Біологія 10 клас - розробки уроків - Євсеєв Р.С., Задорожний К.М. 2018
Обмін речовин і перетворення енергії
РОЛЬ ФЕРМЕНТІВ У ЗАБЕЗПЕЧЕННІ ПРОЦЕСІВ МЕТАБОЛІЗМУ КЛІТИНИ ТА ЦІЛІСНОГО ОРГАНІЗМУ
Цілі уроку:
• освітня: сформувати знання про особливості ферментного каталізу: зміни енергії в ході реакції, механізм каталізу;
• розвивальна: вміння логічно мислити на прикладі аналізу механізмів дії ферментів;
• виховна: виховувати розуміння значення ферментів для збереження здоров'я людини та інших живих організмів.
Обладнання і матеріали: схеми, що ілюструють механізм дії ферментів.
Базові поняття і терміни: ферменти, ферментативний каталіз, субстрат, кофермент.
Тип уроку: засвоєння нових знань.
Ключові компетентності: спілкування державною мовою; наукове розуміння природи; уміння аналізувати, формулювати висновки; знання та розуміння фундаментальних принципів біології.
Хід уроку
І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП
ІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ І МОТИВАЦІЯ ДІЯЛЬНОСТІ УЧНІВ
Питання для бесіди
1. Пригадайте, що означають поняття «каталізатор», «ензим», «фермент»?
2. Від чого залежить швидкість хімічних реакцій?
3. У чому особливість перебігу хімічних процесів, які відбуваються у живих клітинах?
ІІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
Розповідь учителя з елементами бесіди
1. Поняття про ферменти. Властивості та функції ферментів
Ферменти — це біологічні каталізатори, які належать до білкової природи та синтезуються в клітинах живих організмів. Ферменти координують і прискорюють біохімічні реакції, які регулюють обмін речовин.
У молекулі ферменту міститься група особливо активних амінокислот, які утворюють активний центр ферменту, здатний діяти лише з відповідною речовиною — субстратом. При цьому субстрат є специфічним для певного ферменту і відповідає за своєю структурою і фізико-хімічними властивостями активного центру як ключ до замка. Тому перебіг реакції субстрату з ферментом відбувається миттєво. Після реакції такий утворений комплекс розкладається з утворенням нових продуктів. Речовини, що утворилися, відразу ж відокремлюються від ферменту, який відновлює свою функції та стає здатним здійснювати ту саму реакцію.
Властивості ферментів:
• каталізують тільки енергетично можливі реакції;
• прискорюють пряму і зворотну реакції, не зміщуючи напрямку хімічної рівноваги;
• у ході реакції залишаються незмінними і до складу кінцевого продукту не входять;
• мають високу специфічність дії (зазвичай один фермент каталізує одну реакцію);
• діють у м’яких умовах (фізіологічні значення рН, температура тіла, нормальний атмосферний тиск);
• є каталізаторами, активність яких може регулюватися, тобто збільшуватися або зменшуватися.
Функції ферментів:
• сприяють перетворенню одних речовин — субстратів — на продукти;
• є каталізаторами в усіх біохімічних реакціях;
• скеровують та регулюють обмін речовин організму;
• знижують енергію активації хімічних процесів у організмі.
2. Ферментативний каталіз: етапи та механізми
У ферментній реакції можна виділити такі етапи:
1) Приєднання субстрату (S) до ферменту (E) з утворенням фермент-субстратного комплексу (E - S).
2) Перетворення фермент-субстратного комплексу на один або кілька перехідних комплексів (E - X) за одну чи кілька стадій.
3) Перетворення перехідного комплексу на комплекс фермент-продукт (E - P).
4) Відділення кінцевих продуктів від ферменту.
Механізми каталізу
1) Кислотно-лужний каталіз: в активному центрі ферменту містяться групи специфічних амінокислотних залишків, які є гарними донорами (-COOH, -NH+3, -SH, -OH) або акцепторами (-COO-, -NH2, -S-, -O-) електронів. Такі групи є потужними каталізаторами багатьох органічних реакцій.
2) Ковалентний каталіз: ферменти реагують зі своїми субстратами, утворюючи за допомогою ковалентних зв’язків дуже нестабільні фермент-субстратні комплекси, з яких у ході внутрішньомолекулярних перебудов утворюються продукти реакції.
Типи ферментативних реакцій
1) Тип «пінг-понг»: фермент спочатку взаємодіє із субстратом А, відбираючи в нього певні хімічні групи і перетворюючи на відповідний продукт. Потім до ферменту приєднується субстрат Б і отримує ці хімічні групи.
2) Тип послідовний реакції: до ферменту послідовно приєднуються субстрати А та Б, утворюючи «потрійний комплекс». Після цього відбувається каталіз. Продукти реакції також послідовно від’єднуються від ферменту.
3) Тип випадкових взаємодій: субстрати А та Б приєднуються до ферменту в будь-якому порядку, невпорядковано, і після каталізу так само від’єднуються.
IV. УЗАГАЛЬНЕННЯ, СИСТЕМАТИЗАЦІЯ Й КОНТРОЛЬ ЗНАНЬ І ВМІНЬ УЧНІВ
1. Які властивості ферментів допомагають їм виконувати їхні функції?
2. Охарактеризуйте етапи та механізми ферментативного каталізу.
3. Які існують типи ферментних реакцій? У чому особливості кожного з них?
4. Які ви знаєте групи ферментів за дією?
5. Як ви вважаєте, від чого залежить швидкість ферментативних реакцій? Чи впливають ці чинники на перебіг реакцій з неорганічними каталізаторами?
V. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ
Опрацювати відповідний параграф у підручнику, підготувати повідомлення про роль вітамінів у обміні речовин на прикладі організму людини.