Открытый урок по теме "Ферменты как биокатализаторы и их значение".

Открытый урок по теме "Ферменты как  биокатализаторы и их значение". Тип урока: интегрированный обобщающий с мультимедийным сопровождением. Методы обучения: частично­поисковый, проблемно­дискуссионный,  использование информационно­коммуникационных технологий. Цель урока: Дать понятие о ферментах, как об особой группе веществ,  являющихся биокатализаторами и выявить их роль в жизнедеятельности  организмов. Задачи:  образовательные: сформировать знания учащихся о ферментах ­ их  особенностях, строении, механизме  действия; познакомить учащихся с  классификацией ферментов, их ролью в клетке, практическим значением  ферментов, реализовать межпредметные связи;  ­ развивающие: развивать познавательный интерес, самостоятельную  активность учащихся в ходе выполнения исследовательских работ, развивать  логическое мышление, умение делать выводы; развивать интерес к предмету,  любознательность;  ­ воспитательные: воспитывать ответственность, аккуратность,   экологическую грамотность, прививать культуру общения в ходе совместной  деятельности.                                                   Ход урока: I. Орг. момент (мотивация) Итак, мы с вами на прошлом уроке познакомились со строением и работой  ферментов, вспомнили, что такое катализ и катализаторы, на данном уроке  мы обобщим наши знания и обогатим их той информацией, которую вы  подготовили дома. Проблема.  Как вам уже известно, ферменты – это биокатализаторы, которые работают как в клетке, так и за ее пределами и в этом они сходны с  неорганическими катализаторами. В чем их уникальность и механизм работы!? Почему без ферментов невозможна жизнь? ­ Что же такое фермент? ­ Что вы знаете об открытии ферментов? ­ Как работают ферменты в организме и в чем уникальность их свойств? ­ Значение  ферментов для живых организмов и их применение в различных  областях деятельности человека. В ходе нашего урока и по мере выступления одноклассников  прошу  заполнять таблицу:  Определение  фермента Представители: (названия  ферментов) Из чего  состоит  фермент? Значение для  организмов. Где  применяются  человеком? II. Основная часть (выступление учащихся). Выступление ученицы  – определение и открытие ферментов.  Ферменты ­ это специфические белки, входящие в состав всех клеток и  тканей живых организмов играющие роль биологических катализаторов. Первые данные о ферментах были получены при изучении процессов  брожения и пищеварения. Большой вклад в исследование брожения внес  Л.Пастер, однако он полагал, что соответствующие реакции могут  осуществлять только живые клетки. В начале XX в. Э.Бухнер показал, что  сбраживание сахарозы с образованием диоксида углерода и этилового спирта  может катализироваться бесклеточным дрожжевым экстрактом. Это важное  открытие послужило стимулом к выделению и изучению клеточных  ферментов. И в XIX веке большинство ученых уже считали процесс брожения  ­ совокупностью реакций, вызванных ферментами ­ биологическими  катализаторами. Было предложено называть ферменты ­ энзимами (от греч.  “энзим”­ “в дрожжах”. Сегодня термины фермент и энзим ­ синонимы. Еще в  XVIII – XIX вв. некоторые ученые предполагали, что основой фермента  является белок, но эта мысль не была услышана научным обществом. Лишь в 30­х годах ХХ в., когда американским биохимиком Нортропом были  получены кристаллические ферменты пепсин и трипсин, их белковая природа  была окончательно признана, и в 50­х годах подтверждена  рентгеноструктурным анализом. С тех пор обнаружено и выделено более 700  ферментов, но в живых организмах их существует гораздо больше. На  сегодняшний день известно более двух тысяч ферментов. Выступление ученика1 – строение, свойства и механизм работы  ферментов. Ферменты – это белковые молекулы, синтезируемые живыми клетками. В  каждой клетке имеются сотни различных ферментов. С их помощью  осуществляются многочисленные химические реакции, которые проходят с  большой скоростью при температурах, подходящих для данного организма, то есть в пределах от 5 до 40 градусов.  По строению ферменты делят на 2 группы: А) ферменты-протеины (однокомпонентные, т.е. состоят только из белка). Б) ферменты-протеиды (двухкомпонентные, состоящие из белка и небелковой части). Что же является небелковой частью? Это могут быть ионы металлов  (кофактор) или органическое вещество связанное с белковой частью. Поэтому  все ферменты – белки. Но не все белки – ферменты. Ферменты обладают чрезвычайно высокой каталитической активностью, они  ускоряют реакции в десятки и сотни миллионов раз. Но интересно вот что!  Чаще всего ферменты катализируют превращение веществ, размеры молекул  которых по сравнению с размерами молекул ферментов очень малы.  