Biology Booklet

Second semester

Grade 10 Advanced

Unit 5Enzyme Action

Name :------------------------------------------ Class-------------------:

Booklet keyMeans that this is a This picture

Key words

links

Exercises

Reading text for improving

language only

Grade 10 Biology Unit 5 – Enzyme Action

No. Pg Topic

Unit 5 : Enzyme Action 3 The nature of enzymes.………………………………………………………

5 How do enzymes work..………………………………………………………

11 Activation energy..……………………………………………………………

Inhibitors..……………………………………………………………………

13 Competitive inhibitors.……………………………………………

14 Non competitive inhibitors.………………………………………

Factors affecting the rate of enzymes..………………………………………

16 Temperature..………………………………………………………

17 PH (hydrogen ion concentration..………………………………

18 Substrate concentration..………………………………………

Contentsالمحتويات


Enzyme Action

Unit 5

Standards:

1

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 non-competitive inhibition of enzyme action.

8.4 Describe and explain why changes of temperature, pH and substrateconcentration affect the rate of enzyme action.

كحوافز 8-1 تعمل والتي كرویة بروتينات هي األنزیمات أن یعرفطریق عن األنزیمات هذه عمل آلية ویشرح وسيطة؛ بيولوجية

طاقة بتخفيض األنزیمات تقوم حيث نشط موقع في المتفاعالت. للتفاعل المطلوبة التنشيط

مادة 2-8 على للعمل : متخصصا یجعله األنزیم تركيبة أن كيف ر Aیفّسمعينة متفاعلة

3-8. والالتنافّسي منها التنافّسي األنزیمات، مثبطات بين Aز یميوالرقم 4-8 الحرارة درجة في Aرات التغي أن كيف ویشرح یصف

عمل معدل على یؤثر المتفاعلة المواد وتركيز الهيدروجينياألنزیمات.


Key Wordsمعنى المصطلح

Scientific term معنى المصطلح

Scientific term

2


Enzyme

Globular proteins

Catalyze

Active site

Substrate

Digestion

Gut

Salivary glands

Activation energy

Inhibitors

Competitive inhibitors

Non competitive

Optimum

Collide

Thermal energy

Hydrogen bonds

Denatured

Acidity

Alkalinity

Enzymes

Globular proteins that catalyse chemical reactions in living organisms

Properties

Specific

Increase rate of the reactionالتفاعل سرعة من تزيد

Unchanged and not used up at the end of the reaction التفاعل نهاية حتى استخدامها يتم وال التتغير

Only small amount is needed to catalyze a lot of substrateالتفاعل لتحفيز تكفي االنزيم من فقط قليلة . كمية

Enzymesاإلنزي مات

What is the meaning of Enzyme ?

باإلنزيم المقصود ما

في هي الكيميائية التفاعالت تحفز كروية الحية بروتينات الكائنات

متخصصة

http://www.encyclopedia.com/video/MflAWd665BA-globular-structural-proteins.aspx 3


Enzyme

Globular proteins

catalyze

http://www.encyclopedia.com/video/MflAWd665BA-globular

Enzyme names

• 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.

Enzymes Are Proteins

The names of most enzyme such as protease, amylase and catalase, end with –ase.

بالمقطع والكاتاليز واألميليز كالبروتيز اإلنزيمات معظم أسماء ) تنتهي(ase

Need them نحتاجها

Reactions too slow to maintain lifeالحياة على للحفاظ جدا بطيئة التفاعالت

Can’t increase temperatures/pressure in cells (fatal)قاتلة ( ) الخاليا داخل والضغط الحرارة زيادة التّستطيع

اإلنزيمات أسماء

بروتينات هي اإلنزيمات

النشط . الموقع طريق عن التفاعل بمادة اإلنزيم يرتبط

النشط شكل : الموقع على وهو التفاعل بمادة يرتبط الذي الموقع هوالبروتين التفاف عن وناتج .جيب

