Изучение нового материала

3.  Изучение нового материала

Ферменты сохраняют свои уникальные свойства (какие?) и вне клеток, поэтому их традиционно широко применяют в практике.

Применение ферментов

Но если смешать фермент с реагентами, то после окончания реакции его будет очень трудно отделить от продуктов. Еще в 1916 году Дж. Нельсон и Е. Гриффин показали, что сахараза, сорбированная на угле, сохраняла свою каталитическую активность, а уголь можно отделить от раствора продуктов без особых затруднений, и, следовательно, фермент можно применять многократно.

В настоящее время (с 1971 года) применяется термин «иммобилизация» – полное или частичное ограничение движения белковых молекул. Иммобилизованными ферментами называют ферменты, искусственно связанные с нерастворимым носителем, но сохраняющие свои каталитические свойства (под запись). Иммобилизованный ферментный препарат включает в себя непосредственно фермент и носитель (природные полимеры – целлюлоза, хитин, желатин; синтетические – полистирол, поливиниловый спирт; неорганические – керамика, силикагель, графит).

Примеры химической иммобилизации:

1)  образование амидной связи:

H – C(O) Cl + H₂N – Ф = H – C(O) NHФ + HCl

2)  образование дисульфидного мостика:

H – SH + 0,5O₂ +HS – Ф = H – S – S – Ф +Н₂О

3)  образование оснований Шиффа:

H – C(O) H + H₂N – Ф = H – CH = N – Ф + Н₂О

Промышленное применение иммобилизованных ферментов:

1.  Иммобилизованная сахараза работает до 10 лет, при этом активность фермента теряется незначительно:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆

глюкоза фруктоза

инвертный сахар

2.  Глюкоизомераза превращает глюкозу во фруктозу и таким образом получают глюкозо-фруктозный сироп (50 х 50).

3.  Осуществлен промышленный синтез аминокислот из их аналогов на иммобилизованных ферментах:

НООС – СН = СН – СООNH₄ HOOC – CH₂ – CH(NH₂) – COOH

фумарат аммония аспарагиновая кислота

HOOC – CH₂ – CH(NH₂) – COOH H₃C – CH(NH₂) – COOH + CO₂

аспарагиновая кислота аланин

4.  Яблочную кислоту – заменитель лимонной в продуктах питания – получают из химически синтезируемой фумаровой:

НООС – СН = CH – СООН + Н₂О НООС – СН(ОН) – СН₂СООН

фумаровая кислота яблочная кислота

4.  Заключение

Итак, нам стало ясно, какое значение играют ферменты в современной химической промышленности. На следующем уроке мы попробуем сами получить иммобилизованный ферментный препарат.

УРОК №7 Практическая работа «Приготовление иммобилизованных ферментных препаратов»

Задачи:

1. Образовательная: освоение простейших методов получения ферментных препаратов в растворенном и иммобилизованном виде.

2. Развивающая: а) развитие познавательного интереса учащихся;

б) формирование логического мышления в ходе выполнения практической работы;

в) формирование умений и навыков умственного и практического труда.

3. Воспитательная: а) в целях формирования диалектического мировоззрения проведением качественных проб на ферменты показать реальность процесса иммобилизации;

б) воспитание мотивации к обучению.

Ход урока:

1. Организация класса

Какие способы иммобилизации ферментов вы знаете?

2.  Постановка учебных задач

На сегодняшнем занятии вы попробуете самостоятельно выделить фермент из природного объекта и иммобилизовать его на полимерном носителе.

Класс делится на 3 группы, и каждая работает со своим ферментом.

3.  Проведение работы (более подробно см. [13].

I.  Получение ферментных препаратов:

10 г. природного объекта (пекарские дрожжи – сахараза; бобы фасоли без кожуры – уреаза; проростки пшеницы – комплекс амилаз) тщательно растирается в ступке с кварцевым песком и заливается 20–30 мл воды; перемешивание – 10 мин. Фильтрование через складчатый фильтр.