Например, фермент каталаза имеет молекулярную массу 250 тыс., а Н2О2,  распад которого катализирует каталаза ­ всего 34, Такое соотношение между  размерами фермента и субстрата (S) наводит на мысль, что каталитическая  активность фермента определяется не всей его молекулой, а только  небольшим его участком ­ активным центром фермента (небольшая часть  молекулы фермента (3–5 аминокислотных остатков). Как мы знаем, реакция  между веществами происходит при условии тесного сближения их молекул.  Взаимодействие субстрата (S) c ферментом впервые изучил немецкий ученый  Эмиль Фишер. Он высказал гипотезу (1880 г.), согласно которой субстрат подходит активному центру фермента как «ключ к замку» или как «рука к  перчатке». Свойства ферментов: 1.Термолабильность ­ ферменты активны в определенном диапазоне  температур. При возрастании температуры активность фермента сначала растет, а  затем, выше определенной температуры, начинает снижаться. При t= 70° и выше большинство ферментов полностью утрачивают свою  активность из­за денатурации белка. Каждый фермент характеризуется температурным оптимумом. Для  ферментов животного происхождения topt = 40­50°, для ферментов  растительного происхождения ­50­60°, для человека ~ 37°. При понижении t° ферменты теряют свою активность, но при создании  нормальных условий они вновь начинают функционировать.  2. Влияние РН на активность ферментов – каждый фермент работает при  определенном рн среды.  Различные ферменты имеют различное значение РН:  А) амилаза слюны: РН = 7 (нейтральная среда);  Б) пепсин желудочного сока действует в кислой среде (РН=1,5­2,5), В)трипсин кишечного сока имеет РН = 8­9 (щелочная среда).  3. Специфичность действия фермента.  В отличие от неорганических катализаторов действие ферментов строго  специфично. Например, фермент лактаза расщепляет только молочный сахар  – лактозу – с образованием глюкозы и галактозы. Учитель: Для жизни живых организмов ферменты имеют решающее значение,  в чем же оно заключается. Если ферменты прекращают свою работу организм  гибнет. Об этом расскажет  ученик2.  Мне же хочется привести один пример: В каждой растительной и животной клетке имеется фермент каталаза,  который расщепляет пероксид водорода. Пероксид водорода ­ это ядовитое  вещество, которое образуется в организме в результате ОВ­реакций. Так вот  чтобы не произошло самоотравления клетки и организма в целом, каталаза  расщепляет это вещество до воды и кислорода: каталаза  2Н2О2 ­­­­­­­­­­­> 2Н2О + О2↑ Помимо этого ферменты широко используются человеком в различных  областях, таких как пищевая промышленность, медицина, химическая  промышленность и т.д. Каждый день, садясь за стол, мы используем  продукты, приготовленные с участием ферментов: чай, сыр, колбасы,  копчености, пиво; употребляем фрукты и овощи с их собственным набором  растительных ферментов, которые помогаю нам усвоить растительную пищу.  Существует наука, которая занимается изучением ферментов – энзимология.  Выступление ученика3.  Ферменты применяются в пищевой промышленности (чайная отрасль,  производство пива, колбас, сыроварение и молочная промышленность,  кожевенная). В сельском  хозяйстве для производства кормов, обработке  круп. В медицине и фармацевтике, причем в  медицине ферменты имеют и  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. Ферменты входят в состав порошков и  зубных паст. В фотоделе, для изготовления фотоматериалов. III. Итог урока, рефлексия и учет знаний Итак, подводим итог: ферменты – жизненно необходимые органические  вещества, без которых невозможна жизнедеятельность всех без исключения  живых систем (пищеварения, дыхания, роста, выделения и т.д.).  Все  ферменты являются белками. Это уникальные химические вещества, каждый  из которых катализирует только одну реакцию. Широко применяются в  различных отраслях промышленности и народном хозяйстве. Их роль в этом  трудно переоценить, она огромна. В заключение предлагаю тест: Выбери правильный ответ на поставленный вопрос 1. Ферменты – это катализаторы:  а) углеводной природы;  б) белковой природы;  в) неорганической природы;  г) липидной природы. 2. Ферменты проявляют наибольшую активность при температуре: а) 18˚С; б) 26˚С; в) 36˚С; г) 56˚С. 3. В этой отрасли промышленности ферменты не используют: а) пищевая; б) косметическая; в) фармакология; г) металлургическая. 4. Участок молекулы фермента, отвечающий за присоединение вещества:  а) каталитический центр;  б) субстратный центр;  в) аллостерический центр;  г) активный центр.  5. Что происходит с ферментом при его взаимодействии с субстратом? а) фермент мутирует; б) фермент не изменяется; в) фермент превращается в новое вещество. 6. а) информацию о ферментах усвоил полностью б) требуется еще раз ознакомиться с данной темой в)  информация о ферментах  пригодится мне в жизни г) не вижу особого смысла в получении этой информации Благодарю учащихся за работу на уроке. Даю Д/з. По итогам сообщений и результату теста выставляю оценки за урок.