Урок. Ферменти, їхня роль в клітині

Урок № 6

Тема: Ферменти, їхня роль в клітині.

Лабораторні дослідження: властивостей ферментів.

 Мета уроку:

Освітня. Сформулювати уявлення про основну функцію білків — ферментативну; розповісти про ферменти, їх основні властивості і принцип дії ферментів.

Розвиваюча. Розвивати уміння логічно мислити, спостерігати та робити відповідні висновки,сприяти розвитку вміння долати труднощі, розвивати пізнавальні можливості, самостійність, самовдосконалення, увагу, пам’ять, формувати оптимальний харчовий раціон;

Виховна. Виховувати матеріалістичні погляди та уявлення про спадковий зв’язок живої і неживої природи на основі єдності хімічного складу. 

  Тип уроку:  комбінований.

Методи і методичні прийоми:

1. Інформаційно- рецептивний:

а) словесний: розповідь-пояснення, опис, бесіда,   робота з підручником та м\медійною дошкою;

б)наочний: ілюстрація, демонстрація, ТЗН.

в) практичний: виконання лабораторної роботи.

Прийоми навчання:   : виклад інформації, пояснення, активізація уваги та мислення, одержання з тексту та ілюстрацій нових знань, робота з роздатковим матеріалом.

2. Репродуктивний. 

Прийоми навчання: подання матеріалу в готовому вигляді, конкретизація і закріплення вже набутих знань.

3. Проблемно-пошуковий: постановка проблемного питання.

Прийоми навчання: постановка взаємопов’язаних проблемних запитань, активізація уваги та мислення.

4.Візуальний: складання схематичних малюнків.

5.Сугестивний: застосування різних видів мистецтва

6.Релаксопедичний: психологічне розвантаження.

Міжпредметні зв ́язки:  хімія, екологія, фізика,географія.

Матеріали та обладнання: 

підручники біології, ПК, презентація,  роздатковий  матеріал, таблиці, на яких подано схематичне зображення ферменту з позначенням активного центру,  фермент-субстратний  комплекс  і  графік,  на  якому  показано, як

фермент-субстратний   комплекс   знижує   енергію   активації  реакції; для

лабораторної  роботи — 5%-й  розчин  перекису  водню;  намочений горох;

пробірки зі штативом; водяна баня з температурою води 40 °С; годинник; термометр; скляна паличка.

Основні поняття та терміни: ферменти, активний центр, субстрат, фермент-субстратний комплекс, зниження енергії активації реакції.
 

                                                  Хід уроку                                                     

                                    1.Організаційний етап

1.1. Привітання.

1.2. Перевірка готовності класного приміщення до уроку.

1.3. Перевірка готовності учнів до уроку.

1.4. Перевірка присутності учнів: кількість за списком ____, кількість присутніх на уроці ___, відсутніх ___.

                        2. Актуалізація опорних знань

Питання для бесіди

Чому   при   підвищенні   температури  білки   перестають  виконувати свої

біологічні функції?

Які елементи входять до складу білка?

Яка частина амінокислоти називається радикалом?

Чим замінні амінокислоти відрізняються від незамінних?

Які взаємодії називають гідрофільно-гідрофобними?

Які білки називаються простими, а які складними?

                         3. Мотивація навчальної діяльності

Бесіда
Що ви знаєте про хімічні реакції, які відбуваються в живих організмах? Чим вони відрізняються від реакцій, що відбуваються в неживій природі?
Що ви знаєте про каталізатори, які їх властивості? Які умови необхідні для дії тих або інших каталізаторів? Що ви знаєте про біологічні каталізатори?
 

                   4. Повідомлення теми, мети і завдань уроку  

4.1. Повідомлення теми уроку. «Ферменти, їхня роль в клітині.»

Лабораторні дослідження: властивостей ферментів.

4. 2. Формулювання учнями самостійно мети і визначення завдань уроку. Учитель записує їх на дошці та коригує пропозиції учнів.

Завдання уроку:

Ознайомитися з ферментами та яку роль вони відіграють в клітині;

                                     5.Засвоєння нового матеріалу

Розповідь учителя

                Ферменти. Властивості, механізм дії ,класифікація

5.1.Ферменти — це біологічні каталізатори, здатні прискорювати хімічні реакції в клітині в десятки тисяч разів. Вивчає ферменти наука ензимологія.
5.2.Основні властивості ферментів: усі ферменти — глобулярні білки; вони збільшують швидкість реакції, але самі в цій реакції не витрачаються;
ферменти високо специфічні: один фермент може каталізувати
тільки одну реакцію;їх присутність не впливає ні на властивості, ні на природу кінцевого продукту (або продуктів) реакції;фермент завжди більший за субстрат (або субстрати), з якими він взаємодіє;
фермент взаємодіє з субстратом за допомогою активного центру — спеціальної ділянки, яка за формою відповідає субстратові;дуже мала кількість ферменту викликає перетворення великих кількостей субстрату;активність ферментів залежить від рН середовища, температури, тиску і від концентрацій як субстрату, так і самого ферменту; фермент-субстратний комплекс здатний знижувати енергію активації реакції (тобто робити меншою енергію початку реакції), саме це і дозволяє ферменту прискорити перебіг реакції.

5.3.Механізм дії ферментів.

