Конспект уроку "Ферменти, їх роль у забезпеченні метаболізму клітини та організму"

Бродівська спеціалізована загальноосвітня школа І-ІІІ ст. №2

з вивченням англійської мови з 1 класу Львівської області

Урок підготувала і провела  :

Мартиняк Інна Петрівна,

вчитель біології та екології ,

 ВК, «Старший вчитель»

Тема: Ферменти, їх  роль у забезпеченні метаболізму клітини та організму

Цілі уроку: 

освітні: ознайомити учнів з поняттям   «ферменти», вивчити їх хімічну природу та роль у процесах життєдіяльності живих клітин; 

розвиваючі: розвивати вміння  аналізувати, порівнювати , робити висновки, логічно мислити та знаходити відповідь на запитання;

виховні: виховувати інтерес до вивчення біології, формувати  світоглядне мислення учнів та розуміння цінності  людського здоров’я , важливості живих організмів на Землі.

Обладнання й матеріали: таблиці « Будова білків», «Будова рослинної клітини». «Будова тваринної клітини», схеми , на яких показано  зображення ферментів та їх будову, підручники з біології (Соболь В.І.).

Базові поняття й терміни: апофермент, кофактор, кофермент, мультиферментний комплекс, каталізатори, ендоферменти, екзоферменти, рибозими, біокаталіз, ензимологія, ензимопатологія.

Тип уроку: вивчення нових знань, формування вмінь та навичок.

Ключові компетентності:

-дотримання здорового способу життя;

-уміння шукати та вибирати наукову інформацію з різних джерел;

-формування наукового світогляду;

-збагачення словникового запасу новими біологічними термінами .

Хід уроку

I. Організаційний етап

•                привітання учнів;
•                перевірка їх присутності  та готовності до уроку.

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

 Індивідуальне опитування учнів

1. Що таке «білки»?

2.Скільки основних амінокислот входить до їх складу?

3. На які групи поділяються основні амінокислоти?

4. Назвіть незамінні амінокислоти? Чому їх так називають?

5. Чому в підлітковому віці шкідливо відмовлятись від споживання м’яса?

6. Які саме продукти харчування слугують джерелом незамінних амінокислот для веганів?

7. Яка формула амінокислоти? Поясніть її складові (аміногрупа, карбоксильна група, радикал).

8. Чи можуть білки змінювати структуру води? Наведіть приклад.

9. Дайте визначення термінів: мономери, біополімери, амінокислота, протеїни, протеїди, денатурація, ренатурація, деструкція.

10. Які типи  зв’язків трапляються у білковій молекулі (пептидний, водневий , дисульфідний, іонний, гідрофобний, електростатичний)?

III. Вивчення нового матеріалу.

1.               Розповідь учителя з елементами бесіди.

Функція білків у живих організмах
Будівельна ( структурна) :

•                 глікопротеїди, поверхневі та інтегральні білки - компоненти клітинних мембран;
•                 колаген – білок в хрящах та сухожиллях;
•                 еластин – у зв’язках;
•                 кератин – у волоссі, пір’ї, кігтях, нігтях;
•                 осеїн – білок кістки;
•                 фібриїн – білок павутини;
•                 гістони- ядерні білки;
•                 шаперон (альфа-кристалін входить до складу кришталика ока).

Токсична функція:

•                 мелітин у бджолинній отруті;
•                 віперотоксин у зміїній отруті;
•                 дифтерійний токсин виділяє дифтерійна паличка.

Спадкова – нуклеопротеїди в ядрі утворюють комплекси білків з нуклеїновими кислотами.

Функція антифризу – білки в плазмі крові деяких риб запобігають її замерзанню в умовах низьких температур, або ж ті , що мешкають в гарячих умовах, мають білки, що не денатурують при температурі 50-90 °C

Багато білків утворюють комплекси з пігментами :

•                 хлорофіли;
•                 каротиноїди;
•                 пігменти ферментів;
•                 гемоглобін;
•                 гемоціанін.

Транспортна -  білки крові, які переносять різноманітні речовини та надають їй кольору:

•                 гемоглобін;
•                 гемоціанін.

