Мастер- класс по теме «Ферменты»

МАСТЕР-КЛАСС

«Изучение темы «Ферменты» с использованием цифровой техники и информационно-коммуникационных технологий»

Учитель химии Журавлева О.В., 

учитель информатики Новосельцева С.В.

Цель мастер-класса: представление опыта интеграции информационно-коммуникативных технологий  в процесс преподавания химии на примере изучения темы «Ферменты».

План мастер-класса:

Актуализация темы мастер-класса. Постановка целей.

Теоретический блок учителя информатики: Браузеры. Поисковые системы. Словари. Википедия. (Объяснение с использованием презентации).

Практикум по информатике (задание по группам): в определенном браузере найти с помощью  поисковой системы термин «ферменты».

Теоретический блок учителя химии: Ферменты. Определение. Свойства. (объяснение с использованием видео).

Практикум по химии: Опыты  по изучению свойств ферментов.

Представление результатов своей работы участниками групп.

Подведение итогов. Рефлексия.

Актуализация темы мастер-класса. Постановка целей.

Ферменты играют важную роль и в проведении многих технологических процессов. Их используют, например,  в процессах приготовления пищи, в кожевенной, фармацевтической, тексильной и других видов промышленностей. Ферменты – это вещества без которых немыслимо существование ни одного живого организма . Мы выбрали эту тему для представления на нашем мастер-классе потому что знания об этих веществах необходимы каждому современному человеку.

На современном этапе процесса изучения химии важно формировать информационную компетентность обучающихся. Поэтому при организации самостоятельной работы необходимо акцентировать внимание обучающихся на поиске информации в средствах масс-медиа, Интернете, в учебной и специальной литературе с соответствующим оформлением и представлением результатов.  

Поэтому целью  мастер-класса является  представление опыта интеграции информационно-коммуникативных технологий  в процесс преподавания химии на примере изучения темы «Ферменты».

2. Теоретический блок преподавателя информатики:

Браузеры. Поисковые системы. Словари. Википедия. (Объяснение с использованием презентации)

Веб-обозрева́тель, бра́узер (от англ. Webbrowser; вариант броузер — устаревшая и менее предпочтительная форма) —программное обеспечение для просмотра веб-сайтов, то есть для запроса веб-страниц (преимущественно из Сети), их обработки, вывода и перехода от одной страницы к другой.

Браузеры постоянно развивались со времени зарождения Всемирной паутины и с её ростом становились всё более востребованными программами. Ныне браузер — комплексное приложение для обработки и вывода разных составляющих веб-страницы и для предоставления интерфейса между веб-сайтом и его посетителем. Практически все популярные браузеры распространяются бесплатно или «в комплекте» с другими приложениями: 

Internet Explorer (совместнос Microsoft Windows), 

Mozilla Firefox (бесплатно, свободное ПО), 

Safari (совместно с Mac OS или бесплатно для Windows), 

Opera (бесплатно, начиная с версии 8.50), 

Google Chrome (бесплатно), 

Avant (бесплатно).

Поисковые системы Интернета

Поисковые системы Интернета (поисковые машины, поисковики) - это автоматизированные службы, со специальным программным обеспечением для глобального поиска, предоставляющие пользователю информацию по введенному запросу в виде слов или словосочетаний.

Рассмотрим подробнее принцип действия поисковых систем Интернета.
Каждая поисковая система Интернета обладает роботом (спайдером), который просматривает обнаруженные в Интернете страницы, проходит по их ссылкам и вносит информацию о содержании страниц в базу данных поисковой системы. Этот процесс называется индексацией сайта. Спустя некоторое время робот автоматически проводит переиндексацию,  чтобы зафиксировать изменения в документах. 

После введения запроса, по команде пользователя включается программа, называемая поисковым механизмом. Эта программа сравнивает введенные пользователем ключевые слова с содержимым индекса, для нахождения соответствующих документов. Алгоритм поиска у поисковых систем Интернета также отличается. Не всегда то, что Вы видите  на первой странице в одной поисковой системе, встретится вам в другой.

К тому же робот не человек и естественно, не может прочитать ваши мысли. Поэтому часто, бывает не просто найти нужную вам информацию. Например, когда вы вводите словосочетание "российские каталоги", подразумевая "интернет-каталоги", можете получить разнородную информацию. Тут могут встречаться документы о каталогах по продаже одежды и мебели, каталогах путешествий. 

Самые популярные поисковые системы в России

Исследовательский центр портала Superjob.ru провел опрос среди российских интернет-пользователей и составил свой рейтинг самых популярных поисковых систем в России. В исследовании, проведенном в феврале 2008 года, приняли участие 10 000 интернет-пользователей со всех округов РФ.

