Роль ферментів у забезпеченні процесів метаболізму клітини та цілісного організму

Тема: Роль ферментів у забезпеченні процесів метаболізму клітини та цілісного організму

Мета:

Освітня. Формувати в учнів знання про ферменти як найважливіші сполуки, що зумовлюють існування всіх живих організмів; ознайомити учнів зі складом і будовою ферментів; формувати уявлення про матеріальну єдність світу, діалектичні положення про організацію речовини «від простого до складного» на прикладі ферментів; показати біологічну роль ферментів.

Розвиваюча. Розвивати пам’ять, увагу, логічне мислення, мову, уміння порівнювати та узагальнювати, систематизувати набуту інформацію.

Виховна. Виховувати розуміння цінності всіх живих організмів і природи в цілому, формувати науковий світогляд, інтерес до предмета.

Обладнання й матеріали: презентація, підручники біології,схеми.

Базові поняття й терміни: ферменти, фермент-субстратний комплекс, активатори ферментів, інгібітори ферментів.

Компетентності, які формуються в учнів: уміння вчитися, спілкуватися державною мовою, здоров’язбережувальна, комунікативна, природничо-наукова, екологічна грамотність.

Наскрізні змістовні лінії :здоров’я та безпека, громадянська відповідальність

Тип уроку : формування компетентностей

І. Перевірка домашнього завдання. Тестування за допомогою сервісу Classtime

II. Актуалізація опорних знань учнів. (Бесіда з учнями).

1.         Що таке ферменти?
2. Яку роль відіграють ферменти в біохімічних реакціях у живій клітині?
3.         Чому всі ферменти ‑ глобулярні білки? Чи можуть, наприклад, вуглеводи виконувати каталітичні функції?

III. Мотивація навчальної діяльності учнів.

Що станеться, якщо швидкості реакцій, що протікають в організмі, спо­вільняться?

IV.  Вивчення нового матеріалу.

1. Ферменти ‑ біологічні каталізатори хімічних реакцій живих клітин

 Класифікація ферментів.

1.          Які особливості ферментів зумовлюють їхнє значення?

ФЕРМЕНТИ (від лат. fermentum – закваска), або ензими, – високоспецифічні білкові молекули, або РНК-молекули, які є біологічними каталізаторами процесів обміну речовин і перетворення енергії у клітинах та організмі. Наука про ферменти виокремилася в окрему галузь біохімічної науки – ферментологію (ензимологію).

Загальними особливостями усіх ферментів є:

1)  наявність активних (каталітичних) центрів – ділянок, до яких приєднуються молекули субстрату. Ці ділянки у простих ферментах утворюють амінокислоти, а у складних – небілкові частини-кофактори (вітаміни, йони Купруму, Феруму, Магнію);

2)  наявність регуляторних центрів, до яких можуть приєднуватися різні молекули й спричиняти збільшення або зменшення каталітичної активності. Через ці центри на активність ферментів впливають такі регуляторні чинники, як продукти реакцій, гормони, нейромедіатори ….

Регуляторні чинники, що підвищують активність ферментів, називають активаторами (йони кислот, жовчні кислоти для ліпаз),

а ті, що зменшують, – інгібіторами (наприклад, катіони важких металів);

3) специфічність, що визначається здебільшого комплементарною відповідністю між ділянкою ферменту й молекулою субстрату;

4) залежність активності від певних умов (рН, температури, тиску, концентрації субстрату та ферментів);

5) невитратність – прискорюють реакції, але самі при цьому не витрачаються.

Отже, здатність ферментів впливати на швидкість біохімічних реакцій є вирішальною умовою для процесів обміну речовин і перетворення енергії у клітинах та організмах.

2. Класифікація ферментів (складання схеми)

За місцем утворення

Класифікація ферментів за хімічним складом

Класифікація ферментів і за типом реакцій

Отже, ферменти класифікують за місцем утворення, хімічним складом і типом каталітичних реакцій.

3. Механізм дії ферментів. Гіпотези, що пояснюють дію ферментів.

Суть повідомлення.

Існує дві гіпотези, що пояснюють, як діють ферменти.

Одна з них називається гіпотезою «ключа та замка», а друга – гіпотезою «руки та рукавички».

Відповідно до першої, субстрат є «ключем», який точно підходить до «замка» ‑ ферменту.

Найважливішою частиною «замка» є активний центр. Саме з ним і з'єдну­ється субстрат, оскільки форма субстрату відповідає формі активного центру. Утворюється фермент-субстратний комплекс. Це активований стан, який веде до утворення продуктів реакції. Продукти, що утворюються, за формою, уже не відповідають активному центру. Вони відокремлюються від нього, після чого активний центр, що звільнився, може приймати нові молекули субстрату.

Відповідно до другої гіпотези, активний центр не чітко підходить до суб­страту. Субстрат спричиняє певні зміни в активному центрі, і «рукавичка» дещо змінюється, будучи одягнутою на «руку».

Властивості ферментів:

•             здатність утворювати за допомогою активного центру фермент-субстратний комплекс і прискорювати перебіг хімічної реакції;
•             усі ферменти ‑ глобулярні білки;
•             прискорюючи швидкість хімічної реакції, вони самі в цій реакції не витрачаються;
•             ферменти високо специфічні: один фермент може каталізувати лише одну або декілька реакцій одного типу;

•                  присутність ферменту не впливає ні на властивості, ні на природу кінцевого продукту (або продуктів) реакції;
•                  фермент завжди більший, ніж субстрат (або субстрати), з якими він вдємодіє;

5. Яка біологічна роль ферментів?

За біологічним значенням ферменти поділяють:

6. Використання ферментів у практичній діяльності людини, в медицині. При деяких захворюваннях у крові людини з'являються ферменти, яких немає в здоровому організмі. За наявністю чи підвищеною активністю цих ферментів за допомогою спеціальних кольорових реакцій можна не тільки діагностувати хворобу, але й визначити ступінь її важкості і контролювати перебіг. Відомо, наприклад, при різноманітних ураженнях печінки в крові різко підвищується активність фосфатаз.

Ферменти як лікарські препарати успішно використовують у медицині. Завдяки ферментам можна покращити травлення, загоїти рани, врятуватися від гнійних процесів, позбутися післяопераційних фляків і спайок.

За допомогою ферментів генно-інженерними засобами «у пробірці» одержують багато біологічно активних речовин, а також лікарських препаратів.

Ферменти використовують у виноробстві й пивоварстві, при обробці шкір, у хлібопекарській і хімічній промисловості. Складання інфографіки за темою

V. Закріплення знань учнів.   Тести  або використання сервісу  https://learningapps.org/view18894229

VІ. Рефлексія

НА УРОЦІ Я:

дізнався…

зрозумів…

навчився…

найбільший мій успіх – це…

найбільші труднощі я відчув…

я не вмів, а тепер умію…

я змінив своє ставлення до…

на наступному уроці я хочу…

VIІ.  Домашнє завдання.

Опрацювати § 19 стор.62-63