Захисна -  знешкоджують чужорідні речовини:

                -імуноглобуліни:

•                 інтерферон плазми крові діє проти багатьох збудників вірусних захворювань;
•                 антитіла –білок плазми крові , що діє проти збудника однієї хвороби;

                лізоцим у слині, сльозах (розчиняє оболонки бактерій);

                протромбін, тромбін, фібриноген , фібрин (відповідають за зсідання крові).

Енергетична -  забезпечують організм енергією. При розщепленні 1 г білка утворюється 17,6 кДж енергії.

Рухова - забезпечують усі види руху, що виконують клітини,  органи та організми:

•                 актин та  міозін -білки  м’язів;
•                 флагелін - білок у джгутиках бактерій;
•                 тубулін - у війках та джгутиках найпростіших.

Регуляторна- гормони (інсулін, соматропін) регулюють обмінні процеси в організмах.

Запасаюча- в них відкладаються про запас поживні речовини:

•                 ендосперм – білок насіння;
•                 овальбумін – білок яйця;
•                 казеїн – білок молока.

Сигнальна – білки клітинних мембран передають сигнали в клітину.

Каталітична -  ферменти впливають на швидкість проходження  хімічних реакцій в організмі.

Висновок: білків у клітинах і організмі відіграють багато важливих функцій, тому вони є основою життя. 

2.  Бесіда « Що нам відомо про   ферменти?»
Запитання   до  учнів:
-До якого класу органічних сполук належать ферменти?
- Як ви розумієте поняття  «біокаталізатори»?

-Які саме ферменти вам відомі ?

-Чому без ферментів неможливо жити?

3. Совничок термінів
Ферменти (від латин. fermentum  — бродіння, закваска) – біокаталізатори, специфічні білки у живих клітинах, які відіграють роль прискорювачів хімічних реакцій.  Ферменти — це «робоча сила» клітини, яка будує  наш організм так, як будівельники зводять будинки. У нас можуть бути всі необхідні будматеріали, але, щоб побудувати будинок, нам будуть потрібні робітники, якими і є саме  ферменти.

Ензимологія – наука про ферменти.

Ензимопатологія – розділ медицини, що вивчає хвороби ферментативного розладу.

Каталіз – зміна швидкості проведення хімічних реакцій.

Біокаталіз – каталітична функція в живих організмах.

Ендоферменти - це ферменти, які містяться всередині клітини і беруть участь процесах внутрішньоклітинного травлення. Вони активні після смерті клітини.

Екзоферменти- ферменти, які виділяються живою клітиною у зовнішнє середовище з метою розщеплення поживних речовин, що не можуть потрапити всередину клітини.

Рибозими – ферменти РНК –природи, як первісна форма ферментів, що виникли в процесі еволюції.

Мультиферментний комплекс- сукупність ферментів, які каталізують ланцюг перетворень для зміни субстракту.

Кофермент- невелика небілкова молекула, що з’єднується з ферментом та важлива для його каталітичної активності.

Активний центр – ділянка молекули ферменту, яка визначає його каталітичну активність.

Функції активного центру :

•                 приєднує сполуки;
•                 перетворює їх;
•                 забезпечує специфічність ферментів;
•                 містить атоми металів, які є інгібіторами ферментів (блокують їх активність);
•                 містить похідні вітамінів, йони кислот, які прискорюють обмінні процеси.

4. Метод «Мозковий штурм»

«Чому без ферментів не можливий перебіг біохімічних реакцій?»

Біохімічні реакції не проходять без ферментів, бо:

-                     потрібна висока концентрація реагуючих речовин;

-                     потрібна висока температура.

5.  Прийом «Згадаймо»

Прошу пригадати властивості ферментів. З ними ми знайомились під час вивчення органів травлення.

Властивості ферментів:

                 Не діють при температурі вище 70-80 °C.

                 При температурі 0 °C втрачається їх активність, але вони не руйнуються.

                 Оптимально діють при температурі 35-45 °C.

                 Мають специфічну дію. Абсолютна специфічність – беруть участь в конкрепній реакції. Групова – розщеплюють певну групу речовин.

