jaja kurzego:
Probówka 2. z kleikiem skrobiowym:

b) Oceń, czy dodanie żółci do probówek ułatwiłoby proces trawienia. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając funkcję żółci.

Rozkład lipidów w tkance tłuszczowej katalizowany jest przez lipazę triacyloglicerolową, której aktywność jest regulowana hormonalnie.
Na schemacie przedstawiono mechanizm aktywacji i dezaktywacji lipazy triacyloglicerolowej.

Na podstawie analizy schematu opisz dwa przedstawione tam sposoby hamującego wpływu insuliny na rozkład lipidów.

1.
2.

Zatrucie metanolem jest dla organizmu człowieka bardzo groźne, ponieważ produkty jego utleniania (aldehyd mrówkowy i kwas mrówkowy) są silnie toksyczne. Utlenianie metanolu katalizuje dehydrogenaza alkoholowa. Enzym ten katalizuje również proces utleniania etanolu, ale produktem tej reakcji jest aldehyd octowy, który jest znacznie mniej toksyczny dla organizmu człowieka. Pierwsza pomoc osobom, u których podejrzewa się zatrucie metanolem, polega na jak najszybszym podaniu około 100 ml alkoholu etylowego.

1. Zaznacz rodzaj hamowania aktywności (inhibicji) dehydrogenazy alkoholowej, który występuje po podaniu etanolu osobom zatrutym metanolem. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do mechanizmu tego procesu.

A. inhibicja kompetycyjna
B. inhibicja niekompetycyjna

Uzasadnienie: …….

2. Wyjaśnij, w jaki sposób wprowadzenie etanolu do organizmu osoby, która wypiła metanol, zmniejsza groźne skutki działania metanolu.

Niektóre enzymy wytwarzane są w komórkach w formie nieaktywnej. Ich aktywacja wymaga udziału określonych czynników i czasem zachodzi dopiero w miejscu docelowego działania – poza komórką, w której doszło do syntezy białka. Takim enzymem jest chymotrypsyna α, wytwarzana w postaci nieaktywnego chymotrypsynogenu.
Na schemacie przedstawiono proces aktywacji chymotrypsynogenu do chymotrypsyny α (cyframi oznaczono kolejne aminokwasy w łańcuchach polipeptydowych). Łańcuchy polipeptydowe (A–C) są połączone ze sobą wiązaniami dwusiarczkowymi, czego nie zaznaczono na schemacie.

a) Na podstawie analizy schematu podaj dwie różnice w budowie między chymotrypsynogenem a chymotrypsyną α. W odpowiedzi uwzględnij oba porównywane związki chemiczne.

1.

2.

b) Podaj nazwę narządu, w którym odbywa się aktywacja chymotrypsynogenu do chymotrypsyny α, i na podstawie schematu uzasadnij, dlaczego aktywacja chymotrypsynogenu odbywa się w tym narządzie.

Enzym ureaza, który występuje m.in. w nasionach dyni, przeprowadza następującą reakcję

Powstający w ten sposób amoniak powoduje alkalizację (wzrost zasadowości) środowiska reakcji. Ureaza podana dożylnie jest śmiertelna dla człowieka nawet w niskich dawkach, ale nasiona dyni można jeść bezpiecznie.
Przeprowadzono doświadczenie, w którym przesącz z nasion dyni rozgniecionych w wodzie rozdzielono w równych ilościach do trzech probówek (I–III) i do każdej z nich dodano taką samą ilość mocznika. Stopień alkalizacji roztworu w probówkach mierzono za pomocą fenoloftaleiny, która w środowisku zasadowym przyjmuje barwę różową – tym intensywniejszą, im wyższe jest pH roztworu. Każdą probówkę inkubowano w innej temperaturze:
I – 10 ºC, II – 35 ºC, III – 70 ºC.
Po kilku minutach zaobserwowano zmianę zabarwienia roztworów w I i II probówce natomiast w probówce III roztwór się nie zabarwił.

1. Sformułuj problem badawczy do tego doświadczenia.

2. Podaj przyczynę, która sprawiła, że w probówce III roztwór się nie zabarwił.

3. Zaznacz poniżej klasę enzymów (A─D), do której należy ureaza.
A. liazy
B. ligazy
C. hydrolazy
D. oksydoreduktazy

4. Wyjaśnij, dlaczego wprowadzenie ureazy bezpośrednio do krwioobiegu człowieka stanowi dla niego śmiertelne zagrożenie, ale ureaza zawarta w nasionach dyni nie jest
dla człowieka szkodliwa po ich zjedzeniu. W odpowiedzi uwzględnij oba miejsca działania tego enzymu.

Dzieci w okresie niemowlęcym (od 1 miesiąca do 1 roku życia) wytwarzają enzym powodujący ścinanie białka zawartego w mleku matki.

a) Zaznacz poniżej (A–D) nazwę enzymu występującego w przewodzie pokarmowym niemowląt i powodującego ścinanie białka mleka.

A. chymotrypsyna
B. podpuszczka
C. trypsyna
D. pepsyna


b) Podaj nazwy dwóch odcinków przewodu pokarmowego, w których trawione jest białko.

1. …..
2. …..

c) Podaj nazwę końcowego produktu trawienia białek w przewodzie pokarmowym człowieka.

Enzymy mogą być regulowane za pośrednictwem efektorów, które przyłączają się do enzymu w innym miejscu niż centrum aktywne – w tzw. centrum allosterycznym. Ta regulacja może polegać na hamowaniu lub aktywowaniu enzymów. W szlaku metabolicznym aktywność enzymów allosterycznych jest często regulowana przez końcowe produkty tego szlaku.

Na schemacie przedstawiono sposób regulacji allosterycznej enzymu katalizującego pierwszy etap szlaku metabolicznego, składającego się łącznie z trzech różnych reakcji enzymatycznych. Końcowy produkt jest efektorem pierwszego enzymu szlaku.

a) Określ, czy efektor, którego działanie zilustrowano na schemacie, ma charakter aktywatora, czy – inhibitora. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając zmiany struktury przestrzennej tego enzymu.

b) Wyjaśnij, w jaki sposób nadmiar produktu końcowego wpłynie w opisanym przypadku na łańcuch katalizowanych reakcji.

Enzymy trawiące białka są wydzielane w przewodzie pokarmowym pod postacią nieaktywnych proenzymów, a następnie – uaktywniane pod wpływem określonych czynników chemicznych. Proenzymem pepsyny jest pepsynogen.

Na schemacie przedstawiono jeden z etapów trawienia białek w przewodzie pokarmowym człowieka.

a) Podaj nazwę odcinka przewodu pokarmowego człowieka, w którym zachodzi rozkład białek pod wpływem pepsyny.

b) Podaj nazwę lub wzór chemiczny związku oznaczonego na schemacie numerem 1, pod wpływem którego uaktywniany jest pepsynogen.

c) Wyjaśnij, dlaczego enzymy proteolityczne są wydzielane do przewodu pokarmowego w formie nieaktywnych proenzymów. W odpowiedzi odnieś się do narządu, w którym są produkowane te proenzymy.