II.  Иммобилизация:

После пояснения термина «катионит» берут 1 г его и в химическом стакане перемешивают с полученным ранее фильтратом 40–60 мин. После фильтрования (обычный фильтр) массу промывают 2 раза водой.

III.  Проведение качественных проб:

(Заранее на доске приготовлена таблица)

Контроль выполняют 3 человека из класса со смоченным водой катионитом.

4.  Выводы

Итак, что вы можете сказать после проведения качественных реакций? Почему катионит не дал положительных результатов в контрольных опытах? Оформите дома работу, попробуйте написать химический процесс, катализируемый «вашим» ферментом, и ответьте на вопрос: какой вид иммобилизации мы использовали в ходе работы?

УРОК №8 по теме «Основы генной инженерии»

Задачи:

1. Образовательная: знакомство с современной биотехнологией – генетической инженерией, основные направления и задачи. Принципиальные методы создания искусственных генетических структур.

2. Развивающая: а) развитие познавательного интереса учащихся;

б) формирование логического мышления в процессе освоения теоретических приемов конструирования генетических структур;

в) формирование умений и навыков умственного и практического труда.

3. Воспитательная: а) в целях формирования диалектического мировоззрения показать познаваемость тонких механизмов реализации генетической программы организма и возможности воздействия человека на геномы различных живых объектов;

б) воспитание мотивации к обучению.

Ход урока:

1.  Организация класса

Обсуждение вопросов, возникнувших при оформлении практической работы.

2.  Актуализация знаний

«…там, где природа кончает производить свои виды, там человек начинает из природных вещей создавать, с помощью этой же самой природы, бесчисленные виды новых вещей». (Л. Да Винчи: расшифрованные записные книжки)

С глубокой древности человек мечтал создавать новые виды животных … людей. Достаточно вспомнить множество мифов о русалках, кентаврах, сиренах и других сказочных (?!) персонажах. Кто знает, может в недалеком будущем они станут реальностью.

На сегодняшнем уроке мы попытаемся разобраться, что служит основанием для таких суждений.

Похожие работы

Экологическое содержание темы "Основания" в курсе неорганической и органической химии средней школы

Скачать

68936

2

7

... весь цилиндр. Это опыт демонстрирует одну из биологических функций железа. По химической природе, каталаза – геминовый фермент, содержащий железо. [3] 2. Разработка темы «Основания» в курсе неорганической и органической химии 2.1 Урок по теме «Основания»   Цели урока: познакомить учащихся с новым классом химических соединений – основаниями, их свойствами (отношение к воде, действие на ...

Прикладная химия

Скачать

36422

1

0

... области создания новых конструкционных материалов с заданными химическими и физическими свойствами. Обсудить возможности и перспективы синтеза таких материалов на основе органических и неорганических полимеров. Прикладная химия неотделима и от социально-бытовой сферы общества. В лекциях необходимо знакомить студентов с областями применения продуктов химических производств. Это расширит кругозор ...

Альтернативная водородная энергетика как элемент школьного раздела химии: "Физико-химические свойства водорода"

Скачать

87142

4

4

... период многие страны приняли решение о полном или постепенном отказе от развития атомной энергетики. 1.3 Особенности альтернативной водородной энергетики Водородная энергетика включает следующие основные направления: Разработка эффективных методов и процессов крупномасштабного получения дешевого водорода из метана и сероводородсодержащего природного газа, а также на базе разложения воды; ...

Психолого-педагогические условия профессионального самоопределения учащихся в процессе обучения биологии

Скачать

208749

33

26

... экспериментальной площадки был выбран 9 А класс. В этом классе 29 человек: 17 мальчиков и 12 девочек. Цель эксперимента: выявление психолого-педагогических условий профессионального самоопределения учащихся в процессе обучения биологии; а также формирование устойчивой положительной мотивации к изучению курса биологии и развитие профессионального самоопределения учащихся при изучении курса “Общая ...