12.1 Enzymen

• Biologie
• Middelbare school
• vmbo t, mavo
• Leerjaar 4

12.1 Enzymen

Leerdoelen,

Je kunt de werking van enzymen beschrijven.

Enzymen

1

In de cellen van organismen vinden heel veel scheikundige reacties plaats. Bij deze reacties worden stoffen omgezet in andere stoffen. Verbranding, fotosynthese en assimilatie zijn voorbeelden van stofwisselingsprocessen binnen organismen

Enzymen 

2

Speciale eiwitten in cellen zorgen ervoor dat reacties in die cel snel plaatsvinden. Deze eiwitten heten enzymen. Enzymen werken specifiek. Dat wil zeggen dat één enzym maar één reactie in de cel versnelt. In een cel vinden veel verschillende reacties plaats. Een cel bevat dus veel verschillende enzymen.

In afbeelding 1.1 is de werking van een enzym schematisch weergegeven. Het afgebeelde enzym versnelt de splitsing van stof A in twee andere stoffen: stof B en stof C. Je ziet dat stof A een vorm heeft die precies op het enzym past. Een andere stof heeft een andere vorm en past dus niet. Daardoor werkt dit enzym alleen op stof A. Je ziet ook dat het enzym na afloop van de splitsing weer vrijkomt. Het kan dan opnieuw stof A splitsen. Hierdoor is maar heel weinig enzym nodig om grote hoeveelheden van stof A te splitsen.

In afbeelding 1.2 zie je dat een ander enzym twee stoffen (stof D en stof E) samenvoegt tot één andere stof (stof F). Ook bij dit type reactie wordt het enzym zelf niet verbruikt.

Enzymen versnellen de reacties van stofwisselingsprocessen zonder daarbij zelf te worden verbruikt. Alle organismen zijn afhankelijk van de werking van enzymen.

   Enzym

Eiwit dat reacties versnelt zonder zelf te worden verbruikt.

Enzymactiviteit 1

De snelheid waarmee een enzym een reactie versnelt, wordt de enzymactiviteit genoemd. De enzymactiviteit is afhankelijk van allerlei factoren. Twee van deze factoren zijn de temperatuur en de zuurgraad.

In het diagram in afbeelding 2 is het verband weergegeven tussen de temperatuur en de enzymactiviteit. Zo’n diagram heet een optimumkromme. In het diagram is een minimum, een optimum en een maximum aangegeven.

Enzymactiviteit 2

• Beneden de minimumtemperatuur is er geen enzymactiviteit. De reactie die door het enzym wordt versneld, vindt dan niet plaats. Het enzym is door de lage temperatuur tijdelijk onwerkzaam.

• Als de temperatuur boven het minimum stijgt, wordt het enzym werkzaam. De enzymactiviteit neemt toe tot de optimumtemperatuur. De reactie die door het enzym wordt versneld, vindt bij die temperatuur het snelst plaats.

enzymactiviteit

• Bij een temperatuur hoger dan de optimumtemperatuur neemt de enzymactiviteit weer af. Deze afname gaat door tot de maximumtemperatuur is bereikt. Door de hoge temperatuur verandert de vorm van het enzym. Het enzym wordt dan voorgoed onwerkzaam, ook als de temperatuur later weer daalt. Je kunt het vergelijken met het koken van een ei. Bij het koken stollen de eiwitten. Na afkoeling blijven de eiwitten in gestolde toestand.

Enzymactiviteit 4

Alle enzymen zijn werkzaam in vloeistoffen, bijvoorbeeld in het cytoplasma van cellen of in verteringssappen zoals speeksel. Deze vloeistoffen bestaan uit water met opgeloste stoffen. In deze waterige omgeving heeft een enzym de juiste vorm om te werken.

Enzymactiviteit 5

Door de opgeloste stoffen heeft elke vloeistof een bepaalde zuurgraad of pH. De zuurgraad van zuiver water is neutraal. De pH is dan 7. Hoe lager de pH, hoe zuurder de vloeistof. Azijn heeft bijvoorbeeld een pH van ongeveer 3. Een vloeistof kan ook een pH hebben die hoger is dan 7, bijvoorbeeld zeepsop. Je noemt zo’n vloeistof dan basisch.

De zuurgraad heeft invloed op de enzymactiviteit. Veel enzymen werken het best bij een zuurgraad die ongeveer neutraal is (een pH van ongeveer 7).

enzymactiviteit

Snelheid waarmee een enzym een reactieversnelt.

optimumkromme

Diagram van de enzymactiviteit met eenminimum, een optimum en een maximum.

optimumtemperatuur

Temperatuur waarbij de enzymactiviteitoptimaal (het snelst) is.

zuurgraad

Geeft aan of een stof zuur (pH < 7), neutraal(pH = 7) of basisch (pH > 7) is.

Lees voor

pH

Zuurgraad; een lage pH betekent een hogezuurgraad.

Voedselbederf

Voedselbederf

Ons voedsel bestaat vaak uit dode resten van organismen, bijvoorbeeld groente, fruit en vlees. Reducenten (bacteriën en schimmels) breken dode resten van organismen af. Enzymen in bacteriën en schimmels versnellen dit proces. De enzymen in bacteriën en schimmels werken het best bij een optimale temperatuur en in een vochtige omgeving. Ze kunnen zich dan het snelst vermenigvuldigen. In deze omstandigheden zal voedsel dus snel bederven.

