Baggrundsmateriale til Minigame 7 side 1 A + B C + D



Relaterede dokumenter
2. del. Reaktionskinetik

Reaktionskinetik - 1 Baggrund. lineære og ikke-lineære differentialligninger. Køreplan

Diffusionsbegrænset reaktionskinetik

Fra spild til penge brug enzymer

Temaøvelse i differentialligninger Biokemiske Svingninger

[BESØGSSERVICE INSTITUT FOR MOLEKYLÆRBIOLOGI OG GENETIK, AU]

Rikke Lund, 3.f Studieretningsprojekt 21/ Reaktionskinetik

Som substrat i forsøgene anvender vi para nitrophenylfosfat, der vha. enzymet omdannes til paranitrofenol

SRP Mat A Kemi B Reaktionskinetik Gülcicek Sacma, 3.x 20. december 2012

Reaktionskinetik

Forsøgsundervisning i bioteknologi ved gymnasiale uddannelser

[BESØGSSERVICE INSTITUT FOR MOLEKYLÆRBIOLOGI OG GENETIK, AU]

Amalie Avnborg 2.y SRO 18/3-12

Energi, Enzymer & enzymkinetik.metabolisme

I det følgende beskrives, hvad der er foregået i modulerne. Undervisningsmaterialet/ beskrivelserne af de to case findes i bilagene

Test Canvas: Eksamen i BMB502 Januar 2012

Oplægget henvender sig primært til specielt interesserede 3g elever med matematik A og kemi A.

Reaktionshastighedens temperaturafhængighed og Arrheniusligningen Mihaelis-Menten-kinetik Overblik Opgaver... 36

Differential- ligninger

Stabilitet af kølet tankreaktor

Angiv alle C- og H-atomer i whiskyacton Jeg skal i denne opgave alle C- og H-atomer i whiskyacton. Dette gøre jeg ved hjælp af chemsketch.

Kemi F2- Laboratorieøvelse nr. 9 Ulla Christensen, Biofysisk Kemi ENZYMKINETIK

Matematik A STX december 2016 vejl. løsning Gratis anvendelse - læs betingelser!

Skriftlig eksamen i Kemi F2 (Fysisk kemi)

1. Beregn begyndelseskoncentrationerne af og i alle forsøgene.

Undervisningsbeskrivelse

MATEMATIK A-NIVEAU Vejledende eksempler på eksamensopgaver og eksamensopgaver i matematik, 2012 Differentialligninger

Eksponentielle sammenhænge

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

BIOZYMER ØVELSE 1 ENZYMKINETIK

Undervisningsbeskrivelse

Kapitel 7 Matematiske vækstmodeller

Salt 2. ovenfor. x = Tid (minutter) y = gram salt i vandet

Undervisningsbeskrivelse

Abstract: Indledning til opgaven Introduktion til emnet Katalase generelt: Enzymers strukturelle opbygning...

f(x)=2x-1 Serie 1

Workshop i differentialligninger

MatBio. = r K xy, dx dt. = r xy. (2)

Kemi A. Studentereksamen. Onsdag den 4. juni indd 1 26/02/

Opgaver i lineær regression

Erik Vestergaard 1. Opgaver. i Lineære. funktioner. og modeller

Matematiske modeller Forsøg 1

Studienummer: MeDIS Exam Husk at opgive studienummer ikke navn og cpr.nr. på alle ark, der skal medtages i bedømmelsen

Matematik A STX 18. maj 2017 Vejledende løsning De første 6 opgaver løses uden hjælpemidler

Matematik A eksamen 14. august Delprøve 1

Undervisningsbeskrivelse

Residualer i grundforløbet

Exoterme og endoterme reaktioner (termometri)

Projekt: Logistisk vækst med/uden høst

MATEMATIK A-NIVEAU. Anders Jørgensen & Mark Kddafi. Vejledende eksempler på eksamensopgaver og eksamensopgaver i matematik, 2012

Undervisningsbeskrivelse

Noter til kemi A-niveau

UNDERVISNINGSBESKRIVELSE

Differentialligninger med TI-Interactive!

KemiF2 laboratorieøvelser 2008 Øvelse 3 v.1.4 HOMOGEN KATALYSE. Indledning

Undervisningsbeskrivelse

Lektion 9 Vækstmodeller

Dosering af anæstesistoffer

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser

Matematik A-niveau STX 24. maj 2016 Delprøve 2 VUC Vestsjælland Syd.