التفاعل الكيميائي : . مادة التفاعل خالل باالنزيم ترتبط التي المادة هي

4


http://www.youtube.com/watch?v=V4OPO6JQLOE

active site

Substrate

How do enzymes work?؟ اإلنزيم يعمل كيف

التفاعل ومادة اإلنزيم معقد

5


An Exampleمثـــــال

Sucrose + H2O

Glucose + Fructose

Substratesالتفاعل مواد

Productsنواتج

Sucrose + H2O Glucose + Fructose

+

+


Productsنواتج

+

carbohydrate

Enzyme

6


Enzymes and digestionThe 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.

Different enzymes المختلفة : اإلنزيماتDifferent enzymes catalyse different digestion reactions.

مختلفة بإنزيمات المختلفة الغذائية التفاعالت تتحفزEnzymes and their reactions catalysed

أدناه الجدول تحفزها 3يبين التي والتتفاعالت انزيمات

Enzyme

اإلنزيم اسم

Reaction catalysed

يحفزه الذي التفاعل

Amylase

أميليز

starch → sugars

Protease

بروتيز

proteins → amino acids

Lipase

ليبيز

lipids → fatty acids + glycerol

Amylase is an example of a carbohydrate. Lipids are fats and oils.وزيوت دهون عن عبارة والليبيدات ، للكربوهيدرات متخصص انزيم هو االميليز

والهضم اإلنزيماتعملية االنزيمات تشارك و البناءفي والتنفس . بناءالضوئي الخاليا داخل وهناك البروتين

منها وتتحرر متخصصة خاليا بواسطة انتاجها يتم أخرى الهاضمة ، أنزيمات كاالنزيماتاإلنزيمات في وهذه الهضمية تمر الغذاء .القناة جزيئات تكّسير لتحفز

نشا سكريات

بروتينات أمينية أحماض

ليبيدات أحماض + جليّسرولدهنية

7


Different parts of the gut:Different parts of the gut produce different enzymes. Where enzymes are produced

األمعاء من المختلفة : األجزاءمختلفة أنزيمات األمعاء من المختلفة األجزاء تنتج

انتاجها وأماكن اإلنزيمات بعض التالي الجدول يوضح

Enzyme

اإلنزيم اسم

where produced

اإلنتاج موقع

Amylase

أميليز

salivary glands, pancreas, small intestine

األمعاء ، البنكرياس ، اللعابية الغددالدقيقة

Protease

بروتيز

stomach, pancreas, small intestine

الدقيقة األمعاء ، البنكرياس ، المعدة

Lipase

ليبيز

pancreas, small intestine

الدقيقة األمعاء ، البنكرياس

8


digestiongut

salivary glands

The nature of enzymes طبيعة اإلنزيمات

1. What are enzymes? _____________________________________________________________

_____________________________________________________________

2. Why do we need enzymes? اإلنزيمات نحتاج لماذا______________________________________________________

____________________________________________________

3- What are enzymes made of? اإلنزيمات تتكون مم

____________________________________________________________

_____________________________________________________________

4- Give some examples of digestive enzymes and the reaction they catalyze.

تحفزها التي والتفاعالت الهضم ألنزيمات األمثلة بعض أعط

____________________________________________________________________

__

5- Explain by drawing how enzymes work اإلنزيم عمل آلية بالرسم اشرح

____________________________________________________________________

__

______________________________________________________________________

_

اإلنزيمات ماهي

9


1. Label the diagram below using these words : باألسفل الموجود النموذج لتّسمية التالية الكلمات استخدم

product

substrateEnzyme

Enzyme-substrate complex

2- What do we call the above model that can account for enzyme specificity?