Yandex — безусловный лидер поисковых систем в России. Его отметили 78% респондентов, ответивших на вопрос «Какими поисковыми интренет-системами Вы пользуетесь?». Среди плюсов системы Yandex участники опроса чаще всего называли дизайн, удобство в использовании и умеренное количество рекламы.

На втором месте поисковая система Rambler, его отметили 47% опрошенных. На вопрос о достоинствах Rambler участники опроса отвечали следующее: «Быстро, просто и много полезного».

Согласно опросу, Google использую 37% респондентов. По их мнению, кроме Google серьезных поисковых систем в Интернете не наблюдается. Среди плюсов поисковой системы участники опроса чаще всего отмечали возможность перевода содержания иностранных сайтов на русский язык.

В числе других поисковых систем респонденты (11%) называли Mail.ru, а также Yahoo, Nigma, Aport и KM.ru.

Согласно опросу, Rambler предпочитают люди среднего и старшего возраста. Yandex — интернет-пользователи в возрасте 20—30 лет. Поисковая система Google популярна среди молодежи до 20 лет.

Интересно также, что Yandex чаще всего используют женщины, тогда как среди приверженцев Google заметно больше мужчин.

Что такое - Википедия (Wikipedia)?

Википе́дия (Wikipedia) — общедоступная многоязыковая энциклопедия.
Универсальная энциклопедия. Она поддерживается некоммерческой организацией «Фонд Викимедиа». Название происходит от слов «вики» (технология создания сайтов) и «энциклопедия».Официальное приветствие этого сайта: Добро пожаловать в Википедию, свободную энциклопедию, которую может редактировать каждый.

11 миллионов статей Википедии (на русском языке — 702 755) написаны совместно пользователями со всего мира, эти статьи могут быть изменены всеми, кому доступен сайт Википедии.

Участников Википедии называют википедистами.

Официальный сайт www.wikipedia.org.

3. Практикум по информатике (задание по группам): в определенном браузере найти с помощью  поисковой системы термин «ферменты».

Ход работы:

 Запустить один из обозревателей (браузер)  Explorer, Opera, Mozila, Google Chrome…

 В строке поиск одной из поисковой системы – Yandex, Google… набираем «Ферменты» - Найти.

 В найденных нужно выбрать

 «ферменты» в картинках(Yandex)или,

 Картинки по запросу ферменты(Google).

Посмотрите рисунки с изображением ферментов.

 Вернитесь на главную страницу поисковой системы.

 В найденных, нужно выбрать Ферменты — Википедия. Дайте определение термину ферменты.

4. Теоретический блок преподавателя химии: Ферменты. Определение. Свойства(объяснение с использованием видео).

Ферменты, или энзимы, - это органические катализаторы белковой природы, которые ус­коряют реакции, необходимые для функционирования живых организмов.

Не сложно догадаться по виденным вами рисункам ферментов, что, будучи по своей природе белками, фер­менты должны иметь большие значения относитель­ной молекулярной массы. Действительно, она может колебаться в пределах от 10⁵ до 10⁷.

Сейчас химикам известно более 2000 ферментов. Все они обладают рядом специфических свойств, отличаю­щих их от неорганических катализаторов.

Просмотр видеосюжета:

Объяснение с ипользованием презентации:

Происхождение слова «Ферменты» (3 сл)

История открытия ферментов (4 сл)

Особенности ферментов. (5 сл)

Свойства ферментов (6-7 сл)

Классификация ферментов по составу (8 сл)

Принцип действия ферментов (9-10 сл)

Практическое значение (сообщение учащихся: инд. домашнее задание )

Лабораторные опыты (работа по группам)

Что делает возможным всасывание питательных веществ пищи? Ферменты. Наш организм производит ферменты, соответствующие характеру пищи, которую мы употребляем. Ферменты, расщепляющие белки – протеазы, расщепляющие – жиры – липазы, углеводы – амилазы. Пищеварение начинается в желудке, но разные типы пищи окончательно расщепляются в разных отделах пищеварительного тракта. Так, мясо, измельченное во рту, первично переваривается в желудке, жиры – в тонком кишечнике. Углеводы начинают перевариваться во рту амилазой слюны. В желудке протеазы расщепляют белки до аминокислот. Из желудка в тонкий кишечник попадают переваренные белки, частично переваренные углеводы и не переваренные жиры. Там с помощью амилаза поджелудочной железы завершается переваривание углеводов. Жиры перевариваются с помощью липаз. Переваренные питательные вещества всасываются и попадают в капилляры, затем – в артерии, и разносятся по организму. 

