Enzyme sind Biokatalysatoren - Einführung Enzyme + Aktivierungsenergie [1/5] - [Biologie, Oberstufe]
TeacherToby
https://www.youtube.com/watch?v=49zvDS6Avo0

Transkript (automatisch erstellt)

0:07 herzlich willkommen zu dieser videoreihe über ein single dass das erste video von insgesamt wahrscheinlich fünf videos in
0:13 denen die gesamten schulstoff relevanten inhalte über enzyme thematisiert werden über den allgemein aufbau und die
0:20 funktion von enzymen über das schlüssel-schloss-prinzip form der enthemmung hier vor allem kompetitive
0:27 hemmungen und allosterische hemmung sowie der einsatz von enzymen alte in diesem video geht es um die grundlagen
0:32 was in enns summe was hat es mit der aktivierungs energie auf sich und dass es die allgemeine funktion von den sie
0:43 in unserem körper laufen eine vielzahl unterschiedlicher stoffwechselprozesse bei den energie benötigt oder
0:49 freigesetzt wird während ihr dieses video chart wird beispielsweise in eurem auge
0:54 lichtenergie in chemische energie umgewandelt welche wiederum in den nervenzellen die
0:59 die signale an das gehirn weiterleiten in elektrische energie transformiert wird alles prozesse die die zufuhr von
1:06 energie erfordern einen sie deshalb auch ende komisch im gegensatz dazu wird vor allem durch die verstoffwechselung
1:12 unserer nahrung energie freigesetzt es handelt sich hierbei um exotische prozesse die freigesetzte energie kann
1:20 wiederum die energie aufwendigen stoffwechselprozessen wie zum beispiel das schauen dieses videos antreiben
1:26 vorausgesetzt man fügt dem körper über die nahrung energie zu laufen alle stoffwechsel reaktionen auch unabhängig
1:32 von enzymen ab allerdings wären die ablaufenden stoffwechsel reaktionen bei denen aus ausgangsstoffen wie hier in
1:40 rot dargestellt produkte hergestellt werden in der zelle so langsam dass sie nicht überlebensfähig wäre deshalb
1:48 verfügt die zelle über sogenannte katalysator das sind substanzen die eine reaktion
1:54 beschleunigen die allermeisten biologischen katalysatoren biokatalysatoren sind enzyme lasst euch
2:01 nicht durcheinander bringen wenn in diesem zusammenhang auch von proteinen die rede
2:05 die meisten enzyme sind proteine enzyme sind als biokatalysatoren also substanzen die die geschwindigkeit einer
2:13 reaktion beschleunigen dies tun sie ohne dabei chemische verändert aus der reaktion hervor zu gehen
2:21 alle diese reaktion würden auch von alleine ablaufen wie bereits erwähnt wird lediglich die geschwindigkeit von
2:28 hin und rück reaktion beschleunigt so dass sich das chemische gleichgewicht schneller einstellen kurzer schwenk zum
2:35 chemischen gleichgewicht dass sich bei jeder chemischen reaktion nach einer gewissen zeit einstellt und bei dem sich
2:40 die konzentration der ausgangsstoffe und der produkte nicht mehr ändert was übrigens nicht bedeutet dass die
2:47 reaktion zum erliegen kommt auch jetzt findet sowohl die hin und die rück reaktion noch stadt stellt euch vor ihr
2:53 würdet gegen eine person fußballspielen mit dem ziel möglichst viele fußbälle in die gegnerische hälfte zu schießen wenn
2:59 gleich am anfang jeder die gleiche anzahl und fußbällen in seiner hälfte hat zeichnet sich nach einer gewissen
3:04 zeit eine tendenz ab zum beispiel ab die im schnitt auf eurer hälfte mehr fußbälle als euer gegner
3:10 er schaffte es mehr bälle in eure hälfte zu schießen das muss allerdings nicht heißen dass es während des spiels auf
3:16 situationen gibt in denen ihr ein oder zwei fußballer mehr als üblich in die andere hälfte schießt insgesamt aber
3:24 stellt sich ein dynamisches gleichgewicht ein wie aber wird eine biochemische reaktion
3:28 durch entziehe beschleunigt schauen wir uns dazu mal an wie sich die freie energie immer reaktions verlauf
3:36 verändert im verlauf einer reaktion werden die ausgangsstoffe die sogenannten reaktoren oder auch veraltet
3:43 ägypter verbraucht und in ein produkt bzw produkte umgewandelt werden die reaktoren produkte die weniger freie
3:53 energie besitzen als die reaktoren wie in diesem fall dargestellt bezeichnet man die reaktion auch als excel komisch
4:01 bei einer solchen reaktion bei der energie freigesetzt wird ist die änderung der freien energie welt ag
4:08 negativ dieses immer der fall wenn die freie energie der produkte geringer ist als
4:15 die der reaktoren bzw ausgangsstoffe obwohl eine excel komische reaktion durchaus viel freie energie abgeben kann
4:23 läuft sie unter umständen sehr langsamer was daran liegt dass zwischen re akzenten und produkten eine energie
4:30 schwelle liegt exotische reaktionen laufen also erst nachdem die ausgangsstoffe durch eine
4:37 geringe menge zusätzlicher energie über die energie schwelle gehoben worden sind und sich in einem instabilen