باإلنزيم والخاص أعاله النموذج على يطلق ماذا

_________________________________________

lock and key model for enzyme action نموذج المفتاح والقفل آللية عمل اإلنزيم

10


http://www.youtube.com/watch?v=EiMBsgNZh-M

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

كافية طاقة للتصادم نحتاج ، والماء السكروز تفاعل أثناءمايسمى وهذا ، الروابط تشكيل وإعادة التنشيط لكسر بطاقة

Activation energy: The energy needed to start a chemical reaction

التنشيط لبدء : طاقة الالزمة الطاقة هيالكيميائي التفاعل

Energy الطاقة

Progress of reactionالتفاعل مراحل


Productsنواتج

High energy Intermediate

العالية الطاقة Activation energyمتوسطالتنشيط طاقة

Activation energyالتنشيط طاقة

11


Exercises

_____________________________________________

____________________________________________

The activation energy طاقة التنشيط

2- The diagram below shows the activation energy of the reactions with and without an enzyme. Explain the effect of the enzyme.

واألخر اإلنزيم بوجود أحدهم لتفاعلين التنشيط طاقة التالي المخطط يوضحالتفاعل على اإلنزيم تأثير اشرح ، إنزيم . بدون

1- Define activation energy التنشيط طاقة عرف

__________________________________________________________

12


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.

Inhibitors 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.

ترتبط : والمثبطات ، توقفه أو التفاعل تبطئ أن شأنها من مادة المثبط ، : طبيعيا تتواجد والمثبطات ، التفاعل بمادة اإلرتباط من وتمنعه باإلنزيمالحشرية . والمبيدات األدوية كصناعة الصناعات في اخل أن يمكن ولكن

المثبطات : من نوعان تنافّسية وهناك غير ومثبطات تنافّسية .مثبطات

التنافسية- : 1 المثبطات

على معها تتنافس وبالتالي ، التفاعل مادة تركيب يشابه تركيب لها مثبطات وهي،و اإلنزيم على النشط بالموقع لها اإلرتباط يّسمح الذي الشكل لديها أن يعني هذا

على بدال باإلرتباط لإلنزيم النشط التفاعل من :الموقع تكوين . مادة مايمنع وهوالتفاعل( ) . معدل انخفاض وبالتالي التفاعل ومادة اإلنزيم معقد

13


http://www.youtube.com/watch?v=6-b9IoPzKrY

Activation energy

Inhibitors

Competitive inhibitors

Non competitive

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.

التنافسية- : 2 غير المثبطات

مكان أي في نفّسها تثبت ولكن ، لإلنزيم النشط بالموقع الترتبط المثبطات هذه ونشط . موقع من فيه وبما بالكامل اإلنزيم شكل لتغيير يؤدي مما ، اإلنزيم على

التفاعل . بمادة اإلرتباط على : قادرا اإلنزيم يعد لم وبالتالي

التنافسية المثبطات

14


التنافسية غير المثبطات

15


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.

• As the temperature increases the rate

increases as both the enzyme and substrate molecules have more energy so collide more often.

• 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.

Factors Affecting the Rate of Enzyme Reactionsاإلنزيم تفاعالت معدل على المؤثرة العوامل

قصوى حرارة درجة لإلنزيماتأسرع التفاعل عندها يكون

تكون الثدييات فإنزيم ، مايمكنحوالي القصوى درجة 40الحرارة

األخرى األنزيمات ولكن ، مئوية

أخرى . درجات في تعمل قد

الحرارة -1 درجة

معدل يزداد الحرارة درجة بزيادة : كال طاقة تزداد وبالتالي التفاعل

مادة وجزيئات االنزيم منسرعة من يزيد مما التفاعل

التصادم .للدرجة الحرارة درجة وصول بعد

معدل ( ) يبدأ ، القصوى المثلىوتتدمر باإلنخفاض التفاعل

حيث ، : فشيئا : شيئا اإلنزيماتعلى الحرارية الطاقة تعمل

الهيدروجينية الروابط تكّسيراإلنزيم تركيب في تدخل التي

اإلنزيم يّستطيع لن وبالتاليأكثر . العمل

معدل التفاعل

درجة الحرارة

16


optimum

collide

thermal energy

hydrogen bonds

denatured

2. PH (hydrogen ion concentration(

• 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.

