Auteur VO-content Laatst gewijzigd Licentie Webadres 28 July 2016 CC Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie http://maken.wikiwijs.nl/63289 Dit lesmateriaal is gemaakt met Wikiwijsleermiddelenplein. Wikiwijsleermiddelenplein is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, vergelijkt, maakt en deelt. Stel zo voor iedere onderwijssituatie de optimale leermiddelenmix samen.
Inhoudsopgave Eiwitten in orde Intro Vooraf Eindproduct-Beoordeling Doelen-Concepten Kennisbank Werkwijze Verwerking Stap1 Stap2 Stap3 Stap4 Stap5 Antwoorden Verwerking Over dit lesmateriaal Pagina 1
Eiwitten in orde Intro Eiwitten zijn onmisbaar voor het functioneren van je cellen. Ze zijn betrokken bij bijna alles wat je doet: eiwitten in je spiercellen zorgen dat je kunt bewegen, eiwitten in het netvlies zorgen dat je kunt zien, eiwitten in de celmembranen regelen de opname van stoffen. Zo zijn nog vele voorbeelden te bedenken. De chemische naam van eiwit is proteïne. De verzameling van alle eiwitten in een cel of in een organisme noem je het proteoom. Proteomics is een tak van wetenschap die volop in ontwikkeling is. Ongeveer 20.000 genen in een mens (het genoom) bevatten de code voor het aanmaken van ongeveer 200.000 eiwitten. Geen wonder dat ook het bestuderen van het genoom (genomics) belangrijk is als je iets wilt weten over de eiwitten die in de cel een rol spelen. In dit thema leer je hoe het genoom en de eiwitten samenwerken. Bovendien bestudeer je de werking van een heel belangrijke groep eiwitten, de enzymen. Bekijk daarom als introductie de eerste 7 min. van deze lezing. Pagina 2
Vooraf Eindproduct-Beoordeling De vijfde (en laatste) stap is een praktische opdracht, waarbij je zelfstandig een practicum uitvoert. Voer de opdracht uit in overleg met je docent en spreek met je docent af hoe de opdracht wordt beoordeeld. Doelen-Concepten Aan het eind van deze module kun je: de structuur van eiwitten beschrijven. tenminste vijf verschillende functies van eiwitten in cellen noemen. de verschillen tussen primaire, secundaire, tertiaire en quaternaire structuur beschrijven. beschrijven waar en op welke wijze enzymen reacties katalyseren. uitleggen hoe de temperatuur en ph de activiteit van enzymen beïnvloeden. Deelconcepten Aminozuur, primaire, secundaire, tertiaire en quaternaire structuur, proteïne, peptidebinding, enzymen. Pagina 3
Kennisbank KB: Eiwitten KB: Reactiesnelheid en enzymen KB: Algemene bouw van nucleïnezuren Werkwijze De module 'Eiwitten in orde' bestaat uit een groot aantal opdrachten. Op bijgaand werkplan kun je invullen welke opdrachten je gedaan hebt. Zo houd je goed overzicht. Download hier het Werkplan 'Eiwitten in orde'. Werkvorm Houd de vorderingen van de module bij op je werkplan. Benodigdheden: Tekst drop versus coke Tekst blocking de lock Werkblad Enzymen in de keuken Werkblad praktische toets (docent) Tijd Voor deze module heb je ongeveer 6 8 uur nodig (afhankelijk van de hoeveelheid practicum die je gaat uitvoeren). Pagina 4
Verwerking Stap1 Pagina 5
Proteomics Je doet onderzoek naar de kieming van zaden. Je weet al dat de zaden kiemen onder invloed van een bepaald hormoon. Je hebt twee monsters, één met en één zonder hormoon. Je wilt nu weten of er een eiwit is dat in het eerste monster wel voorkomt en in het tweede niet. Lees eerst kennisbank: KB: Eiwitten Opdracht 1 Onderzoeksmethoden In de inleiding heb je al geleerd dat het onderzoeken van het proteoom nog niet zo eenvoudig is. Bekijk de animatie www.childrenshospital.org Om een indruk te krijgen van de techniek die tegenwoordig gebruikt wordt. Maak de oefening "Proteomics" onderaan deze pagina. Opdracht 2 Vervolg van het onderzoek Als resultaat vind je een bepaald eiwit. Dat eiwit is al eens beschreven en het blijkt deel uit te maken van het cytoskelet. a. Hoe zou je het onderzoek nu vervolgen? Opdracht 3 Nog meer proteomics In deze tekst vind je nog een heel ander voorbeeld van proteomics. Lees het artikel Drop versus coke en noteer de onderzoeksvraag, de methode, het resultaat en de conclusie. Proteomics kn.nu/j9k4w 1 Sleep de fasen van het scheidingsproces in de juiste volgorde. Pagina 6
