Домашний эксперимент, страница 95, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

Изучение влияния фермента на скорость химической реакции

В стаканы поместите кусочек сырого картофеля и вареного, добавьте пероксид водорода. Скорость реакции выделения $O_2$ в сыром картофеле больше, чем в вареном картофеле. В сыром картофеле фермент не разрушен. Эту же реакцию можно проводить с использованием кусочков сырого и вареного мяса.

Данный эксперимент демонстрирует каталитическую активность ферментов и их влияние на скорость химических реакций.

Объяснение эксперимента

В живых клетках, в том числе в клубнях картофеля и в мышечной ткани (мясе), содержится особый белок-фермент — каталаза. Основная функция этого фермента в организме — нейтрализация токсичного пероксида водорода ($H_2O_2$), который образуется как побочный продукт клеточного дыхания. Каталаза является одним из самых активных ферментов и способна расщеплять миллионы молекул пероксида водорода в секунду.

Реакция разложения пероксида водорода, которую катализирует каталаза, выглядит следующим образом:

$2H_2O_2 \xrightarrow{\text{каталаза}} 2H_2o + O_2 \uparrow$

В результате реакции образуются безвредные для клетки вода ($H_2O$) и газообразный кислород ($O_2$), который мы наблюдаем в виде пузырьков.

Сравнение сырого и вареного продукта

1. В сыром картофеле (или мясе) фермент каталаза находится в своей естественной, активной форме. Поэтому при контакте с пероксидом водорода немедленно запускается быстрая каталитическая реакция, сопровождающаяся бурным вспениванием из-за интенсивного выделения кислорода.

2. В вареном картофеле (или мясе) результат совершенно иной. Ферменты по своей химической природе являются белками со сложной трехмерной структурой. При высокой температуре (во время варки) происходит процесс денатурации — необратимое разрушение этой структуры. В результате денатурации фермент теряет свою форму и, как следствие, свою каталитическую активность. Поэтому при добавлении пероксида водорода к вареному картофелю реакция либо не идет совсем, либо протекает с ничтожно малой скоростью, и видимых изменений (выделения газа) не наблюдается.

Ответ: Разница в скорости реакции объясняется наличием и состоянием фермента каталазы. В сыром картофеле каталаза активна и многократно ускоряет распад пероксида водорода. В вареном картофеле фермент разрушен (денатурирован) высокой температурой и не способен выполнять свою каталитическую функцию, поэтому реакция практически не протекает.