Studieretningsopgave

Eksamensspørgsmål mabe, sommer Spørgsmål 1: Funktioner

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

MATEMATIK A-NIVEAU. Eksempel på løsning af matematik A eksamenssæt 1STX161-MAT/A Matematik A, STX. Anders Jørgensen & Mark Kddafi

Matematik A-niveau STX 1. juni 2010 Øvelse DELPRØVE 1 & DELPRØVE 2

Det Teknisk-Naturvidenskabelige Basisår Computerstøttet Beregning Naturvidenskab - Datalogi/Software/Matematik E-OPG 3

Undervisningsbeskrivelse

Eksempler på problemløsning med differentialregning

MATEMATIK A-NIVEAU. Anders Jørgensen & Mark Kddafi. Vejledende eksempler på eksamensopgaver og eksamensopgaver i matematik, 2012.

Eksaminationsgrundlag for selvstuderende

Differentialregning. Ib Michelsen

mens mange enzymkatalyserede reaktioner er to-substrat reaktioner (2):

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser Termin Institution Uddannelse Fag og niveau Lærer Hold

Undervisningsbeskrivelse

Matematik A-niveau 22. maj 2015 Delprøve 2. Løst af Anders Jørgensen og Saeid Jafari

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Løsningsforslag MatB December 2013

Undervisningsbeskrivelse

Opgave 1 - Lineær Funktioner. Opgave 2 - Funktioner. Opgave 3 - Tredjegradsligning

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

UNDERVISNINGS MINISTERIET KVALITETS- OG TILSYNSSTYRELSEN. KeiTii A. Studenterel<saTilen. Onsdag den 3.juni 2015 kl

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

PeterSørensen.dk : Differentiation

Undervisningsbeskrivelse

Transkript:

Baggrundsmateriale til Minigame 7 side 1 Indhold Kernestof... 1 Supplerende stof... 1 1. Differentialligninger (Baggrundsmateriale til Minigame 3)... 1 2. Reaktionsorden (Nulte-, første- og andenordensreaktioner)... 1 a. Nulteordens reaktion... 2 b. Førsteordens reaktion... 2 c. Andenordens reaktion... 3 Opgave 1 Antibiotika nedbrydning... 3 Opgave 2 Halveringstid for antibiotika Y... 3 3. Michaelis-Menten... 4 4. Data til gamet... 5 Kernestof 1. De gængse vækstmodeller lineær, potens- og eksponentiel vækst 2. Differentialregning og væksthastighed 3. Regression vha. CAS-værktøj Supplerende stof 1. Differentialligninger (Baggrundsmateriale til Minigame 3) 2. Reaktionsorden (Nulte-, første- og andenordensreaktioner) Reaktionskinetik er læren om kemiske reaktioners hastigheder. Vi betragter en tilfældig reaktion A + B C + D Efterhånden som reaktionen skrider frem, aftager stofmængdekoncentrationerne af reaktanterne A og B, mens stofmængdekoncentrationerne af reaktionsprodukterne C og D vokser. Vi fokuserer på reaktanten A. Den gennemsnitlige reaktionshastighed i tidsintervallet Δt, defineres som formindskelsen af den aktuelle stofmængde pr. tidsenhed. Når vi lader Δt gå mod nul, fås som grænseværdi reaktionshastigheden højre side fås differentialkvotienten af [A] som funktion af t. til tiden t på venstre side, og på

Baggrundsmateriale til Minigame 7 side 2 Reaktionshastigheden afhænger af reaktanternes aktuelle stofmængdekoncentrationer. Hvis sammenhængen mellem hastighedskonstanten og koncentrationerne af reaktanterne kan bestemmes eksperimentelt til at være, hvor m og n er naturlige tal siges reaktionen at være af ordenen m med hensyn til A og af ordenen n med hensyn til B. Den totale reaktionsorden er (m + n). For de fleste reaktioner vil m og n være små hele tal (0, 1 eller 2). Konstanten k i hastighedsudtrykket kaldes hastighedskonstanten afhænger bl.a. af temperatur og eventuelt enzym. I opgaverne med nedbrydning af antibiotika kaldes den nedbrydningskonstanten. Startkoncentrationen af A (til tiden t = 0) betegnes. Den tid, der går, før koncentrationen af A er halveret kaldes halveringstid. NB! Kemisk halveringstid er altså noget andet end matematisk halveringstid, som er forbeholdt eksponentiel vækst og er uafhængig af, hvornår den måles. a. Nulteordens reaktion, dvs., altså Herved har vi en simpel differentialligning, der som løsning har Halveringstid : Eftervis ovenstående - og tro på, at det er den fuldstændige løsning, der er angivet. Hvis sammenhørende værdier (t,[a]) følger en lineær model nulteordens reaktion., er der altså tale om en b. Førsteordens reaktion, dvs. eller omvendt vi lader, altså Herved har vi en differentialligning, der som løsning har Halveringstid : Eftervis ovenstående og tro på, at det er den fuldstændige løsning, der er angivet. Hvis sammenhørende værdier (t,[a]) følger en eksponentiel model, er der altså tale om en førsteordens reaktion. ( ) ( ), dvs. at hvis sammenhørende værdier (t,ln([a]) følger en lineær model er der tale om en førsteordens reaktion