له أيضا مثلى ااالنزيمات حموضة تكون درجة أسرع حيث يمكن فيها وهذا. ماآلخر يختلف انزيم الهيدروجيني ، من الرقم اإلنزيمات لمعظم بالنّسبة ولكن

حوالي هو لها .8-7األمثلأن والقلوية تؤثرويمكن لإلنزيم على الحموضة النشط قادر ي فالالموقع : عد ا

اإلرتباطعلى النشط با اإلنزيم . لهلموقع يتلف أن يمكن الحموضة درجة .وبزيادة

ل

عفا

لتال

دمع

أيون ) تركيز الحموضة درجةالهيدروجين )

الحموضة ) ) -2 درجة الهيدروجين أيون تركيز

17


acidity

alkalinity

optimum pH

.3. The Substrate Concentration

• 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.

التفاعل -3 مادة تركيز

التفاعل التركيز بقيإذا معدل فإن ، حاله على في سيزداد انزيم الزيادة معالتفاعل بين مادة التصادم من مزيد هناك سيكون ألنه التفاعل ، مادة

التفاعل. معدل في الزيادة لكن إلى واالنزيمات .ستّستمر ما حدال عندما ف جميع النشطة تعمل بمادة مواقع شغلها تم قد تكون لإلنزيم

فإن التفاعل من ، المزيد التفاعل إضافة معدل لن مادة زيادة إلى يؤديه. ألن التفاعل التفاعل مادة من االضافية الزيادة تضطر ذه لإلنتظارسوف

على : للحصول حرا يصبح نشط موقع .أي

التفاعل معدل

التفاعل مادة تركيز

18


ExercisesFactors 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.

درجة تأثير يوضح أ المخطط فإن ، باألسفل ب ، أ المخططين إلى بالنظرنشاط على الحموضة درجة تأثير يوضح ب المخطط بينما اإلنزيم على الحرارة

اإلنزيم

a. Explain how temperature affects enzyme activity

اإلنزيم نشاط على الحرارة درجة تؤثر كيف اشرح_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

b. Explain the effect of pH on pepsin and trypsin.

والترابّسين الببّسين انزيمي من : كال على الحموضة درجة تأثير اشرح_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

19


c- Explain the effect of substrate concentration on the rate of reaction.

على التفاعل مادة تركيز تأثير اشرحالتفاعل سرعة معدل

_____________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________

2- Use the following words to identify the following:

باألسفل الرسم على لوضعه مايناسب التالية الكلمات من اختر

Substrateالتفاعل مادة

Non-competitive inhibitor

تنافّسي غير مثبط

Competitive Inhibitor

تنافّسي مثبط

Active siteنشط موقع

ل

عفا

لتال

دمع

التفاعل مادة تركيز

20


1. Write a definition for the following: من : كال تعريف : اكتب

Active Site ( النشط : ( الموقع-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Substrate ( التفاعل : ( مادة--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Products ( النواتج ) : ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2. Explain how the structure of the protein is linked to its ability to actas an enzyme?

كإنزيم العمل على يّساعده البروتين تركيب أن كيف اشرح_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Unit Revision

21


10 minutes (max)

3- Read the text below then summarize it .بأسلوبك : لخصه ثم التالي النص أقرأ الثالث .. السؤال

READING ACTIVITY

22

Globular proteins, also known as spheroproteins, are proteins formed by compacted amino acid chains, which are folded into intricate shapes that often roughly resemble spheres. This type of protein represents one of the three major protein groups. The two other groups are 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


http://www.encyclopedia.com/video/MflAWd665BA-globular

References :• G.C.E. ‘O’ Biology matters. Unit 4 Page (48-70(• Advanced Biology for you. Unit 1 Page (6 -27(

23


Documents

Biology Booklet