Дата
__________
Поурочный план 10 класс
Биология
Тема:
Ферменты, их роль в регуляции процессов жизнедеятельности.
Задачи:
Образовательные
сформировать знания о белках-ферментах, играющих важную роль в
процессах жизнедеятельности клетки;
сформировать знания о ферментах-катализаторах – как одной из
важнейших функций.
Развивающие:
развивать умение анализировать результаты лабораторных опытов,
устанавливать причинно-следственные связи между живыми и неживыми клетками;
развивать познавательный интерес учащихся к предмету общая
биология.
Воспитательные:
формирование научного мировоззрения, четких представлений о роли
биологии в современном обществе.
Тип урока:
комбинированный
Оборудование: презентация,
учебник класс, конспект
Ход урока:
I.Организационный
момент
Приветствие;
проверка отсутствующих, проверка готовности к уроку; настрой на восприятие
нового материала; озвучивание темы и цели урока
II.
Проверка актуализации знаний
Фронтальный
опрос
1.
Какая теория? Правильно, полипептидная теория строения белков.
2.
Что было доказано? Было доказано, что в состав белков входят
следующие элементы: C, H, O, N, S и другие, в разных количествах.
3.
Почему белкам дано название протеины?
4.
Согласно пептидной теории, какова структура белков?
5.
Какие функции белки выполняют в клетках?
6.
Какими свойствами обладают белки? (Денатурация, ренатурация)
III.
Объяснение нового материала
Цель:
изучить ферменты, их роль в регуляции жизнедеятельности
клетки, практическом значении в жизни человека.
Так
что же такое ферменты?
Ферменты
– это белковые молекулы, синтезируемые живыми клетками.
В
каждой клетке имеются сотни различных ферментов. С их помощью осуществляются
многочисленные химические реакции, которые могут с большой скоростью идти при
температурах, подходящих для данного организма, то есть в пределах от 5о до
40о . Чтобы эти реакции протекали вне организма с той же
скоростью потребовались бы высокие температуры и резкие изменения условий. Для
клетки это означало бы гибель, так как вся работа клетки строится таким
образом, чтобы избежать любых сколько-нибудь заметных изменений в нормальных
условиях ее существования.
Таким
образом, можно сказать, что ферменты – это биологические
катализаторы, то есть вещества, которые ускоряют биохимические реакции. Они
абсолютно необходимы, потому что без них реакции в клетке протекали бы слишком
медленно.
Что
же обозначает термин-фермент
Термин “фермент” (от
лат. fermentum – закваска) был предложен в начале XVII века голландским ученым
Ван Гельмондом.
Почти
все ферменты являются белками (но не все белки – ферменты). Представление о
том, что ферменты – белки утвердилось не сразу. Для этого надо было научиться
их выделять в высоко кристаллической форме. Впервые ферменты в такой форме
выделил в 1926 году Дж. Самнер. После этого потребовалось еще 10 лет, в течение
которых было получено еще несколько ферментов в кристаллической форме, чтобы
представление о белковой природе ферментов стало доказанным и получило всеобщее
признание.
Для
ферментов характерна своя эволюция, им также пришлось пройти длительный путь
признания. Какими же свойствами обладают ферменты?
в) Катализ
и энергия активации
Биологические
катализаторы (т.е. ферменты) характеризуются следующими основными свойствами.
Несмотря на большое количество и разнообразие ферментов всех их по особенностям
строения молекул можно разделить на 2 группы: простые белки и сложные белки.
У
сложных ферментов помимо белковой части имеется добавочная группа небелковой
природы – кофактор, например, многие витамины. В молекуле однокомпонентного
белка выделяют особую часть, представляющую собой уникальное сочетание
нескольких аминокислотных остатков, располагающихся в определенной части
белковой молекулы. Ее называют активным центром фермента, который
взаимодействует с молекулой субстрата с образованием фермент-субстратного
комплекса. Затемфермент-субстратный комплекс распадается
на фермент и продукт (продукты) реакции. Грин т.1 стр. 198 (схема)
Согласно
гипотезе, выдвинутой Э. Фишером, субстрат подходит к ферменту, как ключ к
замку, т.е. пространственные конфигурации активного центра фермента и субстрата
точно соответствуют друг другу. Субстрат сравниваем с “ключом”, который
подходит к “замку” – ферменту.
Поскольку
все ферменты являются белками, их активность наиболее велика при физиологически
нормальных условиях:
1.
Большинство ферментов наиболее активно работает только при
определенной температуре. При повышении температуры до некоторого значения (в среднем
до 50о С) каталитическая активность растет (на каждые 10о С
скорость реакции повышается примерно в 2 раза). При t выше 50о С
белок подвергается денатурации и активность фермента падает.
2.
Кроме того, для каждого фермента существует оптимальное значение
pH, при котором он проявляет максимальную активность.
3.
На скорость реакции влияет также концентрация субстрата и
концентрация фермента.
4.
Все ферменты высокоспецифичны к своему субстрату и как правило,
катализируют только одну вполне определенную реакцию.
г) Классификация
ферментов
Специфичность
ферментов определяет их классификацию, в основе ее лежит тип катализируемых
реакций.
Классификация ферментов
В
1961 году специальной комиссией международного биохимического союза была
предложена систематическая номенклатура ферментов. Ферменты были подразделены
на 6 групп в соответствии с общим типом реакции, которую они катализируют.
Каждый фермент получил систематическое наименование, точно описывающее катализируемую
им реакцию. Однако, поскольку многие из этих систематических названий оказались
очень длинными и сложными, каждому ферменту было присвоено рабочее название для
повседневного употребления.
Рабочее
название складывалось из названия субстрата, типа катализируемой реакции и
окончания –аза.