Каждый фермент ускоряет только одну какую-либо реакцию или группу однотипных реакций. Эту их осо­бенность называют селективностью(избирательно­стью действия). Она позволяет организму быстро и точно выполнить четкую программу синтеза нужных ему со­единений на основе молекул, содержащихся в пище, или продуктов их превращений. Располагая большим набо­ром ферментов, клетка разлагает молекулы белков, жи­ров и углеводов до небольших фрагментов (аминокислот, глицерина и жирных кислот, моносахаридов соответ­ственно) и из них заново строит белковые и иные мо­лекулы, которые будут точно соответствовать потреб­ностям данного организма. Недаром великий русский физиолог, нобелевский лауреат И. П. Павлов назвал ферменты носителями жизни.

Специфичность, или избирательность, ферментов столь велика, что их сравнивают с ключом, который подходит только к одному замку. Ферменты, как правило, ускоряют однотипные реакции, и лишь немногие из них действуют только на одну-единственную реакцию.

В процессах обмена веществ, протекающих в живых организмах с помощью ферментов, большое значение имеет оптическая изомерия. Как вам известно, из курса биологии, эти процессы идут при помощи белков-фер­ментов, молекулы которых хиральны. И так же, как нельзя натянуть левую перчатку на правую руку, так же невозможно заставить работать ферменты, если конфи­гурация катализируемого им оптического изомера не со­ответствует конфигурации активного центра фермента, а потому контакт между ними невозможен.

Этим и объясняется тот факт, что в живой природе хи­ральные соединения представлены, как правило, одной формой. На основании такого рода наблюдений Луи Пас­тер еще в 1860 г. подчеркивал: «Асимметрия молекуляр­ного строения, быть может, образует единственную чет­кую границу, разделяющую химию живой и неживой природы».

Большинство ферментов обладает очень высокой эффективностью. Скорость некоторых ферментативных реакций может быть в 1015 раз больше скорости реак­ций, протекающих в их отсутствие. Такая высокая эф­фективность ферментов объясняется тем, что их молеку­лы в процессе «работы» очень быстро восстанавливаются (регенерируют). Типичная молекула фермента может ре­генерировать миллионы раз за минуту, например, широ­ко используемый в сыроделии фермент реннин способен вызывать коагуляцию (свертывание) белков молока в ко­личествах, в миллионы раз превышающих его собствен­ную массу. Этот фермент вырабатывается слизистой обо­лочкой особого отдела желудка жвачных животных ­сычуга.

Многие ферменты обладают наибольшей эффектив­ностью при температуре человеческого тела, т. е. при­близительно при 37^оС. Человек погибает, когда его температура ниже 35^оС и выше 42^оС, не столько из-за того, что его убила болезнь, а в первую очередь из-за то­го, что перестают действовать ферменты, а, следователь­но, прекращаются обменные процессы, которые и опре­деляют сам процесс жизни.

Ферменты наиболее эффективно действуют на биохи­мическую реакцию при строго определенной среде рас­твора, при определенных значениях так называемого водородного показателя рН. Величина рН, как показано на схеме, характеризует кислотность и основность рас­творов и может принимать значения от 1,0 до 14,0.

Фермент желудочного сока пепсин наиболее активен при рН от 1,5 до 2,0 (сильнокислотная среда), каталаза крови - при рН, равном 7,0 (нейтральная среда), и т. д.

Кислотность или основность среды физиологических жидкостей определяет биологическую активность клеток организма, которая, в свою очередь, зависит от «работы» действующих в них ферментов (табл. 1). Каждая из фи­зиологических жидкостей имеет определенное значение рН, и отклонение от нормы может быть причиной тяже­лых заболеваний.

Ферменты играют важную роль и в проведении многих технологических процессов. Их используют, например,      в процессах приготовления            пищи, в производстве пищевых продуктов и напитков, фармацевтиче­ских препаратов, моющих средств, текстиля, кожи и в процессе приготовления бумаги (табл. 2).       

5. Практикум по химии: Опыты  по изучению свойств ферментов. Съемка с помощью цифровой техники.

Для более подробного изучения свойств ферментов участники мастер-класса делятся на четыре группы, каждая из них выполняет  лабораторный опыт, фиксируя результаты работы фото- и видеоматериалами.

Опыты.

