Индивидуальный образовательный маршрут по теме: "Ферменты", 10 класс

ФЕРМЕНТЫ Знаете ли вы, что…  фермент амилаза  используется в  качестве пищевой  добавки Е1100 для  улучшения свойств  муки и хлеба. Знаете ли вы, что… ферменты  действуют в  чрезвычайно малых  дозах и при этом с  большой скоростью.  Так, 1 г пепсина  способен расщепить  50 кг  коагулированного  яичного белка! Знаете ли вы, что… пероксидазной пробой  можно определить  качество мяса.  Свежее мясо  здоровых животных  содержит много  пероксидазы. В мясе  больных животных  или в мясе с  Человечество     для приготовления   продуктов   питания   с   незапамятных времен.   использует     ферменты   Свое  название  ферменты  получили  от  латинского слова  fermentatio, что означает «брожение». Одним из древнейших   примеров   действия   ферментов   является спиртовое   брожение,   происходящее   под   действием дрожжей (§ 20). Для   рассмотрения   действия   ферментов   нам   тоже понадобятся дрожжи. Л а б о р а т о р н ы й   о п ы т   1   «Изучение   действия сахаразы дрожжей». воды. Сухие пекарские дрожжи (2 шпателя) разотрите в ступке   с   постепенным   добавлением   15–20 мл   Настаивайте дистиллированной     при перемешивании   5–7   минут.   Полученную   массу пропустите   через   фильтр.   Фильтрат   представляет собой раствор  сахаразы.  В  три  пробирки  налейте  по 3 мл раствора сахаразы и добавьте в каждую пробирку по   1   мл   сахарозы.   Одну   пробирку   с   реакционной смесью   нагрейте   до   температуры   кипения,   вторую поставьте   в   стакан   с   холодной   водой   (с   кусочками льда),   а   третью   поместите   на   водяную   баню   (при температуре 40 °С).  Через 10–15 минут в каждую пробирку прилейте по 2 мл   гидроксида   натрия   и   добавьте   по   2–3   капли сульфата меди (II). Содержимое   пробирок   нагрейте   на   пламени спиртовки.   Образование   красного   осадка   оксида меди (I)   будет   свидетельствовать   о   прошедшем гидролизе   сахарозы.   В   какой   пробирке   образовался красный   осадок?   Какие   условия   оказались благоприятными для действия сахаразы?истекшим сроком  годности этого  фермента нет. Знаете ли вы, что… пищевые продукты  портятся под  действием  ферментов, которые  в них содержатся  или  выделяются  микроорганизмами. При понижении  температуры  активность  ферментов  снижается, поэтому  для хранения  продуктов питания  используют  холодильник. Сахараза   –   это   фермент,   который   катализирует реакцию гидролиза сахарозы. По химической природе ферменты   представляют   собой   белки. При   высокой температуре   они   денатурируют   и   теряют   свою активность. Для большинства ферментов оптимальной является температура 40–45 °С. Действие специфично.   различных   ферментов   весьма Тот   или   иной   фермент   действует   только   на определенное   вещество   или   на   определенный тип химической   связи   в   молекуле.   Это   становится возможным специфической пространственной   конфигурации   молекулы  фермента, которая   взаимодействует   с   конкретным   веществом (субстратом)   как   ключ,   открывающий   определенный замок. благодаря     Люди   используют   ферменты   не   только   для преобразования   продуктов   питания,   но   и   для определения их качества. Л а б о р а т о р н ы й   о п ы т   2   «Обнаружение пероксидазы в молоке». В   пробирку   налейте   5   мл   исследуемого   молока, добавьте   5   капель   йодистокалиевого   крахмала*  и   5 капель   0,5%­ного   раствора   пероксида   водорода. Перемешайте   содержимое   пробирки   и   рассмотрите окраску   жидкости.   Под   действием   пероксидазы пероксид   водорода   расщепляется   с   выделением кислорода,   который,   действуя   на   йодид   калия, освобождает йод, а последний изменяет цвет крахмала. По результатам опыта сделайте вывод о присутствии в исследуемом молоке пероксидазы. Активность   пероксидаз   определяют   с   целью доказательства   проведения   высокотемпературной пастеризации молока. Пероксидазы теряют активность при   температуре   выше   80   °С.   При   анализе   сырого (некипяченого)   молока   содержимое   пробирококрашивается в синий цвет. При высокой температуре происходит необратимая инактивация   ферментов.   Это   явление   используется   в пищевой   промышленности   при   консервировании продуктов питания. 1. Ответьте на вопросы. 1.1. Чем   отличается   действие   ферментов   от   действия   неорганических катализаторов? 1.2. Какие процессы, происходящие при приготовлении продуктов питания, идут с участием ферментов? 1.3. Название ферментов зачастую созвучно с названием субстрата. С каким веществом образует фермент­субстратный комплекс лактаза? 1.4. При приготовлении пищи мы надеваем фартук, ведь он защищает нашу одежду от загрязнений, которых сложно избежать на кухне. Для отстирывания жировых   и   белковых   загрязнений   предпочтительнее   использовать   стиральные порошки   с   биодобавками   (энзимами).   