Урок биологии в 10 классе. Ферменты. Изучение каталитической активности ферментов на живых тканях

Автор: Захаркина Елена Станиславовна

Организация: МБОУ СОШ №6 им. Пушкина г. Калуги

Населенный пункт: Калуга

Тема урока: «Ферменты. Изучение каталитической активности ферментов на живых тканях». 10 класс.

Цель: изучить ферменты, их роль в регуляции жизнедеятельности клетки, практическом значении в жизни человека.

Задачи.

• Образовательная: сформировать знания о роли ферментов в клетках, их практическом применении, закрепить умение работать с микроскопом, проводить опыты и объяснять результаты работы.
• Развивающая: развивать умение анализировать результаты лабораторных опытов, устанавливать причинно-следственные связи между живыми и неживыми клетками; развивать познавательный интерес, самостоятельную активность учащихся в ходе выполнения исследовательских работ, развивать логическое мышление, умение делать выводы; развивать интерес к предмету, любознательность;
• Воспитательная: формировать научное мировоззрение, четкое представлений о роли биологии в современном обществе; воспитывать ответственность, аккуратность, бережное обращение с химическими реактивами, экологическую грамотность, интерес к исследовательской деятельности, навыки здорового образа жизни, прививать культуру общения в ходе совместной деятельности, умение быстро и четко организовывать свой труд, работать с текстом, анализировать свои способности; воспитание чувства гордости за достижения отечественных ученых.

УДД:

-Личностные: связь изучаемого материала с жизнью позволяет cделать учение осмысленным, осознать значимость решения учебных задач, увязывая их с реальными жизненными ситуациями.

- Регулятивные: целеполагание, планирование путей достижение целей, построение логического рассуждения, установление причинно-следственных связей, сопоставление результатов.

- Коммуникативные: учебное сотрудничество в поиске и сборе информации, коррекция своей деятельности, оценка действий партнера.

- Познавательные: осуществление информационного поиска, построение рассуждения в форме связи простых суждений об объекте, его строении и свойствах, структурирование знаний, использование знаково-символических средств для решения поставленных задач.

ПЛАНИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

 

Предметные результаты:

- раскрывать роль биологии в практической деятельности людей;

- использовать основные методы научного познания в учебных биологических исследованиях, проводить эксперименты по изучению биологических объектов и явлений, объяснять результаты экспериментов, анализировать их, формулировать выводы.;

- сравнивать биологические объекты между собой по заданным критериям, делать выводы и умозаключения на основе сравнения; объяснять родство живых организмов,

Личностные результаты:

- воспитание ценностей здорового образа жизни, правильного питания

Метапредметные результаты

Познавательные результаты:

- осознанное и произвольное построение речевого высказывания в устной и письменной форме; получение навыков познавательной, учебно-исследовательской деятельности, уметь анализировать и оценивать информацию.

Регулятивные результаты:

Коммуникативные результаты:

- участвовать в коллективном обсуждении проблем;

- планировать учебное сотрудничество с учителем и сверстниками — определять цели, функции участников, способы взаимодействия.

Тип урока: урок закрепления знаний.

Вид урока: лабораторная работа.

Методы обучения: репродуктивный, фронтальный, исследовательский.

Формы учебно-исследовательской деятельности: индивидуальная, парная.

Методические приемы: инсерт, эксперимент, составление таблицы, обобщение.

Методическое оснащение урока:

Необходимое материально-техническое обеспечение для учителя:

компьютер, презентация на тему «Ферменты. Изучение каталитической активности ферментов на живых тканях»,

Необходимое обеспечение для учащихся: учебник, ноутбук, микроскоп, система сбора данных Лэбквест, цифровые датчики, штатив, пробирки, шпатели, пероксид водорода, кусочки сырых и вареных тканей растений и животных, листья элодеи.

 

 

«Мы есть то, что мы едим»

Гиппократ

 

«Ферменты - возбудители жизни» И.П.Павлов.

 

Ход урока:

 

1. Оргмомент

1.1. Приветствие.

1.2. Готовность урока.

1.3. Мотивационный настрой. Создание проблемной ситуации.