Baggrundsmateriale til Minigame 7 side 3 c. Andenordens reaktion, dvs. eller omvendt, eller vi ser her på, altså Herved har vi en differentialligning, der som løsning har Halveringstid : Eftervis ovenstående og tro på, at det er den fuldstændige løsning, der er angivet. Hvis sammenhørende værdier (t,[a]) følger en eksponentiel model, er der altså tale om en førsteordens reaktion. dvs. at hvis sammenhørende værdier (t, ) følger en lineær model er der tale om en andenordensreaktion af typen ( ) Tilfældet er lidt mere kompliceret og udelades her - med mindre [A] = [B], idet det så svarer til ovenstående tilfælde. Opgave 1 Nedbrydning af antibiotika X Nogle få milligram af et nyt antibiotika X er blevet opløst i præcist 100mL destilleret vand og er sat ind i et køleskab (4 C). Der udtages 10mL prøve på forskellige tidspunkter, og prøverne bliver testet for, hvor stor en mængde antibiotika X, der er i prøven. 1. Hvilken reaktionsorden er nedbrydningen af antibiotika X? 2. Hvad er nedbrydningshastigheden for antibiotika X? 3. Hvor mange milligram antibiotika X var der i startopløsningen? 4. Hvor lang tid vil der gå, før startkoncentrationen er halveret 5. Hvor lang tid vil der gå, før der ikke er mere antibiotika X tilbage? tid(hr) Antibiotika(mg/ml) 0,5 84 1 81 2 74 4 61 6 48 8 35 12 8,7 Opgave 2 Nedbrydning af antibiotika Y Antibiotika Y er opløst i vand og har koncentrationen 300mg/mL. Efter 30 dage er koncentrationen i prøven nede på 75mg/ml. Nedbrydningen sker ved en 1. ordens reaktion. 1. Hvor lang tid tog det, før koncentrationen var på 150mg/ml 2. Hvad er nedbrydningshastigheden for antibiotika X? 3. Hvad er koncentrationen af antibiotika Y efter 10 dage? 4. Efter hvor mange dage vil koncentrationen være nede på 10% af startkoncentrationen?

Baggrundsmateriale til Minigame 7 side 4 3. Michaelis-Menten Generelt forestiller man sig, at omdannelsen af et substrat til produkt sker via to trin: 1. Dannelse af ES-kompleks (binding af substrat til enzym). 2. Omdannelse af substrat til produkt og frigørelse af produkt fra enzym. Dette kan også beskrives ved følgende model: Michaelis-Menten ligning K M er Michaelis-Menten konstanten [S] angiver koncentrationen af substratet angiver initialhastigheden (afhænger af [S]) er den maksimale hastighed, hvormed reaktionen kan forløbe. Den hastighed opnås, når alle enzymmolekyler er mættede med substrat. Kilde: http://www.biotechacademy.dk/undervisningsprojekter/enzymer/teori/enzymer/enzymkinetik.aspx Bestemmelse af Den reciprokke værdi af initialhastigheden afhænger altså lineært af den reciprokke substratkoncentration. Ud fra plot af sammenhørende værdier ( ) - det såkaldte Lineweaver Burk plot - kan den lineære model så bestemmes. Hældningskoefficienten, og startværdien Ud fra plot af sammenhørende værdier ( model bestemmes. ) - det såkaldte Hanes Woolf plot - kan en anden lineær Hældningskoefficienten, startværdien og nulpunktet er - Ud fra plot af sammenhørende værdier ( ) - det såkaldte (Woolf )Eadie Augustinsson( Hofstee) plot - kan en tredje lineær model bestemmes. Hældningskoefficienten, startværdien Bemærk, at det er den første, I skal anvende i spillet med hæmning.

Baggrundsmateriale til Minigame 7 side 5 4. Data til gamet [S] Ingen Kompetitiv nonkompetitiv unkompetitiv Nyt 1 3.3 1.7 1.3333 2.1427 2.206 2 5 2.9 2 2.9994 3.5619 5 7.1 5 2.8571 3.9479 4.1271 10 8.3 6.7 3.3333 4.4111 4.8497 20 9.1 8 3.6363 4.6882 5.2438 30 9.6 9.1 3.8462 4.8709 5.7274 100 9.8 9.5 3.922 4.9334 5.7932 200 9.9 9.8 3.96 4.9677 5.8377 500 10 9.9 3.948 4.9875 5.814 1000 10 10 3.99 4.995 5.8824 2000 10 10 3.996 4.9975 5.8824