§ 3.3. ФЕРМЕНТИ

• Назад до змісту

ДІЯЛЬНІСТЬ

НАВЧАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

Чому переважна більшість ферментів є білками? Пояснення з використанням схеми «Листок конюшини». ФЕРМЕНТИ

Р Формулює визначення терміну «ФЕРМЕНТИ»:
Ферменти (від лат. fermentum — закваска), або ензими — високоспецифічні білкові молекули або РНК-молекули, які є біологічними каталізаторами процесів обміну речовин і перетворення енергії в клітинах та організмі.

В Визначає сутність змістових елементів схеми: властивості, функціонування, різноманітність, значення:

• Властивості: висока специфічність за принципом комплементарності, невитратність під час реакцій, чутливість до умов середовища (температура, $\text{pH}$, тиск).
• Функціонування: наявність каталітичних (активних) центрів для приєднання субстрату та регуляторних центрів (на які діють речовини-активатори або інгібітори).
• Різноманітність: за будовою — прості (однокомпонентні) і складні (двокомпонентні: апофермент і кофактор); за місцем дії — ендоферменти й екзоферменти; за типом реакцій — шість основних класів.
• Значення: метаболічні (керують біохімічними процесами в клітині), травні (розщеплюють складні сполуки їжі до простих) і захисні (знешкоджують токсини, захищають від бактерій чи крововтрат).

К Конструює схему:

С Пояснює: особливості ферментів та формулює висновок:
Переважна більшість ферментів є білками, тому що білки здатні формувати нескінченно різноманітні просторові форми завдяки 20 різним амінокислотам. Це дозволяє створити унікальний активний центр під кожен конкретний субстрат, наче ключ під замок.

РОЗВИВАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

Які властивості ферментів визначають їх значення? ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 3. Вивчення властивостей ферментів

Хід роботи

Р Визначає пізнавальну ситуацію для ОБҐРУНТУВАННЯ:
З’ясування наявності захисного ферменту каталази в живих і термічно оброблених тканинах рослин і тварин, а також дослідження впливу нагрівання й подрібнення на розщеплення отруйного пероксиду водню:
$2\text{H}_2\text{O}_2 \xrightarrow{\text{каталаза}} 2\text{H}_2\text{O} + \text{O}_2\uparrow$

В Формулює очікувані результати:
У живих зразках фермент каталаза залишається активним і швидко розщеплює $\text{H}_2\text{O}_2$ з виділенням кисню у вигляді піни. У варених зразках фермент зруйнований високою температурою, тому виділення кисню не буде.

К Виконує дії:

1. Виготовляє мікропрепарат листка елодеї і розглядає його під мікроскопом: у живих клітинах із зеленими хлоропластами є фермент каталаза, який захищає клітину від пошкодження токсичним пероксидом водню.
2. У пробірки поміщає досліджувані зразки, додає в кожну по $6\text{--}7\text{ крапель}$ $\text{H}_2\text{O}_2$, фіксує результати спостережень і заповнює таблицю:

С Організовує: ОБҐРУНТУВАННЯ взаємозв’язку властивостей з біологічним значенням ферментів:
Ферменти активні лише тоді, коли їхня білкова просторова форма ціла. Під час нагрівання білок денатурує, активний центр руйнується, тому варені тканини втрачають здатність знешкоджувати пероксид водню. Подрібнення тканин вивільняє більше ферменту, що прискорює реакцію.

ЦІННІСНЕ ЗАВДАННЯ

Яка роль ферментів у функціонуванні інформаційних молекул? Вправа для реагування. Полімерази і синтетази

Р Визначає терміни «полімерази» та «синтетази»:

• Полімерази — ферменти, які будують нові ланцюги ДНК або РНК з окремих нуклеотидів під час подвоєння або зчитування спадкової інформації.
• Синтетази — ферменти, які з’єднують молекули за рахунок енергії (зокрема сполучають потрібні амінокислоти з відповідними тРНК).

В Ілюструє прикладами різноманітність ферментів біосинтезу білків:

• ДНК-полімераза: каталізує подвоєння молекули ДНК (реплікацію) перед поділом клітини.
• РНК-полімераза: здійснює синтез молекул РНК на матриці ДНК (транскрипцію).
• тРНК-синтетази (синтетази білків): активують амінокислоти та зв’язують їх із тРНК для подальшого синтезу білка на рибосомах.