1. 2. 3. 4. 5. 6. a. b. c. d. e. f. 1 2 3A 3B 4 5 analyseren van de verschillende peptiden. met behulp van electroforese de eiwitten van elkaar scheiden. de eiwitten van de andere celonderdelen scheiden. eiwitten splitsen in peptiden van ongeveer 25 aminozuren met behulp van een enzym protease. interpreteren van de data om de aminzuurvolgende te bepalen. scheiden van de peptides. Stap2 Bouw en werking van enzymen Meer dan 50% van de droge stof van een cel bestaat uit eiwitten. De eiwitten in een cel hebben ieder een eigen functie. Eiwitten kunnen de cel verstevigen of ervoor zorgen dat een bepaalde chemische reactie plaatsvindt. Ook bij de afweer spelen eiwitten een belangrijke rol; ze kunnen hechten aan de eiwitten van een ziekteverwekker, waardoor deze onschadelijk wordt gemaakt. Eiwitten in het bloed vervullen ook een functie bij de bloedstolling. Zie voor een compleet overzicht van de rol van eiwitten kennisbank: KB: Algemene bouw van nucleïnezuren In de rest van deze module concentreer je je op een bepaalde groep eiwitten, de enzymen. Bekijk het filmpje en maak daarna de opdrachten: Video: Enzymen Opdracht 1 Binas Zoek voorbeelden van enzymen in je lichaam bijvoorbeeld in Binas. Pagina 7
Bij het zoeken helpt het als je weet dat de namen van enzymen eindigen op ase. Noteer de namen van de enzymen en hun functie. Zoek er tenminste vijf. Lees in de kennisbank: KB: Reactiesnelheid en enzymen Opdracht 2 Keyconcepts In tweetallen De structuur van een enzym is bepalend voor de goede werking ervan. In deze animatie vind je zes belangrijke feiten (keyconcepts) over de bouw en werking van enzymen. Bekijk ze en vat ze in eigen woorden samen met behulp van de animaties en de tekst. Wissel je gegevens uit en verbeter ze zo nodig. Stap3 Experimenten met enzymen Opdracht 1 Virtueel experiment In deze animatie kun je virtueel experimenten met enzymen uitvoeren. Je kunt de ph instellen en verschillende hoeveelheden substraat aan de buizen toevoegen door de papiertjes boven de buis te schuiven. Je resultaten verschijnen door op het computerscherm te klikken. Je kunt grafieken maken door op table te klikken en de gegevens in te voeren. Kies daarna voor graph. A. Onderzoek het verband tussen de substraatconcentratie en het aantal gevormde moleculen per minuut. Teken een grafiek van het resultaat en verklaar het verloop van de grafiek. Let op: geef alle buizen dezelfde ph waarde. De lijn stijgt eerst maar vlakt daarna af. Dat komt doordat alle enzymen aan substraat gebonden zijn. Toevoegen van meer substraat heeft geen zin. Let op: heb je de assen juist gekozen en ook benoemd? B. Onderzoek de optimum ph voor deze enzymreactie. Let op: geef alle buizen dezelfde substraatconcentratie. De optimum ph is 7. C. De temperatuur is in deze animatie niet in te stellen. Stel dat dit enzym geïsoleerd is uit een Pagina 8
mens. Schets de grafiek die je verwacht als je de activiteit van dit enzym uitzet tegen de temperatuur. Een optimumgrafiek met een temperatuur optimum bij 37 C. Let op: heb je de assen juist gekozen en ook benoemd? Opdracht 2 Enzymen in de keuken Experimenten in het echt zijn natuurlijk veel leuker. Download het werkblad Enzymen in de keuken. Overleg met je docent welke experimenten je gaat uitvoeren. Lees de werkwijze op het blad aandachtig door. Verzamel de benodigde materialen. Maak een verslag van de proef. Spreek ook af welke verslagen je na afloop moet inleveren en hoe deze beoordeeld worden. Stap4 Remmen van enzymen Pagina 9
