Открытый урок по теме "Ферменты как биокатализаторы и их значение".
Тип урока: интегрированный обобщающий с мультимедийным сопровождением.
Методы обучения: частично-поисковый, проблемно-дискуссионный, использование информационно-коммуникационных технологий.
Цель урока: Дать понятие о ферментах, как об особой группе веществ, являющихся биокатализаторами и выявить их роль в жизнедеятельности организмов.
Задачи:
образовательные: сформировать знания учащихся о ферментах - их особенностях, строении, механизме действия; познакомить учащихся с классификацией ферментов, их ролью в клетке, практическим значением ферментов, реализовать межпредметные связи;
- развивающие: развивать познавательный интерес, самостоятельную активность учащихся в ходе выполнения исследовательских работ, развивать логическое мышление, умение делать выводы; развивать интерес к предмету, любознательность;
- воспитательные: воспитывать ответственность, аккуратность, экологическую грамотность, прививать культуру общения в ходе совместной деятельности.
Ход урока:
I. Орг. момент (мотивация)
Итак, мы с вами на прошлом уроке познакомились со строением и работой ферментов, вспомнили, что такое катализ и катализаторы, на данном уроке мы обобщим наши знания и обогатим их той информацией, которую вы подготовили дома.
Проблема. Как вам уже известно, ферменты – это биокатализаторы, которые работают как в клетке, так и за ее пределами и в этом они сходны с неорганическими катализаторами. В чем их уникальность и механизм работы!? Почему без ферментов невозможна жизнь?
- Что же такое фермент?
- Что вы знаете об открытии ферментов?
- Как работают ферменты в организме и в чем уникальность их свойств?
- Значение ферментов для живых организмов и их применение в различных областях деятельности человека.
В ходе нашего урока и по мере выступления одноклассников прошу заполнять таблицу:
Определение фермента Представители: (названия ферментов)
Из чего состоит фермент?
Значение для организмов.
Где применяются человеком?
II. Основная часть (выступление учащихся).
Выступление ученицы (Булыгина Ирина) – определение и открытие ферментов.
Ферменты - это специфические белки, входящие в состав всех клеток и тканей живых организмов играющие роль биологических катализаторов.
Первые данные о ферментах были получены при изучении процессов брожения и пищеварения. Большой вклад в исследование брожения внес Л.Пастер, однако он полагал, что соответствующие реакции могут осуществлять только живые клетки. В начале XX в. Э.Бухнер показал, что сбраживание сахарозы с образованием диоксида углерода и этилового спирта может катализироваться бесклеточным дрожжевым экстрактом. Это важное открытие послужило стимулом к выделению и изучению клеточных ферментов. И в XIX веке большинство ученых уже считали процесс брожения - совокупностью реакций, вызванных ферментами - биологическими катализаторами. Было предложено называть ферменты - энзимами (от греч. “эн зим”- “в дрожжах”. Сегодня термины фермент и энзим - синонимы. Еще в XVIII – XIX вв. некоторые ученые предполагали, что основой фермента является белок, но эта мысль не была услышана научным обществом. Лишь в 30-х годах ХХ в., когда американским биохимиком Нортропом были получены кристаллические ферменты пепсин и трипсин, их белковая природа была окончательно признана, и в 50-х годах подтверждена рентгеноструктурным анализом. С тех пор обнаружено и выделено более 700 ферментов, но в живых организмах их существует гораздо больше. На сегодняшний день известно более двух тысяч ферментов.
Пуртов Максим – строение, свойства и механизм работы ферментов.
Ферменты – это белковые молекулы, синтезируемые живыми клетками. В каждой клетке имеются сотни различных ферментов. С их помощью осуществляются многочисленные химические реакции, которые проходят с большой скоростью при температурах, подходящих для данного организма, то есть в пределах от 5 до 40 градусов.
По строению ферменты делят на 2 группы:
А) ферменты-протеины (однокомпонентные, т.е. состоят только из белка).
Б) ферменты-протеиды (двухкомпонентные, состоящие из белка и небелковой части).
Что же является небелковой частью? Это могут быть ионы металлов (кофактор) или органическое вещество связанное с белковой частью.
Поэтому все ферменты – белки. Но не все белки – ферменты.
Ферменты обладают чрезвычайно высокой каталитической активностью, они ускоряют реакции в десятки и сотни миллионов раз. Но интересно вот что! Чаще всего ферменты катализируют превращение веществ, размеры молекул которых по сравнению с размерами молекул ферментов очень малы. Например, фермент каталаза имеет молекулярную массу 250 тыс., а Н2О2, распад которого катализирует каталаза - всего 34, Такое соотношение между размерами фермента и субстрата (S) наводит на мысль, что каталитическая активность фермента определяется не всей его молекулой, а только небольшим его участком - активным центром фермента (небольшая часть молекулы фермента (3–5 аминокислотных остатков). Как мы знаем, реакция между веществами происходит при условии тесного сближения их молекул.