Девизом нашего урока я предлагаю выбрать известное всем высказывание великого ученого древности Гиппократа: «Мы есть то, что мы едим». СЛАЙД

Как вы понимаете это выражение? Какой должна быть наша пища? Что должно входить в ее состав? Из курса анатомии мы знаем, что продукты, которые мы едим должные содержать питательные вещества, витамины. В процессе пищеварения вещества должны быть переварены, расщеплены и только после этого клетки могут их использовать на свои нужды.

Какие вещества отвечают за этот процесс пищеварения? Ответ: ферменты.

Насколько эффективно они работают? Во сколько раз реакции с участием ферментов ускоряют химические реакции? Ответ: с сотни тысяч и миллионы раз.

1. Актуализация знаний. СЛАЙД

«Ферменты есть, так сказать, первый акт жизненной деятельности. Все химические процессы направляются в теле именно этими веществами, они есть возбудители всех химических превращений. Все эти вещества играют огромную роль, они обусловливают собою те процессы, благодаря которым проявляется жизнь, они и есть в полном смысле возбудители жизни». Так описывал ферменты великий русский ученый, физиолог Иван Петрович Павлов.

Великий советский ученый, основатель школы биохимии в нашей стране Алексей Николаевич Бах совместно с сотрудниками разработал ряд методов, позволяющих определить активность ферментов в разнообразных растительных и животных объектах. Эти методы сыграли выдающуюся роль в развитии энзимологии.

 

Почему ферментам отводится такая большая роль? Насколько важно сохранение ферментов в продуктах питания, какие факторы влияют на их работу? Что происходит с ферментами клеток в процессе приготовления пищи? В каких продуктах их больше содержится?

Постановка цели урока.

Какую цель мы поставим перед собой, чтобы ответить на поставленные вопросы?

Ответ: исследовать работу ферментов.

Вывести цели и задачи урока на экран. СЛАЙД с целями

Беседа с классом.

1.Что мы изучали на прошлом уроке?

2. Что такое ферменты?

3. Каково строение фермента?

Задание на работу с текстом. Вставить пропущенные слова в тексте.

.............. (энзимы) - это вещества, которые ускоряют скорость химических реакций в организме, т.е. осуществляют каталитическую функцию. Наука о ферментах называется …………. Ферменты присутствуют во всех живых организмах. С их участием скорость химических реакций возрастает в миллионы раз. Все ферменты имеют белковую природу. Простые ферменты состоят только из белка. Сложные состоят из белковой части – ………. и небелковой части- ……………... В активном центре фермента происходит соединение фермента с ………… (веществом, подлежащим превращению). Активный центр может находиться на поверхности фермента или во внутренней части молекулы. Форма активного центра и субстрата подходят к друг другу как ……… к ………...

Проверка на оценку. СЛАЙД с ответом

4.Чем ферменты отличаются от неорганических катализаторов?

На экране перечислены свойства ферментов и неорганических катализаторов. Распределите эти свойства на группы.

СЛАЙД с заданием на соответствие.

Ответ учащегося. Проверка. Слайд с ответом на слайде. СЛАЙД с ответом.

Где применяются ферменты? Как люди используют работу ферментов?

• учащегося. СЛАЙД

1. Изучение нового материала.

Учитель: Сегодня мы знакомимся с одним из важнейших ферментов, содержащихся в клетках – каталазой. Об особенностях этого фермента, его значении в клетках и применении человеком вы узнаете из текста. Работая с текстом, делаем пометки на полях. Информацию, уже известную ранее, отметьте знаком галочка. Новую информацию отметьте знаком плюс. Отметьте наиболее интересные факты восклицательным знаком.

Учащиеся работают с текстом, используя прием ИНСЕРТ. СЛАЙД

Приложение 1

Обсуждение.

Какие сведения о ферменте каталаза показались вам наиболее интересными?

1. Практическая часть. СЛАЙД с темой л.р.

Учитель: Перейдем к практической части нашего урока. Наша задача – наблюдение за работой фермента и влиянием на него условий среды. СЛАЙД с задачами л.р.

1. Работа в парах по инструкции в рабочем листе.

2. Отчет о результатах работы.

3. Возвращение к проблемному вопросу.

Что происходит с ферментами клеток в процессе приготовления пищи?