Voedselbederf 2

Bij de afbraak van voedsel door bacteriën en schimmels kunnen giftige stoffen ontstaan. Deze giftige stoffen kunnen een voedselvergiftiging veroorzaken. Als je een voedselvergiftiging hebt, moet je overgeven, heb je buikpijn of diarree.

Voedselbederf 3

Voedsel dat een grote hoeveelheid ziekmakende bacteriën of schimmels bevat, kan een voedselinfectie veroorzaken. Een infectie met de salmonellabacterie kun je krijgen door het eten van bijvoorbeeld rauwe (niet goed gaar gebakken) kip. Je hebt dan last van diarree, buikkrampen en je moet overgeven; soms heb je ook koorts.

Het verschil tussen voedselvergiftiging en voedselinfectie is als volgt:

Voedselinfectie: Je wordt ziek door de micro-organismen zelf (bacteriën, parasieten of virussen) in het eten.

Voedselvergiftiging: Je wordt ziek door de giftige stoffen (toxines) die bacteriën of schimmels in het eten hebben geproduceerd

Conserveren

Door voedsel te conserveren is het langer houdbaar. Bij conserveren worden de omstandigheden voor de bacteriën en schimmels ongunstig gemaakt. Bij een lage temperatuur en een droge omgeving zijn de meeste enzymen van bacteriën en schimmels niet actief. Voedsel bederft dan minder snel.

In afbeelding 3 zijn verschillende manieren van conserveren weergegeven.

 Manieren van conserveren.

1 Koel bewaren

Voedsel dat snel bederft, kun je het best koel bewaren. Bij een lage temperatuur zijn de meeste enzymen van bacteriën en schimmels niet actief. Daardoor bederft het voedsel niet of heel langzaam. Hoe lager de temperatuur waarbij je het voedsel bewaart, hoe langer het voedsel goed blijft. Door invriezen kan voedsel enkele weken tot maanden goed blijven.

2 PASTEURISEREN

Pasteuriseren is een product gedurende korte tijd verhitten tot 72 °C. Hierbij gaan veel bacteriën en schimmels dood, maar nog niet alle. De meeste melk die in winkels te koop is, is gepasteuriseerd.

3 Steriliseren

Steriliseren is een product verhitten tot tussen de 130 en 140 °C. Hierbij gaan alle bacteriën en schimmels dood. De enzymen zijn dan definitief van vorm veranderd en worden onwerkzaam. Lang houdbare melk wordt bijvoorbeeld gesteriliseerd. Deze melk kun je buiten de koelkast bewaren. Door de hoge temperatuur verandert wel de smaak.

4 DROGEN

Bacteriën en schimmels hebben water nodig om in leven te blijven en enzymen werken alleen in een waterige omgeving. Door voedsel te drogen bederft het voedsel minder snel. Door bijvoorbeeld al het vocht uit soep te halen wordt (droge) soep in poedervorm gemaakt. Ook groenten en fruit kunnen worden gedroogd.

5 luchtdichtverpakken

Als verhit voedsel afkoelt, kunnen er nieuwe bacteriën en schimmels op terechtkomen uit de lucht. Daarom moet het voedsel direct na het verhitten luchtdicht verpakt worden. Soep en vlees worden ingeblikt. Gemalen koffiebonen worden vacuüm verpakt. Hierbij wordt alle lucht uit de verpakking gezogen.

Conserveermiddelen 1

Om voorverpakt voedsel langer houdbaar te maken worden conserveermiddelen gebruikt. Zuur (azijn), suiker en zout zijn natuurlijke conserveermiddelen.

Aan uitjes en augurken bijvoorbeeld wordt azijn toegevoegd. In deze zure omgeving (bij een lage pH) werken de enzymen van schimmels en bacteriën niet meer en gaan ze dood.

2 Bij het maken van jam wordt suiker toegevoegd aan de vruchten. Aan haring en olijven wordt veel zout toegevoegd. Suiker en zout halen vocht uit de omgeving.

Aan veel voedsel worden kunstmatige conserveermiddelen toegevoegd. Deze stoffen doden bacteriën en schimmels of zorgen ervoor dat ze zich niet kunnen vermenigvuldigen. Aan vleeswaren kan bijvoorbeeld nitriet worden toegevoegd om ze minder snel te laten bederven.

Conserveermiddelen 1

Om voorverpakt voedsel langer houdbaar te maken worden conserveermiddelen gebruikt. Zuur (azijn), suiker en zout zijn natuurlijke conserveermiddelen.

Aan uitjes en augurken bijvoorbeeld wordt azijn toegevoegd. In deze zure omgeving (bij een lage pH) werken de enzymen van schimmels en bacteriën niet meer en gaan ze dood.

Conserveermiddelen 2

Bij het maken van jam wordt suiker toegevoegd aan de vruchten. Aan haring en olijven wordt veel zout toegevoegd. Suiker en zout halen vocht uit de omgeving.

Aan veel voedsel worden kunstmatige conserveermiddelen toegevoegd. Deze stoffen doden bacteriën en schimmels of zorgen ervoor dat ze zich niet kunnen vermenigvuldigen. Aan vleeswaren kan bijvoorbeeld nitriet worden toegevoegd om ze minder snel te laten bederven.