10 сынып ЖМБ №14

ДӘІЖО___________

Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
«» КММ
(білім беру ұйымының атауы)
Қысқа мерзімді (сабақ) жоспары

Ферменттер белсенділігіне әсер ететін факторлар мен жағдайлар.

§31. Ферменттер белсенділігіне әсер етуші факторлар мен жағдайлар.

(Сабақ тақырыбы)

Сабақтың барысы:

ҚЫСҚА МЕРЗІМДІ ЖОСПАРҒА ҚОСЫМША

Мәтінмен жұмыс

Фермент белсенділігіне әсер ететін факторлар

Ферменттер - бұл тірі организмдердегі көптеген химиялық реакцияларды жеңілдететін маңызды биологиялық катализаторлар. Фермент белсенділігіне әсер ететін факторларды түсіну студенттерге адам ағзасындағы және басқа да биологиялық жүйелердегі күрделі процестерді түсінуге көмектеседі. Бұл ақпараттық мәтінде ферменттердің белсенділігіне әсер ететін әртүрлі факторлар мен жағдайларды қарастырамыз.

Температура: Ферменттер белгілі бір температура ауқымында ең тиімді жұмыс істейді. Температура арта түскен сайын, әдетте, фермент-катализдік реакциялардың жылдамдығы да артады, оңтайлы температураға дейін. Алайда, температура тым жоғары болса, фермент құрылымы бұзылып, белсенділігі төмендеуі немесе денатурациялануы мүмкін.

рН: Қоршаған ортаның рН-ы да фермент белсенділігіне әсер ете алады. Ферменттердің оңтайлы рН ауқымы болады, оның сыртында олардың құрылымы өзгеріп, субстраттарға байланысу және реакцияларды катализдеу қабілеті төмендейді.

Субстрат концентрациясы: Фермент әсер ететін молекула - субстраттың қолжетімділігі де маңызды фактор. Субстрат концентрациясы арта түскен сайын, әдетте, фермент-катализдік реакция жылдамдығы да артады, ең жоғары жылдамдыққа (Vmax) жеткенше.

Фермент концентрациясы: Жүйедегі фермент мөлшері де реакция жылдамдығына әсер етеді. Әдетте, фермент концентрациясы артқан сайын, реакция жылдамдығы да пропорционалды түрде артады, белгілі бір шекке дейін.

Тежегіштер мен белсендіргіштер: Кейбір молекулалар - тежегіштер фермент белсенді орталығына байланысып, оның катализдік қабілетін төмендетеді немесе толығымен тоқтатады. Керісінше, белсендіргіштер фермент белсенділігін арттырады, оған байланысу арқылы.

Кофакторлар: Кейбір ферменттер қосымша молекулалар - кофакторлардың қатысуын қажет етеді. Кофакторлар металл иондары немесе органикалық молекулалар (мысалы, витаминдер) болуы мүмкін. Қажетті кофактор болмаса, фермент белсенділігі төмендейді.

Фермент белсенділігіне әсер ететін осы факторларды түсіну студенттерге биологиялық процестерді реттеудің күрделі механизмдерін түсінуге көмектеседі. Бұл білім биохимия, медицина, биотехнология сияқты салаларда қолданылып, практикалық мақсаттарда фермент катализдік реакцияларын оңтайландыруға және реттеуге қолданылады.

Фермент белсенділігіне әсер ететін факторлар туралы мәтінге байланысты сұрақтар:

1. Денсаулыққа байланысты сұрақ: Дененің температурасындағы өзгерістер адам ағзасындағы ферменттердің белсенділігіне қалай әсер етуі мүмкін?

2. Логикалық сұрақ: Қоршаған ортаның рН-ы ферменттердің реакцияларды катализдеу қабілетіне қалай әсер етеді?

3. Көп таңдауы бар тапсырма: Ферменттің белсенділігін төмендететін факторлардың қайсысы?
   A. Субстрат концентрациясын арттыру
   B. Кофактор қосу
   C. Фермент концентрациясын арттыру
   D. Оңтайлы температура ауқымынан асыра жоғарылату

4. Салыстыру тапсырмасы: Субстрат концентрациясын арттырудың және фермент концентрациясын арттырудың фермент-катализдік реакция жылдамдығына әсерін салыстырыңыз.