Как называется процесс разрушения структуры белка?

Почему диетологи так настаивают на увеличении в рационе доли сырых, необработанных продуктов?

Рефлексия

- Достигнута ли поставленная нами цель? СЛАЙД с целям.

Стикеры. СЛАЙД с рефлексией.

- На уроке я узнал………

- Мне удалось………………

- Мне понравилось………………

-Мне ещё нужно поработать над…………..

- А то, что вы узнали сегодня на уроке каким образом пригодится вам в жизни……

Д.з. П.3.2.4.1, стр.282 вопрос 1-2 на стр.108, индивидуальное задание (для профильной группы)

П. 10, стр. 56-57 вопрос 1-8 всем, вопрос 9 – по желанию (для непрофильной группы). Творческое задание.

Подготовить сообщения о продуктах наиболее богатых ферментами, способах сохранения ферментов.

 

Список литературы

1. Захаров В. Б. Биология: Общая биология. Углубленный уровень. 10 класс: учебник /Захаров В. Б., Мамонтов С.Г., Сонин Н.И., Захарова Е.Т. – 6-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2018. – 349с.

2. Артемук Е.Г., Королько А.В.Ферменты. Брест 2010

3. Е.А. Кузнецова, Л.В. Черепнина.Ферменты. Орел. 2013

 

 

С м Приложение 1.

Фермент каталаза

Фермент каталаза относится к оксидоредуктазам – обширному классу ферментов, которые катализируют перенос электронов от молекулы-восстановителя (донора) к молекуле-окислителю (акцептору). Оптимальный pH для работы каталазы в человеческом организме около 7, однако, скорость реакции существенно не изменяется при значениях показателя водорода от 6,8 до 7,5. Оптимальное значение рН для других каталаз колеблется от 4 до 11, в зависимости от вида организма. Оптимальная температура также различается, для человека это около 37 градусов. Каталаза - один из самых быстрых ферментов. Всего одна его молекула способна превращать миллионы молекул перекиси водорода в воду и кислород за секунду.

Каталаза фермент, катализирующий реакцию разложения перекиси водорода на воду и молекулярный кислород: Н2О2 + Н2О2 = О2 + 2Н2О. Биологическая роль К. заключается в деградации перекиси водорода, образующейся в клетках в результате действия ряда оксидаз и обеспечении эффективной защиты клеточных структур от разрушения под действием перекиси водорода.

Каталаза способна окислять низкомолекулярные спирты, разрушать ксенобиотики – вещества искусственного происхождения: пестициды, консерванты, красители, вещества, содержащиеся в средствах бытовой химии.

Генетически обусловленная недостаточность каталазы является одной из причин так называемой акаталазии — наследственного заболевания, клинически проявляющегося изъязвлением слизистой оболочки носа и ротовой полости, иногда резко выраженными атрофическими изменениями альвеолярных перегородок и выпадением зубов.

Разлагающее действие фермента каталазы на пероксид водорода нашло применение в пищевой промышленности – с помощью этого фермента из молока удаляется Н2О2 до приготовления сыра. Еще одно применение – специальные пищевые упаковки, которые защищают продукты от окисления. Каталаза также применяется в текстильной промышленности для удаления пероксида водорода из тканей. Она в небольших количествах используется в гигиене контактных линз. Некоторые дезинфицирующие средства имеют в составе перекись водорода, и каталаза используется для расщепления этого компонента перед повторным использованием линз.

Активность фермента каталазы зависит от возраста организма. В молодых тканях активность фермента значительно выше, чем в старых. С возрастом и у людей, и у животных активность каталазы постепенно снижается как результат старения органов и тканей. Согласно недавним исследованием, снижение активности каталазы является одной из возможных причин поседения волос. Перекись водорода постоянно образуется в человеческом организме, однако не приносит вреда - каталаза быстро разлагает ее. Но если уровень этого фермента снижен, очевидно, что не вся перекись водорода катализируется ферментом. Таким образом, она обесцвечивает волосы изнутри, растворяя естественные красители. Это неожиданное открытие сейчас проверяется исследователями, и, возможно, сыграет роль в разработке препаратов, приостанавливающих поседение волос.