Почему   такие   стиральные   порошки   не рекомендуется использовать при высокой температуре? 1.5. Активность   ферментов   зависит   от   кислотности   среды.   Объясните, почему   квашеные   и   маринованные   овощи   и   фрукты   хранятся   дольше   своих свежих «собратьев»? 2. Выполните упражнение. 2.1. Папаин – это растительный фермент подкласса пептидаз (способствует расщеплению   пептидных   связей).   Молекула   папаина   состоит   из   212 аминокислотных   остатков,   на   азотсодержащем   конце   молекулы   находится аминокислота  изолейцин.   Систематическое   название   этой   аминокислоты:   2­ амино­3­метил­пентановая   кислота.   Составьте   структурную   формулу изолейцина. 3. Решите задачи. 3.1. Лимонную кислоту в промышленности получают при ферментативном брожении раствора глюкозы согласно уравнению: 2С6Н12О6 + 3О2   2С→ 6Н8О7 + 4Н2О Сколько килограммов лимонной кислоты можно получить из 520 кг 15%­ ного раствора глюкозы?3.2. Уксуснокислое   брожение   этилового   спирта   идет   при   участии алкогольоксидазы   и   представляет   собой   сложный   многоступенчатый   процесс, суммарное уравнение которого: СН3–СН2–ОН + О2   СН→ 3–СООН + Н2О При 40 °С за 1 с фермент способствует окислению более 30 000 молекул субстрата. Вычислите массу этилового спирта, который может быть подвергнут окислению за указанное время. 4. Проведите опыт «Обнаружение каталазы в растительных и животных продуктах». Каталаза – это фермент, катализирующий разложение пероксида водорода:  2Н→ 2О + О2. Пероксид водорода образуется в растительных и животных 2Н2О2  клетках   в   качестве   побочного   продукта   обмена   веществ.   Соединение   это токсично для клеток, а каталаза обеспечивает эффективное его удаление. Ч а с т ь   1.   В   один   стаканчик   поместите   чайную   ложку   сырой   натертой моркови,   в   другой   –   такое   же   количество   сырого   натертого   картофеля,   а   в третий стаканчик – такое же количество мясного фарша. В каждый  стаканчик прилейте   по   2   мл   3%­ного   раствора   пероксида   водорода   (из   аптечки).   Что наблюдаете? О чем свидетельствует признак реакции? Ч а с т ь   2.   В   три   другие   стаканчика   поместите   такое   же   количество предварительно отваренных моркови, картофеля и мясного фарша. Прилейте к содержимому стаканчиков по 2 мл 3%­ного раствора пероксида водорода. Что наблюдаете? Чем вызваны изменения результатов первой и второй части опытов? Теперь вы знаете: •     Примерами   азотсодержащих   органических   веществ   являются   амины, азотсодержащие гетероциклические соединения и аминокислоты. Амины – это производные   аммиака,   в   молекулах   которых   один   или   не­сколько   атомов водорода замещены на углеводородные радикалы. Амины проявляют основные свойства.   Аминокислоты   являются   амфотерными   соединениями,   поскольку содержат   аминогруппу,   отвечающую   за   проявление   основных   свойств,   и карбоксильную группу, отвечающую за проявление кислотных свойств. •     Молекулы   аминокислот   способны   вступать   друг   с   другом   в   реакцию поликонденсации. Связь между остатками аминокислот называется пептидной, а образующаяся   последовательность   из   множества   аминокислотных   остатков   – полипептидом.   Белки   являются   полипептидами.   Различают   четыре   уровняорганизации   белковых   молекул   –   первичную,   вторичную,   третичную   и четвертичную структуры. По строению макромолекул различают глобулярные и фибриллярные белки. •  Частичное или полное разрушение пространственной структуры белковой молекулы   при   сохранении   первичной   структуры   называется   денатурацией. Денатурация белка может происходить под воздействием высокой температуры, при изменении кислотности среды, под действием ионов тяжелых металлов и некоторых органических веществ. •     Белки,   попадающие   в   организм   с   пищей,   под   действием   ферментов подвергаются гидролизу до  ­аминокислот. α •  Белки можно распознать благодаря определенным качественным реакциям. Биуретовая реакция является универсальной на все белки, а ксантопротеиновую реакцию дают только те полипептиды, которые содержат остатки ароматических аминокислот. •   Во всех живых организмах белки выполняют жизненно важные функции, одна   из   которых   –   каталитическая.   Белки,   выполняющие   функции катализаторов, называются ферментами (энзимами). Вы можете подготовить проекты: 1. «Исследование содержания кофеина в разных марках чая и кофе». 2. «Изготовление темперных красок». 3. «Влияние этилового спирта на развитие растений». 4. «Получение и применение желатина». 5. «Исследование состава мороженого». 6. «Исследование состава шоколада». 7. «Обнаружение белка в экстрактах различных пищевых продуктов». 8. «Регуляция ферментативной активности дрожжей». О т в е т ы   н а   р а с ч е т н ы е   з а д а ч и 3.1. 80 кг. 3.2. 30,9 ∙ 10–19.