5. Сәйкестендіру тапсырмасы: Төмендегі факторларды олардың фермент белсенділігіне әсеріне сәйкестендіріңіз:

   • Температура

   • рН

   • Субстрат концентрациясы

   • Фермент концентрациясы

   • Тежегіштер

   • Белсендіргіштер

6. Шындық немесе жалған тапсырмасы: Ферменттер температура оңтайлы ауқымда болса, кез келген рН деңгейінде жұмыс істей алады.

7. Дұрыс реттілікті анықтау тапсырмасы: Фермент-катализдік реакцияның жүру кезеңдерін дұрыс реттілікпен орналастырыңыз:
   A. Фермент субстратқа байланады
   B. Фермент реакцияның белсендіру энергиясын төмендетеді
   C. Өнімдер босатылады
   D. Реакция жүреді

8. Бір дұрыс жауабы бар тапсырма: Субстрат концентрациясы шектеуші фактор болмаған кездегі фермент-катализдік реакцияның максималды жылдамдығы қалай аталады?

9. Биологиялық диктант тапсырмасы: Ферменттердің белсенділігіне әсер ететін үш факторды атаңыз.

10. Дұрыс немесе бұрыс тапсырмасы: Ферменттер рН оңтайлы ауқымда болса, кез келген температурада жұмыс істей алады.

Жауап кілті:

1. Температураның жоғарылауы әдетте фермент белсенділігін оңтайлы температураға дейін арттырады, одан әрі жоғарылау ферменттің құрылымын бұзып, белсенділігін төмендетуі мүмкін.

2. Ферменттердің оңтайлы рН ауқымы болады, бұдан ауытқу олардың құрылымын және субстраттарға байланысу қабілетін өзгертіп, реакцияларды катализдеу қабілетін төмендетеді.

3. D. Температураны оңтайлы ауқымнан асыра жоғарылату ферменттің денатурациясына байланысты оның белсенділігін төмендетуі мүмкін.

4. Субстрат концентрациясын арттыру әдетте реакция жылдамдығын максималды жылдамдыққа (Vmax) дейін арттырады, ал фермент концентрациясын арттыру реакция жылдамдығын белгілі бір шекке дейін пропорционалды түрде арттырады.

5. Температура - Реакция жылдамдығына әсер етеді
   рН - Фермент құрылымы мен қызметіне әсер етеді
   Субстрат концентрациясы - Реакция жылдамдығына әсер етеді
   Фермент концентрациясы - Реакция жылдамдығына әсер етеді
   Тежегіштер - Фермент белсенділігін төмендетеді
   Белсендіргіштер - Фермент белсенділігін арттырады

6. Жалған. Ферменттердің оңтайлы рН ауқымы болады және бұдан ауытқу олардың белсенділігін төмендетуі мүмкін.

7. A, B, D, C

8. Vmax (максималды жылдамдық)

9. Температура, рН, субстрат концентрациясы, фермент концентрациясы, тежегіштер, белсендіргіштер, кофакторлар

10. Жалған. Ферменттердің оңтайлы температура ауқымы болады және бұдан ауытқу денатурация себебінен олардың белсенділігін төмендетуі мүмкін.

Жеке жұмыс парағы

Оқушының аты-жөні:_________________________________________________________ сыныбы:___

Ферменттер белсенділігіне қоршаған орта факторларының әсерін зерттеу

Кіріспе

Бұл зертханалық жұмыста 10-сынып оқушылары ферменттердің белсенділігіне әртүрлі қоршаған орта факторларының әсерін зерттейді. Ферменттер - бұл тірі организмдердегі химиялық реакцияларда маңызды рөл атқаратын биологиялық катализаторлар. Ферменттердің белсенділігіне әсер ететін факторларды түсіну биологиялық процестерді және олардың реттелуін түсінуде маңызды.