 

(КУУД – коммуникативные УУД, ПУУД – познавательные УУД, РУУД – регулятивные УУД).

 

Дидактическая структура урока	Деятельность учеников	Деятельность учителя	Задания для учащихся	Планируемые результаты   предметныеУУД
Организационный момент 5 мин 1 этап – приветствие 2 этап актуализац-ия знаний	1.Приветствуют учителя.Воспринимают информацию, сообщаемую учителем. Отвечают на вопросы учителя.	Приветствуют учащихся.Настраивают учащихся на учебную деятельность.Визуально проверяют готовность класса к уроку. Актуализируют имеющиеся знания по темам «Спирты», «Альдегиды». Мотивируют обучающихся к изучению темы.	Вспомнить некоторые понятия из предыдущих тем. Какие вещества называют спиртами? Приведите общую формулу и примеры спиртов. Какие вещества называют альдегидами? Приведите общую формулу и примеры альдегидов. Что произойдет при окислении этих веществ? К какому классу можно отнести образующиеся вещества?		КУУД:умение слушать и понимать речь других,выражать свои мысли, владеть диалогической формой речи
Изучение нового материала 24 мин   1 этап – получение заданий 3мин                             Выполнение заданий в группах   10мин                                                                                                                                                                                                                                     Отчет 11 мин.	Обучающиеся с помощью учителя формулируют проблему урока- исследования: изучить незнакомое органическое вещество, определив его молекулярную формулу, сделать предположения о его строении и свойствах. Подтвердить предположения в ходе исследования и сделать вывод о принадлежности вещества к определенному классу органических соединений.           Делают отчёт по результатам выполнения заданий в группах	Организуют работу по получению новой информации Создают проблемную ситуацию. Организуют исследовательскую работу. Организуют самостоятельные выводы учащихся. Проверяют правильность написания уравнений реакций.                 Организуют взаимообучение в группах из 5-6 человек по заданиям   Предлагают выполнить задания Организуют проверку выполненной работы	Приложения 1-5 Задание для 1 группы. Решение расчетной задачи на вывод молекулярной формулы исследуемого вещества. Определение электропроводности раствора выданного веществас помощью химической цифровой лабораторииASF. Задание для 2 группы.Моделирование строения вещества. Учителя предлагают учащимся записать возможные структурные формулы исследуемого вещества, его изомеров и назвать их. Определение рН раствора выданного вещества с помощью химической цифровой лабораторииASF Задание 3группы. Карбоновые кислоты находят широкое применение в технике и различных отраслях промышленности. Изучите текст о распространении в природе и применении исследуемого веществаи подготовьте рассказ.   Задание для 4 группы.Лабораторная работа (проводится по карте – инструкции). Учителя предлагают учащимся в ходе экспериментальной деятельности, используя имеющиеся реактивы, изучить физические и химические свойства выданного им незнакомого органического вещества и сделать вывод о принадлежности его к определенному классу соединений. Запи сать уравнения проделанных ими химических реакций. Задание 5 группы. Посмотрите отрывок учебного фильма о получении исследуемого вещества.Назовите способы получения исследуемого вещества. Составьте уравнения реакций, характеризующих возможные способы получения исследуемого вещества.	Регулятивный результат Умение выполнять учебное задание в соответствии с целью. Коммуникативный результат Умение выполнять учебные задания в группе. Предметный результат Умение давать определение основным понятиям темы, составлять уравнения реакций, характеризующих химические свойства, способы получения карбоновых кислот.	ПУУД – определение стратегии работы с текстом; проводить измерения, разрабатывать и проводить эксперимент, собирать и анализировать данные, делать вывод и формулировать определенные утверждения на основе результатов эксперимента; структурирование знаний, сравнение, классификация; РУУД- целеполагание, построение логического рассуждения; сопоставление результатов; установление причинно-следственных связей КУУД: планировать и согласованно выполнять совместную работу, распределять роли, взаимно контролировать действия друг друга, договариваться
Закрепле-ние нового материала 8мин	Выполняют задания в презентации по закреплению материала темы		Приложение 6 Презентация	Регулятивный результат Умение выполнять задание в соответствии с целью. Предметный результат Умение составлять формулы карбоновых кислот, давать им названия, определять продукты реакций.	КУУД: умения слушать,слышать и понимать партнера,планировать и выполнять совместную работу, распределять роли,взаимно контролировать действия друг друга, вести дискуссию, правильно выражать свои мысли, уважать партнера и самого себя ПУУД: логические действия и решения задач
Контроль 5 мин	Выполняют тест индивидуально, организуют взаимопроверку	Раздают распечатанные материалы для самостоятельной работы	Приложение 7 Тест		РУУД: контроль,коррекция своих действий,оценка успешности усвоения
Подведение Итогов 3 мин	Ребята отвечают на вопрос и на листочке с тестом дописывают предложения	Настало время подвести итоги. Мы изучили тему «Карбоновые кислоты» и я попрошу вас закончить предложения Сегодня на уроке Я узнал….. Я научился…. Мне было легко…. Мне было сложно…. Самостоятельно смог ….	Скажите, пожалуйста, а почему важно было изучить данную тему		КУУД: умение выражать свои мысли, использовать адекватные языковые средства для отображения своих чувств, мыслей
Домашнее задание 2 мин	Записывают домашнее задание	Задает дифференцированное домашнее задание. Заканчивает урок Спасибо за работу!Урок окончен. Все свободны	П.49, стр.282 вопрос 1-5 всем, вопрос 8, 10 – по желанию (для профильной группы); П.15,стр. 81вопрос 1-5 всем, вопрос 7,8 – по желанию (для непрофильной группы)