                 На їх активність впливає рН середовища ( одні ферменти активні в кислому, а інші – в лужному середовищі),температура, тиск, концентрація субстрату й ферменту.

                 Невитратність – прискорюють реакції, але самі не витрачаються. Про ферменти  можна сказати:     «І роботу зробив, та й себе не загубив».

                 Наявність ферменту не змінює ні властивості, ні природу продуктів реакції.

                 Фермент  завжди більший, ніж субстрат.

                 Невелика  кількість ферменту каталізує реакцію з великою кількістю субстрату.

6. Розповідь учителя  з використанням таблиці  «Будова ферментів»

7. Робота в групах

Об’єдную учнів у три групи, кожна з яких шукає інформацію про різні види ферментів  у підручнику (стор.99-100) , обирає спікера та доповідає. Інші слухають та заповнюють таблицю.

I група –метаболічні ферменти;

II група – захисні ферменти;

III група – травні ферменти.

Види  ферментів в живих    організмах

8 . Метод «Мікрофон»

Продовжіть речення « у клітині ферменти містяться у…»

•             Плазмалемі
•             Мітохондріях
•             Пластидах
•             Акросомі
•             Лізосомі
•             Вакуолі
•             Рибосомах
•             Гіалоплазмі

9. Робота з таблицями  «Будова тваринної клітини», «Будова ролинної клітини»

Завдання  для учнів:

1.Знайдіть і покажіть на таблиці органели рослинної та тваринної клітини, які містять у своєму складі ферменти .

2.Випишіть в робочий зошит місця  локалізації ферментів у клітинах тварин та рослин.

Малюнок «Будова тваринної та рослинної клітин»

10. Повідомлення учнів про унікальність та важливість ферментів

Учень 1.

Кожен з нас при народженні отримує обмежену кількість ферментативної енергії. Чим швидше ми використовуємо запаси ферментів, тим коротше наше життя. Їх руйнують стреси, шкідливі звички.

Дбайте про власне здоров’я! Бережіть свої нерви !

Учень 2.

Споживання свіжих овочів та фруктів – це надходження до організму живих клітин з ферментами. А споживання термічно обробленої їжі – це витрачання власних ферментів на перетравлення «мертвих» клітин, у яких фермент вже зруйнований.

Їжте салатики, фрукти, пийте свіжовижаті соки!

Учень 3.

Фермент – білковий носій, наділений життєво енергетичним фактором. Кожен орган і тканина має власні метаболічні ферменти, які роблять специфічну роботу. Термічна обробка їжі руйнує всі ферменти і примушує організм продукувати більше ферментів, тому збільшуються органи.

Не об’їдайтесь! Бережіть власні ферменти і здоров’я!

Учень 4.

            Якби не було ферментів, людина була б беззахисною перед отруйними речовинами, які  утворюються як у зовнішньому середовищі, так і всередині організму. Без "роботи" ферментів він був би "захаращений" відходами власного обміну речовин. Але, на щастя, цього не відбувається.

Учень 5.

Ракові клітини захищені білковою оболонкою, яка заважає імунній системі їх розпізнати. Видалити цю оболонку можуть тільки ферменти.  Онкологічним хворим в їх дієті обмежують  м'ясо, або виключають його зовсім: цим самим зберігають ферменти, що йдуть на розщеплення м'яса, дають їм можливість брати участь у викритті ракових клітин. Якщо ви їсте щось варене, а особливо м’ясо, то обов'язково їжте  в 3 рази більше сирих овочів та фруктів.

Учень 7.

Є один надійний спосіб поповнити запас ферментів: споживання сирої їжі. Тільки жива, природна, натуральна , приготована з рослин їжа, вирощена на органічних грунтах  багата ферментами. Ферменти – еліксир життя, бо допомагають організму засвоїти все  необхідне та видалити все шкідливе. Ферменти - це ключик до нашого здоров'я.

У випадку хвороби краще споживати менше, або ж відмовитись від їжі на 1-2 дні. Одужання буде швидшим! Будьте здорові!

