Ферменти — біологічні каталізатори

Тема Ферменти — біологічні каталізатори

Мета : сформувати основні поняття про будову, структуру та функції ферментів, їхнє застосування в різних галузях виробництва; розвивати логічне мислення учнів, збільшити науковий світогляд, поглибити їхні біологічні знання.

Хід заняття

І. Повідомлення теми, підготовка до виступу учасників конференції.

Учасники конференції: ведучий, учитель біології, хімік, мікробіолог, біохімік, валеолог, фізіолог, журналіст, історик, 1-й учень, 2-й учень, доктор біологічних наук.

Учитель біології. До викладачів шкільного курсу біології часто звертаються учні із запитаннями, за допомогою яких каталізаторів можна прискорити біологічні процеси. Усебічному роз’ясненню процесу роботи таких біологічних каталізаторів і присвячена сьогоднішня конференція

Журналіст. Читаючи наукову періодику, часто зустрічаю інформацію, що ферменти-біокаталізатори застосовують майже в усіх галузях виробництва. Цікаво, що вони собою являють?

Доктор біологічних наук. Вивчення природи ферментів та властивостей надзвичайно важливе для розуміння процесів життєдіяльності на всіх рівнях складності — від найпростішого мікроорганізму до людини. Для живої природи, при всій її різ номанітності, характерні в основному однотипні хімічні зміни, за яких поживні речовини перетворюються на енергію та будівельно-структурні матеріали, необхідні для росту і відтворення, а шлаки і токсичні речовини виділяються. Швидкість цих реакцій залежить від каталізаторів- ферментів.

Ведучий. А що відомо про історію ферментів?

Історик. Ще в незапам’ятні часи, на ранніх етапах виникнення цивілізації люди у своїй практичній діяльності стикалися з різноманітними ферментативними процесами та використовували їх у своїх цілях. Це спиртове й молочнокисле бродіння, застосування сичуга для приготування сирів, солоду для пліснявих грибів , для зацукровування продуктів, які містять крохмаль дріжджових заквасок , для випікання хліба та ін-ших виробів. Але люди не замислювались над цими процесами. Було припущено, що вперше спробував створити загальне уявлення про хімічні процеси в живому організмі лікар і вчений Парацельс, який народився у Швейцарії наприкінці XV століття.

Наприкінці XVI — на початку XVII століття вже здійснювалися спроби розглянути ферментації як хімічні процеси.

У XX столітті спеціалісти у сфері єнзимології займались головним чином і проблемами очищення ферментів та дослідженням властивостей виділених ферментів. Однак в останні роки знову виникає інтерес до організації ферментів усередині живої клітини, а саме: як утворюються ферменти, регулюється їх активність та який взаємозв’язок існує між ними.

Хімік. Каталізаторами в біологічних системах є ферменти білкової природи. Вони видоспецифічні й мають велику каталітичну силу. Вони прискорюють швидкість біохімічних реакцій в 107 разів. Ферменти не порушують реакції рівноваги, а виконують функцію каталізаторів шляхом зниження енергії активації хімічних реакцій Ферменти здатні виконувати свою каталітичну функцію за межами самого організму.

 1-й учень. Зараз у школі ми вивчаємо новий предмет валеологію. Як валеологи застосовують ферменти?

Валеолог. У відповідь на ваше за-питання я наведу приклад дії алкоголю та ферментів печінки.З давніх часів алкоголь є найбільш поширеним наркотичним засобом, «звичайною» отрутою для людей. Потрапляючи в шлунково-кишковий тракт, етиловий спирт (етанол) дуже швидко всмоктується у кров, та майже 90 % його розкладається в печінці. Залишок етанолу в незмінному вигляді виводиться з організму нирками і видихується за допомогою легень І За одну годину в організмі людини роз кладається приблизно 0,1-0,2 % алкоголю, який міститься в крові. Розклад алкоголю в печінці відбувається в основному завдяки двом ферментативним системам. Дві третини етанолу перетворюються під дією алкогольдегідрогенази, а одна третина — мікротомною етанолокиснюючою системою.

2-й учень. Дякуємо за цікаві  приклади застосування ферментів, адже ми вивчаємо ферменти в школі та проводимо з ними різні експерименти. Але не знаємо головного: за якими ознаками класифікують ферменти?

Доктор біологічних наук.Ферменти класифікують на основі реакцій, які вони каталізують. Назва багатьох ферментів утворюється шляхом додавання суфікса -аза- до назви їх субстратів. Кожен фермент має чотиризначний кодовий номер (шифр) і систематичну назву, яка дозволяє ідентифікувати каталізуючу цим ферментом реакцію. Взагалі існує шість | класів ферментів: 1) оксидоредук тази; 2) трансферази; 3) гідролази; | 4) ліази; 5) ізомерази; 6) лігази.

Ведучий. Наша конференція дуже  цікава, і мені теж кортить постави ти питання. Я читала в одній із газет про нежить Олександра Флемінга. Що він при цьому відкрив?

Мікробіолог. У 1922 році Олександр Флемінг, незважаючи на хворобу, працював у своїй майстерні (мікро-біологічна лабораторія) і з цікавості додав декілька краплин слизу із носа до бактеріальної культури. Через декілька днів здивувався, бо якась речовина, що містилася в слизу, вбила всіх бактерій. Оскільки було очевидно, що ця речовина — фермент і що вона «злизувала» певні мікроби, Флемінг назвав цю речовину лізоцимом. Потім Флемінг винайшов лізоцим у всіх секреторних виділеннях організму, в тому числі й у сльозах. Особливо багатим на лізоцим є білок курячого яйця. Пройшло багато років, поки Флемінг (також випадково) винайшов виключно ефективний антибіотик — пеніцилін.

Біохімік. Будучи білками, ферменти мають усі їхні властивості. Разом з тим біокаталізатори характеризуються рядом специфічних властивостей, які теж витікають із їх білкової природи. Ці якості відрізняють ферменти від каталізаторів звичайного типу. Сюди належать термолабільність ферментів, залежність їхньої дії від значення рН середовища, специфічність дії активаторів та інгібіторів.Ферменти прискорюють хімічні реакції, зменшуючи при цьому енергію активації. Існують два шляхи прискорення хімічних реакцій. Перший — підвищення температури, тобто прискорення теплової дії молекул, яка призводить до збільшення частини молекул, що мають достатню внутрішню енергію для досягнення перехідного стану. Як правило, підвищення температури на 10 °С прискорює хімічні реакції приблизно удвічі. Другий — прискорення хімічних реакцій додаванням каталізатора. Каталізатори прискорюють хімічні реакції, знаходячи «необхідні шляхи», дозволяючи молекулам подолати активаційний бар’єр на більш низькому енергетичному рівні.Вплив температури. Термолабільність ферментів пояснюється тим, що температура, з одного боку, діє на білкову частину ферменту, призводить за дуже високих значень до денатурації білка та зниження каталітичної функції, а з іншого — діє на швидкість реакції утворення фермент-субстратно го комплексу і на всі наступні стадії перетворення субстрату, що веде до збільшення каталізу .

Ведучий. Дякую всім за дуже цікаву інформацію, яку ми сьогодні отримали. Я гадаю, що учням нарешті стали зрозумілими біологічні властивості ферментів, їхнє значення в біологічних системах та застосування в різних галузях науки та промисловості.

Домашнє завдання:

Поміркуйте над такими запитаннями?

  1. Які біологічно-активні речовини вам відомі?
  2. Яка роль ферментів у життєдіяльності організмів?
завантаження...
WordPress: 22.87MB | MySQL:26 | 0,476sec