Лабораторный опыт «Свойства фермента каталазы»

Оборудование и реактивы. Штатив с пробирками, лучинка, спички; стакан с Н₂О₂ (3%-й р-р), песок, ткани растительные и животные.

Ход работы

Фермент каталаза катализирует расщепление пероксида водорода с образованием молекул воды и кислорода:

 Расщепляя Н₂О₂, каталаза играет защитную роль. Она обезвреживает ядовитое вещество (пероксид водорода), которое непрерывно образуется в клетке в процессе жизнедеятельности. Активность фермента очень высока: при 0°С – 1 молекула катализатора разлагает за 1 секунду до 40 000 молекул Н₂О₂.

Задание.

Выполнить практическую часть.

Прилейте по 2 мл Н₂О₂ в пять пробирок с:

а) сырой печенью (мясом);

б) вареной печенью(мясом);

в) сырым картофелем; 

г) вареным картофелем; 

д) песком.

2. Опустите тлеющую лучину во все пробирки (не смачивая).

Ответьте на вопросы.

Чем обусловлено расщепление пероксида водорода в пробирках с кусочками сырой печени (мяса), сырого картофеля?

Почему расщепление пероксида водорода в пробирках с кусочками вареного картофеля и печени (мяса), а также в пробирке с песком не наблюдалось?

Лабораторный опыт«Изучение действия ферментов слюны»

Оборудование. Накрахмаленные картофельным крахмалом бинты, ватные палочки, йодная вода, ножницы, блюдца.

Ход работы

Выполнить практическую часть.

Испытуемый смачивает ватную палочку слюной и пишет на куске бинта первую букву своей фамилии. Затем он зажимает бинт в руках и выдерживает его в тепле около минуты. После расправляет бинт и отпускает в блюдце с йодной водой. На синем фоне появляется белая буква.

Для контроля берут другую ватную палочку, макают его в воду и тоже самое проделывают с другим куском бинта. После обработки этого куска йодной водой получается однотонное синее окрашивание.

Ответьте на вопросы.

Почему, когда мы обработали накрахмаленный бинт слюной, появилась белая буква, а когда нанесли воду, буквы не было?

Почему опыты не у всех получились одинаково хорошо?

Вывод. Ферменты слюны расщепляют крахмал.

Лабораторный опыт«Изучение свойств фермента дегидрогеназа»

Оборудование и реактивы. Прессованные дрожжи, блюдце, пластмассовая ложка, растительное масло, сахарный песок, три пипетки, водного раствора метиленового синего.

Ход работы

Среди множества активных ферментов, которые вырабатываются дрожжами, есть и знакомая нам дегидрогеназа.

Выполнить практическую часть.

Кусочек прессованных дрожжей разотрите на блюдце с двумя чайными ложками кипяченой воды. Растирать лучше пластмассовой или алюминиевой ложкой.

Когда смесь станет однородной, внесите ее чистой пипеткой в две пробирки.

Другой пипеткой добавьте в обе пробирки немного масла.

Пробирку 1 поставьте на пять минут в кастрюлю с кипящей водой и охладите до комнатной температуры.

В обе пробирки добавьте по щепотке сахарного песка и осторожно взболтайте, чтобы сахар растворился.

Третьей пипеткой введите в обе пробирки по 10-15 капель раствора красителя. Наблюдайте за окраской раствора.

Ответьте на вопросы.

Для чего  в пробирки добавляют масло?

Почему изменение окраски во второй пробирке не происходит?

Вывод: При кипячении ферменты теряют активность.

Лабораторный опыт

«Изучение условий действия ферментов желудочного сока»

Оборудование и реактивыСвежеприготовленная взвесь свернувшегося белка; штатив с пробирками, водяная баня, желудочный сок или 10 таблеток ацидин-пепсина по 0,25 г., растворенных в стакане воды, крахмал, снег.

Ход работы

Фермент желудочного сока пепсин может действовать только на белки, при определенной температуре, в кислой среде, что фермент разрушается при кипячении. Выполнить практическую часть.

1.  Закладывают опыт в соответствии с таблицей и помещают соответствующие пробирки в водяную баню или в снег с тающей водой.

2. Пробирки извлекают из водяной бани, сортируют по вариантам согласно схеме опыта и делают выводы. Положительные результаты отмечают знаком «+», отрицательные знаком «-» , их проставляют в правом нижнем углу второго и третьего столбика.

Вывод. Ферменты желудочного сока расщепляют белки, они действуют в кислой среде, в определенных температурных границах.

6. Представление результатов своей работы участниками групп.

7. Подведение итогов. Рефлексия.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/366501-masterklass-po-teme-fermenty