Oksydaza polifenolowa jest enzymem, który u roślin odpowiada za brązowienie tkanek po ich mechanicznym uszkodzeniu. Katalizuje ona reakcje, których przebieg wymaga obecności tlenu i pH w zakresie 6–7. Opracowano kilka sposobów powstrzymywania reakcji enzymatycznego brązowienia pokrojonych warzyw i owoców, m.in. przez blanszowanie, polegające na krótkim ogrzaniu produktów spożywczych w temperaturze 75–100 °C, albo przez dodanie kwasu cytrynowego lub substancji wiążących wodę.
Na podstawie: R. Dębowska, Oksydazy polifenolowe roślin wyższych, „Postępy Biochemii”, t. 48, 1/2002; www.food-info.net/pl/colour/enzymaticbrowning, www.worthingtonbiochem.com/ty/default
Wyjaśnij, dlaczego brązowienie warzyw jest powstrzymywane przez
1. blanszowanie:
2. spryskiwanie ich sokiem z cytryny:
Podpowiedź
Opracowanie redakcyjne
Podpowiedź 1
Wypisz dwa czynniki wpływające na enzym: temperaturę i pH. Jak każdy z zabiegów zmienia warunki potrzebne oksydazie polifenolowej?
Podpowiedź 2
Ogrzewanie może zniszczyć prawidłową konformację białka. Zakwaszenie oddala pH od podanego zakresu aktywności, co ogranicza katalizę.
Podpowiedź 3
Dla blanszowania wskaż denaturację enzymu, dla cytryny obniżenie pH i aktywności. Oba mechanizmy powiąż z zahamowaniem brązowienia tkanek.
Odpowiedź
Odpowiedź przykładowa / klucz CKE
1.
• Pod wpływem wysokiej temperatury zostaje zniszczona struktura 3-rzędowa enzymu i traci on aktywność, a więc nie może katalizować reakcji utleniania związków polifenolowych.
• Blanszowanie polegające na ogrzaniu produktów do temperatury 75–100oC, wywołuje denaturację oksydazy polifenolowej, w wyniku czego traci ona swoje właściwości katalityczne i nie uczestniczy w reakcji brązowienia tkanek.
• W wyniku działania wysokiej temperatury na warzywa, zachodzi zniszczenie struktury przestrzennej oksydazy polifenolowej, w wyniku czego nie katalizuje ona reakcji, które prowadzą do brązowienia tkanek.
2.
• Sok z cytryny, którym spryskuje się warzywa, powoduje zakwaszenie środowiska (pH poniżej 6), co obniża aktywność oksydazy polifenolowej.
• Aktywność enzymatyczna oksydazy polifenolowej zależy od pH i jego obniżenie poprzez dodanie kwasu cytrynowego hamuje jej aktywność enzymatyczną.
• Optymalnym pH dla aktywności oksydazy polifenolowej jest pH w zakresie 6–7, a obniżenie pH sokiem z cytryny sprawia, że oksydaza polifenolowa nie katalizuje reakcji brązowienia tkanek warzyw.
Uwaga: Uznaje się w pkt. 2. Użycie sformułowań dotyczących oksydazy polifenolowej „traci aktywność”, „nie działa”.
Zasady oceniania
2 p. – za poprawne wyjaśnienie działania blanszowania uwzględniające wpływ wysokiej temperatury na denaturację oksydazy polifenolowej powodującą utratę jej właściwości katalitycznych oraz za wyjaśnienie wpływu soku z cytryny uwzględniające obniżenie pH środowiska, w którym działa oksydaza polifenolowa i w konsekwencji – obniżenie aktywności tego enzymu. 1 p. – za poprawne wyjaśnienie uwzględniające tylko wpływ wysokiej temperatury (blanszowania) albo tylko wpływ soku cytrynowego na działanie enzymu. 0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Wyjaśnienie
Opracowanie redakcyjne
Blanszowanie w wysokiej temperaturze powoduje denaturację oksydazy polifenolowej: zmienia strukturę przestrzenną białka, w tym centrum aktywnego, więc enzym traci zdolność katalizowania brązowienia. Sok z cytryny obniża pH poniżej korzystnego dla działania enzymu zakresu 6–7, ograniczając jego aktywność. W obu przypadkach trzeba połączyć zmianę warunków z zahamowaniem konkretnej reakcji enzymatycznej. Nie należy tłumaczyć działania cytryny usunięciem tlenu ani utożsamiać każdego obniżenia aktywności z nieodwracalną denaturacją.
Sprawdź kompletność rozwiązania
2 p. – za poprawne wyjaśnienie działania blanszowania uwzględniające wpływ wysokiej temperatury na denaturację oksydazy polifenolowej powodującą utratę jej właściwości katalitycznych oraz za wyjaśnienie wpływu soku z cytryny uwzględniające obniżenie pH środowiska, w którym działa oksydaza polifenolowa i w konsekwencji – obniżenie aktywności tego enzymu. 1 p. – za poprawne wyjaśnienie uwzględniające tylko wpływ wysokiej temperatury (blanszowania) albo tylko wpływ soku cytrynowego na działanie enzymu. 0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Wymagania podstawy programowej
Polecenie 1
W podstawie programowej
Denaturacja i odczyn a aktywność enzymu.
- PR:I.2.2 — przedstawia budowę białek (uwzględniając wiązania peptydowe); rozróżnia białka proste i złożone; opisuje strukturę I-, II-, III- i IV-rzędową białek; przedstawia wpływ czynników fizycznych i chemicznych na białko (zjawisko koagulacji i denaturacji); określa biologiczne znaczenie białek (albuminy, globuliny, histony, kolagen, keratyna, hemoglobina, mioglobina); przeprowadza obserwacje wpływu wybranych czynników fizycznych i chemicznych na białko;
- PR:III.3.5 — wyjaśnia wpływ czynników fizykochemicznych (temperatury, pH, stężenia substratu) na przebieg katalizy enzymatycznej; planuje i przeprowadza doświadczenie badające wpływ różnych czynników na aktywność enzymów (katalaza, proteinaza).
Przypisanie redakcyjne do podstawy BIO-PP2024.
Informacje i źródła zadania
ID zadania: BIO-2019-CZERWIEC-F2015-Z1
Organizator: CKE
Działy: Chemizm życia | Energia i metabolizm
Organizmy: rośliny
Zagadnienia: Składniki organiczne | Enzymy