Enzymen zijn belangrijk voor een goede werking van de cel. Enzymen kunnen door bepaalde stoffen geremd worden. Dat noem je inhibitie. De celstofwisseling kan dus geregeld worden door enzymen meer of minder te remmen. Opdracht 1 De ontdekking van sulfapreparaten Tijdens beide wereldoorlogen waren wetenschappers op zoek naar geneesmiddelen om bacteriële infecties te bestrijden. Lees hier over de ontdekking van het eerste antibioticum. a. Hoe kwamen de onderzoekers de werkzame stof op het spoor? b. Waardoor werden ze toch niet rijk van deze ontdekking? c. Organismen hebben foliumzuur nodig. Het is onmisbaar voor de aanmaak van de basen in het RNA en DNA en vele aminozuren. Zoogdieren nemen dit foliumzuur op met het voedsel. Micro-organismen kunnen dit niet door de celmembraan opnemen. Zij nemen Para-amino-benzoëzuur op. Dit moet door een enzym omgezet worden in foliumzuur. Leg uit waarop de werking van sulfanilamide berust. Opdracht 2 Blocking the Lock Lees de tekst. Geef een samenvatting van de werkwijze van de onderzoekers. De laatste zin luidt: De weg van het computerscherm naar de apotheek blijft lang en hobbelig. Bedenk voorbeelden van deze hobbels. Opdracht 3 Enzymremmers In viertallen Bestudeer ieder één van de volgende bronnen. Noteer de naam van het enzym uit jouw artikel en de reactie die het katalyseert. Leg ook uit op welke manier van die kennis gebruik gemaakt wordt. Wissel de gevonden informatie uit. Bronnen: Doorbraak in onderzoek tandplaque Bewakers in de tweede linie verdedigen planten Snel sprinten met hoge bloeddruk Onverteerbare plant toch opgegeten Opdracht 4 Hoe werken pijnstillers? Je gebruikt vast wel eens een pijnstiller, zoals paracetamol, ibuprofen of een Cox-2 remmer. Zoek hier hier hoe deze pijnstillers werken. Noteer de werking van de drie pijnstillers. Er zijn verschillende manieren waarop de werking van een enzym kan worden versneld of geremd. Pagina 10
a. Bekijk de figuur hieronder. De figuur stelt een reactieketen voor. Wat wordt daarmee bedoeld? b. Wat gebeurt er als het eindproduct niet verder wordt verwerkt, maar zich in de cel ophoopt? c. Maak de oefening "Remmen van enzymen". Remmen van enzymen kn.nu/1uc4i 1 Sleep de bijschriften naar de goede plaats. factor remming factor Beschikbare keuzes: allosterische, competitieve, allosterische Stap5 Pagina 11
Praktische toets Je hebt voor deze opdracht 90 min. Lees eerst de hele practicumopdracht. Gebruik maximaal 60 min voor het experiment, zodat je genoeg tijd hebt voor de uitwerking. Ook tijdens de proef kun je alvast gegevens uitwerken. Pagina 12
Antwoorden Verwerking Stap 4 Opdracht 1 De ontdekking van sulfapreparaten a. Door duizenden verbindingen te testen. b. De stof werd in het lichaam omgezet in een makkelijk te produceren stof namelijk sulfonanilmide. c. Het neemt de plaats van het substraat PABA in aan het enzym, waardoor PABA niet kan worden omgezet. Opdracht 4 Hoe werken pijnstillers? a. Elk product is substraat in de volgende reactie. b. Het product remt enzym 1 via allosterische remming, waardoor product B niet gemaakt wordt en de reactieketen stopt. Pagina 13
Over dit lesmateriaal Colofon Auteur VO-content Laatst gewijzigd 28 July 2016 om 16:43 Licentie Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij bent om: het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden. Meer informatie over de CC Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie Aanvullende informatie over dit lesmateriaal Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar: Leerniveau VWO 4; Leerinhoud en doelen Biologische eenheid; Biologie; Bouw eiwitten; Bouw van DNA en RNA; DNA; Eindgebruiker leerling/student Moeilijkheidsgraad gemiddeld Studiebelasting 8 uur en 0 minuten Trefwoorden rearrangeerbare Pagina 14