Взаимодействие субстрата (S) c ферментом впервые изучил немецкий ученый Эмиль Фишер. Он высказал гипотезу (1880 г.), согласно которой субстрат подходит активному центру фермента как «ключ к замку» или как «рука к перчатке».
Свойства ферментов:
1.Термолабильность - ферменты активны в определенном диапазоне температур.
При возрастании температуры активность фермента сначала растет, а затем, выше определенной температуры, начинает снижаться.
При t= 70° и выше большинство ферментов полностью утрачивают свою активность из-за денатурации белка.
Каждый фермент характеризуется температурным оптимумом. Для ферментов животного происхождения topt = 40-50°, для ферментов растительного происхождения -50-60°, для человека ~ 37°.
При понижении t° ферменты теряют свою активность, но при создании нормальных условий они вновь начинают функционировать.
2. Влияние РН на активность ферментов – каждый фермент работает при определенном рн среды.
Различные ферменты имеют различное значение РН:
А) амилаза слюны: РН = 7 (нейтральная среда);
Б) пепсин желудочного сока действует в кислой среде (РН=1,5-2,5),
В)трипсин кишечного сока имеет РН = 8-9 (щелочная среда).
3. Специфичность действия фермента.
В отличие от неорганических катализаторов действие ферментов строго специфично. Например, фермент лактаза расщепляет только молочный сахар – лактозу – с образованием глюкозы и галактозы.
Учитель: Для жизни живых организмов ферменты имеют решающее значение, в чем же оно заключается. Если ферменты прекращают свою работу организм гибнет.
Об этом расскажет Пешкичев А. Мне же хочется привести один пример:
В каждой растительной и животной клетке имеется фермент каталаза, который расщепляет пероксид водорода. Пероксид водорода - это ядовитое вещество, которое образуется в организме в результате ОВ-реакций. Так вот чтобы не произошло самоотравления клетки и организма в целом, каталаза расщепляет это вещество до воды и кислорода:
каталаза
2Н2О2 -----------> 2Н2О + О2↑
Помимо этого ферменты широко используются человеком в различных областях, таких как пищевая промышленность, медицина, химическая промышленность и т.д. Каждый день, садясь за стол, мы используем продукты, приготовленные с участием ферментов: чай, сыр, колбасы, копчености, пиво; употребляем фрукты и овощи с их собственным набором растительных ферментов, которые помогаю нам усвоить растительную пищу. Существует наука, которая занимается изучением ферментов – энзимология. Выступление Шабаловского П.
Ферменты применяются в пищевой промышленности (чайная отрасль, производство пива, колбас, сыроварение и молочная промышленность, кожевенная). В сельском хозяйстве для производства кормов, обработке круп. В медицине и фармацевтике, причем в медицине ферменты имеют и диагностическое значение – определение отдельных ферментов в клетке помогает распознаванию природы заболевания (например, вирусный гепатит – по активности фермента в плазме крови) их используют для замещения недостающего фермента в организме. Ферменты входят в состав порошков и зубных паст. В фотоделе, для изготовления фотоматериалов.
III. Итог урока, рефлексия и учет знаний
Итак, подводим итог: ферменты – жизненно необходимые органические вещества, без которых невозможна жизнедеятельность всех без исключения живых систем (пищеварения, дыхания, роста, выделения и т.д.). Все ферменты являются белками. Это уникальные химические вещества, каждый из которых катализирует только одну реакцию. Широко применяются в различных отраслях промышленности и народном хозяйстве. Их роль в этом трудно переоценить, она огромна.
В заключение предлагаю тест:
Выбери правильный ответ на поставленный вопрос
1. Ферменты – это катализаторы:
а) углеводной природы;
б) белковой природы;
в) неорганической природы;
г) липидной природы.
2. Ферменты проявляют наибольшую активность при температуре:
а) 18˚С;
б) 26˚С;
в) 36˚С;
г) 56˚С.
3. В этой отрасли промышленности ферменты не используют:
а) пищевая;
б) косметическая;
в) фармакология;
г) металлургическая.
4. Участок молекулы фермента, отвечающий за присоединение вещества:
а) каталитический центр;
б) субстратный центр;
в) аллостерический центр;
г) активный центр.
5. Что происходит с ферментом при его взаимодействии с субстратом?
а) фермент мутирует;
б) фермент не изменяется;
в) фермент превращается в новое вещество.
6. а) информацию о ферментах усвоил полностью
б) требуется еще раз ознакомиться с данной темой
в) информация о ферментах пригодится мне в жизни
г) не вижу особого смысла в получении этой информации
Благодарю учащихся за работу на уроке. Даю Д/з.
По итогам сообщений и результату теста выставляю оценки за урок.