Учні сидять в колі . Їх завдання – знайти   місце  фермента. Вони дискутують, радяться, спостерігають за іншими ,обирають місце фермента.

На картках написані назви ферментів: желатиназа, трипсин, мальтаза, пепсин, хімозин, ліпаза, лізоцим, муцин, птиалін (амілаза), нуклеаза, лізоцим.

Діти повинні вписати їх у таблицю , правильно обравши місце знаходження фермента в організмі людини.

Таблиця «Місце фермента в організмі людини»

12. Перегляд мультимедійної презентації  «Значення ферментів»

1.               Для діагностики та лікування деяких хвороб  :

•   лактатдегідрогеназа-гепатит;
•   альфа-амілаза – панкреатит;
•   креатинфосфокіназа – інфаркт міокарда.

2.               В технологічних процесах легкої промисловості для обробки сировини (розм’ягшення шкір та волокон).
3.               У фармацефтичній промисловості  для виробництва ліків( таблетований мезим, панкреатин).
4.               Їх використовують у сироварінні ( сичужний фермент, ліпопан, моваміл, фунгаміл, нейтраза).
5.               Мікробні ферменти використовують в харчовій промисловості  (виноробство, хлібопечення, виробництво дитячого харчування) та кормовиробництві (біоконсервант з ферментами для сінажу та силосу).
6. Ферменти також використовуються в біотехнології для  секвенування ДНК і ПЛР-ампліфікації, для сворення та редагування геномів.
7. Ензимотерапія -косметологічна процедура для відновлення клітин шкіри та насичення їх киснем.
8. В косметичній промисловості для виробництва кремів з антивіковим ефектом.
9. В хімічній промисловості для виробництва біопорошків з ферментними добавками.

 IV. Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь учнів

1.               Інструктаж з ТБ перед написанням лабораторної роботи.
2.               Лабораторне дослідження “Властивості ферментів”.

Тема: Вивчення  властивостей  ферментів.
Мета: сформувати уявлення про роль ферментів у живих клітинах, ознайомитися із властивостями  та умовами їхньої активності.

Обладнання й матеріали: штатив із пробірками, мірний посуд, дистильована вода, сира та варена картопля, листки елодеї, фільтрувальний папір, сірники, предметне скло, накривні скельця, піпетка, гідроген пероксид.

Розповідь учителя

Фермент каталаза є в кожній живій клітині, він розщеплює гідроген пероксид (отруйну речовину) – побічний продукт життєдіялності клітин , тим самим виконуючи захисну функцію у клітині.  Про активність  каталази можна судити за інтенсивністю      виділення з клітин  кисню. Нам відомо, що саме кисень підтримує горіння, тому перевірити його наявність легко з допомогою сірника. Якщо полум’я горить яскраво – кисень виділяється інтенсивно. Якщо ж ні – він не виділяється.
Хід роботи

Дослід № 1

•            Приготуйте  препарат  листка  елодеї . Візьміть один листок, помістіть його в краплю води на предметне скло, накрийте  покривним склом. Розгляньте препарат при малому, а потім при великому збільшенні.
•            З одного боку покривного скла нанесіть краплю гідроген пероксиду, а з іншого прикладіть фільтрувальний папір, він витягне надлишок води.
•            Роздивіться в мікроскоп , щоб побачити,  що саме відбувається в клітинах рослини. Запишіть результат, зробіть висновок.

Дослід  № 2

•            Візьміть дві пробірки. В одну  з них  помістіть шматочок сирої  картоплі, а у другу - вареної. Сподіваюсь, ви пам’ятаєте в яких клітинах є фермент каталаза?
  У кожну пробірку додайте по 10 крапель гідроген пероксиду й спостерігайте за тим, що  відбувається.
•            Піднесіть запалений сірник до кожної пробірки. Зверніть увагу на те, де процес горіння проходить краще. Спостерігайте за інтенсивністю реакцій у пробірках.
  Запишіть результати дослідів, поясніть свої спостереження, зробіть висновки.
•             

V. Домашнє завдання

 Опрацювати конспект, переказувати параграф  25 (підручник Соболь В.І.).