 

Фермент каталаза относится к оксидоредуктазам – обширному классу ферментов, которые катализируют перенос электронов от молекулы-восстановителя (донора) к молекуле-окислителю (акцептору). Оптимальный pH для работы каталазы в человеческом организме около 7, однако, скорость реакции существенно не изменяется при значениях показателя водорода от 6,8 до 7,5. Оптимальное значение рН для других каталаз колеблется от 4 до 11, в зависимости от вида организма. Оптимальная температура также различается, для человека это около 37 градусов. Каталаза - один из самых быстрых ферментов. Всего одна его молекула способна превращать миллионы молекул перекиси водорода в воду и кислород за секунду.

Каталаза фермент, катализирующий реакцию разложения перекиси водорода на воду и молекулярный кислород: Н2О2 + Н2О2 = О2 + 2Н2О. Биологическая роль К. заключается в деградации перекиси водорода, образующейся в клетках в результате действия ряда оксидаз и обеспечении эффективной защиты клеточных структур от разрушения под действием перекиси водорода.

Каталаза способна окислять низкомолекулярные спирты, обезвреживать ксенобиотики – вещества искусственного происхождения: пестициды, консерванты, красители, вещества, содержащиеся в средствах бытовой химии.

Генетически обусловленная недостаточность каталазы является одной из причин так называемой акаталазии — наследственного заболевания, клинически проявляющегося изъязвлением слизистой оболочки носа и ротовой полости, иногда резко выраженными атрофическими изменениями альвеолярных перегородок и выпадением зубов.

Разлагающее действие фермента каталазы на пероксид водорода нашло применение в пищевой промышленности – с помощью этого фермента из молока удаляется Н2О2 до приготовления сыра. Каталаза также применяется в текстильной промышленности для удаления пероксида водорода из тканей. Она в небольших количествах используется в гигиене контактных линз. Некоторые дезинфицирующие средства имеют в составе перекись водорода, и каталаза используется для расщепления этого компонента перед повторным использованием линз.

Активность фермента каталазы зависит от возраста организма. В молодых тканях активность фермента значительно выше, чем в старых. С возрастом и у людей, и у животных активность каталазы постепенно снижается как результат старения органов и тканей. Согласно недавним исследованием, снижение активности каталазы является одной из возможных причин поседения волос. Перекись водорода постоянно образуется в человеческом организме, однако не приносит вреда - каталаза быстро разлагает ее. Но если уровень этого фермента снижен, очевидно, что не вся перекись водорода катализируется ферментом. Таким образом, она обесцвечивает волосы изнутри, растворяя естественные красители. Это неожиданное открытие сейчас проверяется исследователями, и, возможно, сыграет роль в разработке препаратов, приостанавливающих поседение волос.

 

Опубликовано: 27.11.2023