   Є дві гіпотези, що пояснюють, як діють ферменти. Одна з них називається гіпотезою «ключа і замка», а інша — гіпотезою «руки і рукавички».
   Згідно з періною, субстрат є «ключем», який точно підходить до «замка» — ферменту. Найважливішою частиною «замка» є активний центр. Саме з ним і зв'язується субстрат, оскільки форма субстрату відповідає формі активного центру. Утворюється фермент-субстратний комплекс. Це активований стан, який веде до утворення продуктів реакції.  Продукти, що утворилися, за формою вже не відповідають активному центру. Вони відділяються від нього (надходять в оточуюче середовище), після чого активний центр, що звільнився, може приймати нові молекули субстрату.
   Згідно з гіпотезою «руки і рукавички» активний центр не жорстко підходить до субстрату. Субстрат викликає якісь зміни в активному центрі, як рукавичка дещо змінюється, будучи на ді-тою на руку. Цю гіпотезу називають ще гіпотезою індукованої (тобто викликаної) відповідності.
(При дефіциті часу гіпотезу «руки і рукавички» можна опустити.)
Багатьом ферментам для роботи потрібна небілкова частина. Це можуть бути невеликі органічні молекули, деякі з них близькі до вітамінів.
Основні функції ферментів - це зниження активації енергії, тим самим підняття швидкості реакції.

5.4.Основні властивості ферментів:

Будучи білками ферменти мають всі іх властивості
Деякі ферменти мають не білкову частину (кофермент)
специфічність (субстрат-, реакція-, регіональна-, стереоспецифічність).
чутливість (температура, pH- середовище, іоноконцентрація).
чутливіші за інші хімічні каталізатори

дія у водному та  низькотемпературному середовищі.

Класифікація ферментів відбувається за допомогою каталізованих ними типів реакції: 

Оксидоредуктаз – окисно– відновні реакції.

Трансфераза – перенесення хімічних груп

Гідролізи – гідролітичні розщеплення зв’язків. 

Ліази – негідролітичні розщеплення зв’язків

Ізомерази – взаємоперетворення різних ізомерів

Лігази – з’єднання молекул за допомогою енергії АТФ
Деякі чинники, що впливають на активність ферментів:
Концентрація ферменту.

Концентрація субстрату.

pH-середовище.
Температура.
 

Інгібітори, активатори.

Зі збільшенням концентрації ферментів швидкість реакції зростає. Якщо ця концентрація стала то зі збільшенням концентрації субстрату швидкість реакції змінюється. Швидкість  реакції також залежить від:
- pH- середовища. Для більшості ферментів визначено оптимальне pH-середовище при якому вони максимально активні (виняток пр.: пепсин в шлунку pH 1,5-2,2).

-Температури – найважливіший фактор зміни швидкості реакції. Оптимальна температура для реакції ферментів   (приблизно  37°C).
Серед речовин які впливають на активність ферментів. Є такі, що збільшують швидкість реакції (активатори) та такі, що гальмують її (інгібітори). Інгібітори можуть бути поділені на оборотні (реверсивні) та необоротні (ірреверсивні).

Більша частина ферментних активаторів – катіони ( залізо, магнезій, цинк, калій, натрій, т. інші ). На активність одних ферментів впливає концентрація солей, інші не чутливі до присутності іонів.

                           6.Узагальнення і закріплення знань

Лабораторне дослідження «Вивчення властивостей ферментів» Робочий зошит

                                         Хід роботи

1.     Переконайтеся в наявності каталази. Для цього розімніть одну горошину і нанесіть на неї декілька крапель пероксиду водню.
2.     Зніміть з гороху шкірку і перевірте на каталазу окремо шкірку і сім'ядолі.
3.     Поставте дві пробірки з дистильованою водою,на водяну баню з температурою 40 °С.
4.     Прокип'ятіть в окремій пробірці три цілі горошини, а потім помістіть їх в одну з пробірок на водяній бані.
5.     В іншу пробірку на водяній бані покладіть три горошини, що не зазнавали кип'ячення.
6.     Перевірте кожну з горошин на каталазну активність.
7.     Якщо є можливість, то повторіть той же експеримент при тем¬пературі 50, 60, 70, 80, 100 °С (можна це зробити в групах).
8.     Зафіксуйте спостереження і поясніть отримані результати.
   Контрольні запитання

1. Які основні біологічні функції білків? 

2. У чому полягає захисна функція білків? 

3. Чим визначається рухова функція білків?

4. Що собою становлять ферменти? 

5. Які функції виконують ферменти? 

6. Завдяки чому ферменти здатні виконувати свої функції? 

7. Завдяки яким властивостям білків  живі організми  здатні сприймати

подразники?
                      7.Підбиття підсумків уроку, рефлексія

Поміркуйте:
Чому без участі ферментів перебіг більшості біохімічних процесів у клітині був би неможливим?

У результаті ферментативних реакцій, на відміну від безфер-ментних, не утворюються побічні продукти, тобто спостерігається майже 100й вихід кінцевого продукту. Яке це має значення для нормального функціонування організму?

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…

8.Інформування учнів про домашнє завдання, інструктаж щодо його виконання.                     

8.1. Завдання для всього класу

Підручник _______________________________________________________________

8.2. Індивідуальне завдання.