4:43 übergangszustand befinden jetzt kann die weitere reaktion jederzeit stattfinden
4:48 diese energiemenge die von außen zum start einer reaktion zugeführt werden muss bezeichnet man auch als
4:55 aktivierungs energie für anschauen lässt sich dies zum beispiel mit einem ball auf einem berg die leute die mein video
5:01 zur begriffserklärung in der grunde steckt sehr komisch kennen erinnern sich an dieser stelle vielleicht dort oben
5:07 besitzt der ball eine menge potentieller energie die beim hinabrollen freigesetzt wird
5:12 befindet sich der ball jedoch in einer kleinen senke benötigt er einen von außen zugeführten stoß die aktivierungs
5:20 energie damit er aus der senke heraus rollt am obersten punkt ist er dann im übergangszustand jetzt kann er spontan
5:28 bergab rollen und dabei energie freisetzen die beschleunigung einer reaktion wird
5:32 durch das herabsetzen der aktivierungs energie durch enzyme erreicht ein enzym erniedrigt also die energie spiele für
5:39 die reaktion es bietet der reaktion einen leichteren weg an und beschleunigt sie dadurch das
5:46 macht es in dem es die substrate in einer enzym katalysieren reaktion werden die reaktoren beziehungsweise
5:52 ausgangsstoffe substrate genannt durch die bindung an das enzym in ein übergangszustand versetzt der deutlich
6:00 weniger aktivierungs energie erfordert als bei solchen reaktionen die nicht durch einen katalysator beschleunigt
6:06 werden die genaue funktionsweise des sogenannten enzym substrat komplexes werden wir im nächsten video anschauen
6:13 es lässt sich also festhalten die zentrale eigenschaft von enzym ist es dass sie als biokatalysatoren die
6:20 geschwindigkeit von reaktionen beschleunigen indem sie die aktivierungs energie herabsetzen wenngleich eine
6:26 katalysiert reaktion eine geringere aktivierungs energie hat als eine nicht katalysiert zur reaktion
6:33 so wird die differenz an freier energie date ag zwischen reaktoren und produkten nicht verändert das ausmaß der
6:42 beschleunigung kann dabei immens sein die herabsetzung der aktivierungs energie durch ein enzym um etwa die
6:47 hälfte kann bewirken dass eine reaktion die sonst mehrere jahre gebraucht hätte um vollständig abzulaufen nun innerhalb
6:55 von millisekunden abläuft solche geschwindigkeiten schaffen ganz neue möglichkeiten für eine zelle
7:01 warum kann an dieser stelle eigentlich nicht auf enzyme verzichtet werden und stattdessen über eine erhöhung der
7:07 temperatur die notwendige aktivierungs energie aufgebracht werden denn die moleküle der ausgangsstoffe die
7:13 sich bei raumtemperatur um her bewegen und vereinzelt ausreichend schnell sind dass ihre bewegungsenergie die
7:20 energiequelle überwinden kann sehen den übergangszustand eintreten und reagieren können würden bei höheren temperaturen
7:28 deutlich mehr bewegungsenergie haben und der übergang so stand deutlich leichter erreicht werden
7:34 die reaktion würde dadurch beschleunigt werden diese vorgänge die man zb auch aus einem chemielabor kennt sind in
7:41 lebenden system allerdings keine option würde man lebenden systemen mehr wärmeenergie hinzufügen würde die
7:47 bewegungsenergie der moleküle zwar deutlich erhöht werden und die reaktion auch in abwesenheit von enzymen ablaufen
7:54 dennoch wäre diese maßnahme total unspezifisch sie würde alle reaktionen beschleunigen nicht nur solche die
8:01 erwünscht sind sondern auch zerstörerische prozesse wie zb die denaturierung von protein um eine
8:08 bestimmte reaktion also ganz gezielt zu beschleunigen ist die existenz von enzymen also absolut notwendig als
8:16 letzten punkt des videos möchte ich noch die frage in den raum werfen warum es überhaupt eine energiequelle gibt gäbe
8:23 es keine würden sämtliche bio chemische reaktion in unserem körper doch ebenfalls schneller ablaufen
8:29 doch auch diese sache hätte einen entscheidenden haken denkt an einen propangas wert auf diesem könnt ihr
8:36 kochen wenn ihr das gas abdreht und ihn mit einem streichholz an macht es handelt sich dabei um eine exotische
8:42 reaktion das propan reagiert mit dem luftsauerstoff und bildet kohlenstoffdioxid wasserdampf und
8:50 energie in form von wärme und licht auch wenn dabei viel energie freigesetzt wird läuft die reaktion nicht spontan
8:58 und zufällig ab propan fängt erst an zu brennen wenn man für einen sinn funken sorgt von außen also energie zuführt so
9:07 dass die energie schwelle zwischen re akzenten und produkten überwunden wird würde es diese energie schwelle nicht
9:14 geben würden sämtliche reaktionen vollkommen unkontrolliert ablaufen zum glück gibt es diese schwelle und pro
9:21 bahn reagiert nicht zufällig mit dem luftsauerstoff wird entzündet