Например:
Лактат
+ дегидрогенизация + аза = лактатдегидрогеназа
Но
для давно известных ферментов оставлены следующие названия, т.е. прежние
названия пепсин, трипсин.
Практическое
применение ферментов
1.
Может ли человек использовать знания о ферментах в своей
практической деятельности?
2.
Существует ли определенная наука, которая занимается изучением
ферментов?
Энзимология
– учение о ферментах, выделено в самостоятельную науку.
Ферменты
получили широкое применение в легкой, пищевой и химической промышленности, а
также в медицинской практике.
1.
В пищевой промышленности ферменты используют при приготовлении
безалкогольных напитков, сыров, консервов, колбас, копченостей.
2.
В животноводстве ферменты используют при приготовлении кормов.
3.
Ферменты используют при изготовлении фотоматериалов.
4.
Ферменты используют при обработке овса и конопли.
5.
Ферменты используют для смягчения кожи в кожевенной
промышленности.
6.
Ферменты входят в состав стиральных порошков, зубных паст.
7.
В медицине ферменты имеют 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.
Закончили
знакомство с ферментами, их ролью в регуляции процессов жизнедеятельности,
значении в жизни человека.
Далее
постараемся доказать практически, настолько ли велика каталитическая активность
ферментов, выполняя лабораторные опыты в лабораторной работе и закрепляя
полученные знания.
IV.
Закрепление новой темы
I.Закрепление изученного материала на основе
выполнения лабораторной работы
Соблюдение
правил безопасности. Инструктаж (журнал по технике безопасности).
Что
необходимо иметь:
·
лук репчатый;
·
картофель сырой, вареный;
·
почки млекопитающих;
·
пероксид водорода Н2О2;
·
спиртовки;
·
держатели;
·
ступки с пестиком;
·
мерный стакан;
·
стекла, трубочки или пипетки;
·
пробирки со штативом по 10 штук;
·
набор препаровальных инструментов;
·
посуда для размешивания различных материалов.
Лабораторная работа.
Тема: Каталическая активность
ферментов в живых тканях.
Цель: познакомиться с ферментативным характером реакций обмена веществ,
доказать, что ферментативная активность – свойство, присущее только живой
клетке, продолжить формирование умений по составлению схемы и проведению
простейших цитологических опытов.
Оборудование: луковицы лука репчатого, клубни картофеля, кусочки мяса, 3%-ый пероксид
водорода, ступни фарфоровые с пестиком, пробирки, спиртовки, набор
препаровальных инструментов.
Ход работы:
Приготовить вытяжку.
·
растереть в ступке 5г лука, добавить 50мл воды и
разлить отжатый сок в две пробирки;
·
мелко порезать 2г картофеля, растереть в ступке, добавить
50мл воды, разлить отжатый сок в две пробирки;
·
одну пробирку с вытяжкой прокипятить, добавить в
обе пробирки (контрольную и опытную) по 2мл 3%-ого раствора пероксида водорода;
·
прилейте по 2мл Н2О2 (пероксида водорода) в пробирки с кусочком почки млекопитающего,
с сырым картофелем, с кусочком вареного картофеля;
·
запишите наблюдаемые вами явления при действии
пероксида водорода на живые клетки растительной и животной ткани и на мертвые
клетки (в пробирке с вареным картофелем);
·
объясните причины выделения пузырьков газа,
посинения раствора, отсутствие реакций в пробирках с прокипяченной вытяжкой;
·
обобщите результаты работы, описав характерные
свойства ферментов, особенности их действия.
Методические рекомендации:
Пероксид водорода – высокотоксичное для клетки соединение.
Функцию его нейтрализации выполняет фермент каталаза, разлагающий пероксид
водорода на воду и кислород:
Доказательством
выделения кислорода является посинение раствора вследствие окисления бензидина.
Обсуждение итогов выполнения
лабораторной работы
Методические
рекомендации.
Перед
выполнением работы учащимся сказать следующее.
1.
Фермент каталаза имеется в каждой растительной и животной клетке;
2.
Фермент расщепляет пероксид водорода с образованием молекулы воды
и кислорода;
3.
Фермент каталаза, расщепляя пероксид водорода, играет защитную
роль, обезвреживая ядовитое вещество (Н2О2), которое
непрерывно образуется в клетке в процессе ее жизнедеятельности.
Итоги
лабораторной работы.
Какие
выводы можно сделать в результате исследований лабораторных опытов:
1.
В каких пробирках не наблюдалось расщепление пероксида водорода и
почему?
Ответ:
В опыте в пробирке с кусочком вареного картофеля и прокипяченными вытяжками
(соков картофеля и лука) не наблюдалось расщепления пероксида водорода, так как
при варке и кипячении вытяжки произошла денатурация белка-фермента каталазы,
нарушилась третичная и, очевидно, вторичная структура молекулы и это,
естественно привело к разрушению активного центра фермента.
2.
В каких пробирках происходило бурное выделение кислорода?
Ответ: Бурное
выделение кислорода при расщеплении пероксида водорода в пробирках с вытяжкой
контрольной с соком лука и картофеля, а также кусочками сырого картофеля и
почки млекопитающего свидетельствуют о том, что во всех клетках растительных и
животных организмов есть фермент каталаза.
Какой
можно сделать вывод.
Вывод: что
выделение кислорода при действии пероксида водорода свидетельствует о
проявлении каталитической функции белка-фермента – каталазы, который при 0оС
разлагает в 1 сек до 40000 молекул пероксида водорода.
Таким
образом, задачи, поставленные перед началом нашего урока, я думаю, нам удалось
реализовать.
V.
Подведение итогов
Выставление
оценок. Домашнее задание - конспект, параграф 17
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.