К Конструює інфографіку:

С Виявляє ставлення на рівні реагування та пояснює важливість ферментів для реалізації генетичної ІНФОРМАЦІЇ:
Генетичний код у молекулах ДНК сам по собі є лише статичною інструкцією. Лише ферменти полімерази та синтетази можуть прочитати цю інструкцію, подвоїти її та перетворити на готові молекули білків, що забезпечують усі прояви життя.

САМОРОЗВИТОК

САМОНАВЧАННЯ

Комунікаційне завдання. Дидактична гра. «Знайди спільне»

Усіх зображених тварин (вовк, ведмідь, орел, лев, змія, щука тощо) об’єднує спільність функцій — хижацький спосіб живлення (хижацтво). Для перетравлення м’яса жертв вони використовують схожі травні ферменти (гідролази, зокрема протеази), які розщеплюють білкові тканини здобичі.

САМООЦІНЮВАННЯ

Репродуктивне завдання. Тест-відтворення. ФЕРМЕНТИ

I. Будова
1.1. Переважна більшість ферментів – це молекули…
А ліпідів
Б білків ✅
Обґрунтування: майже всі відомі біокаталізатори мають білкову природу, і лише деякі складаються з РНК (рибозими).

1.2. Ділянка ферменту, що визначає його специфічність і активність, - це…
А клітинний центр
Б активний центр ✅
Обґрунтування: субстрат взаємодіє саме з активним (каталітичним) центром ферменту.

II. Функціонування
2.1. Для поєднання із молекулами субстратів в реакціях біологічного каталізу ферменти мають…
А активний центр ✅
Б антикодони
Обґрунтування: молекула субстрату приєднується до ділянки білка, що зветься активним центром.

2.2. Під час реакцій ферменти …
А не витрачаються ✅
Б витрачаються
Обґрунтування: ферменти є каталізаторами, вони лише прискорюють процес, але самі не витрачаються і не входять до складу кінцевих речовин.

III. Класифікація
3.1. Зазвичай фермент іменують за типом реакції, яку він каталізує, додаючи суфікс … до назви субстрату
А -аза ✅
Б -оза
Обґрунтування: ферменти традиційно отримують суфікс -аза (наприклад, лактаза перетворює лактозу).

3.2. Ферменти, що складаються з білкового (апофермента) й небілкового (кофактора) компонентів називають…
А простими
Б складними ✅
Обґрунтування: ферменти з двох частин (білкової та небілкової) належать до складних (двокомпонентних).

IV. Метаболічні ферменти
4.1. ДНК-полімераза каталізує процес…
А репарації
Б реплікації ✅
Обґрунтування: фермент ДНК-полімераза будує новий ланцюг ДНК під час процесу її подвоєння (реплікації).

4.2. Фермент фіксації $\text{CO}_2$ визначає реакції темнової фази…
А фотосинтезу ✅
Б бродіння
Обґрунтування: фермент РуБісКо зв’язує вуглекислий газ під час темнової фази фотосинтезу в хлоропластах.

V. Травні ферменти
5.1. Розщеплення вуглеводів в ротовій порожнині людини забезпечують…
А ліпази
Б амілази ✅
В протеази
Обґрунтування: амілази слини розпочинають розщеплення крохмалю та інших складних вуглеводів.

5.2. Пепсин – це фермент…
А шлункового соку ✅
Б слини
В жовчі
Обґрунтування: пепсин виробляється клітинами шлунка й розщеплює молекули білка в кислому середовищі.

VI. Захисні ферменти
6.1. Основним захисним ферментом багатьох організмів є …, що міститься в лейкоцитах, яєчному білку, шкірі, слизових оболонках і рідинах організму (слини, слізної рідини)
А лізоцим ✅
Б тромбін
В каталаза
Г трипсин
Обґрунтування: лізоцим розщеплює стінки бактерій, захищаючи організм від інфекцій.

6.2. Називаю фермент, що є одним із чинників зсідання крові у людини
А лізоцим
Б тромбін ✅
В каталаза
Г трипсин
Обґрунтування: тромбін перетворює розчинний білок фібриноген на нерозчинні нитки фібрину, утворюючи тромб для зупинки кровотечі.

Підсумковий код відповідей: Б – Б – А – А – А – Б – Б – А – Б – А – Б – А