Мақсаттар

Бұл зертханалық жұмыстың соңында оқушылар:
1. Температура, pH және ингибиторлардың болуы сияқты әртүрлі қоршаған орта факторларының ферменттердің белсенділігіне қалай әсер ететінін түсіндіре алады.
2. Осы факторлардың ферменттердің белсенділігіне әсерін бақылау және өлшеу үшін тәжірибелер жүргізе алады.
3. Жинақталған деректерді талдай отырып, қоршаған орта жағдайлары мен ферменттік функция арасындағы байланыс туралы қорытынды жасай алады.

Материалдар

• Фермент ерітіндісі (мысалы, каталаза, амилаза немесе басқа да тиісті фермент)

• Субстрат ерітіндісі (мысалы, сутегі пероксиді, крахмал немесе басқа да тиісті субстрат)

• Пипеткалар немесе градуирленген цилиндрлер

• Сынақ түтіктері немесе кішкентай стақандар

• Термометр

• pH-метр немесе pH-жолақтары

• Мұз ваннасы және ыстық су ваннасы

• Ингибитор ерітінділері (мысалы, ауыр металдар, жуғыш заттар немесе басқа да тиісті ингибиторлар)

• Секундтық өлшегіш немесе таймер

• Графикалық қағаз немесе компьютерлік графикалық бағдарламалық жасақтама

Процедура

1-бөлім: Температураның ферменттік белсенділікке әсері

1. Бірдей көлемде фермент ерітіндісі бар үш сынақ түтігін дайындаңыз.

2. Бір сынақ түтігін мұз ваннасына (төмен температура), бірін бөлме температурасына, ал үшіншісін ыстық су ваннасына (жоғары температура) қойыңыз.

3. 5 минуттан кейін, әр сынақ түтігіне субстрат ерітіндісін қосып, таймерді іске қосыңыз.

4. Реакцияның нақты нүктеге (мысалы, түс өзгерісі, газ бөлінуі) жетуіне кеткен уақытты байқаңыз және тіркеңіз.

5. Әр температура жағдайы үшін тәжірибені кемінде екі рет қайталаңыз.

6. Әр температура үшін орташа реакция уақытын есептеп, нәтижелерді графикке салыңыз.

2-бөлім: pH-тың ферменттік белсенділікке әсері

1. Бірдей көлемде фермент ерітіндісі бар үш сынақ түтігін дайындаңыз.

2. Әр сынақ түтігінің pH-ын тиісті буферлік ерітінділер немесе pH реттегіштер арқылы әр түрлі мәндерге (мысалы, қышқылдық, бейтарап және сілтілік) реттеңіз.

3. Әр сынақ түтігіне субстрат ерітіндісін қосып, таймерді іске қосыңыз.

4. Реакцияның нақты нүктеге жетуіне кеткен уақытты байқаңыз және тіркеңіз.

5. Әр pH жағдайы үшін тәжірибені кемінде екі рет қайталаңыз.

6. Әр pH үшін орташа реакция уақытын есептеп, нәтижелерді графикке салыңыз.

3-бөлім: Ингибиторлардың ферменттік белсенділікке әсері

1. Бірдей көлемде фермент ерітіндісі бар үш сынақ түтігін дайындаңыз.

2. Бір сынақ түтігіне бір ингибитор ерітіндісін, екінші сынақ түтігіне басқа ингибитор ерітіндісін қосыңыз, ал үшінші сынақ түтігін бақылау ретінде (ингибитор жоқ) қалдырыңыз.

3. Әр сынақ түтігіне субстрат ерітіндісін қосып, таймерді іске қосыңыз.

4. Реакцияның нақты нүктеге жетуіне кеткен уақытты байқаңыз және тіркеңіз.

5. Әр ингибитор жағдайы үшін тәжірибені кемінде екі рет қайталаңыз.

6. Әр ингибитор жағдайы мен бақылау үшін орташа реакция уақытын есептеп, нәтижелерді графикке салыңыз.

Деректерді талдау және қорытындылар

1. Тәжірибенің әр бөлімінен жинақталған деректерді талдап, байқалған трендтер мен үлгілерді анықтаңыз.

2. Әр түрлі қоршаған орта факторларының (температура, pH және ингибиторлар) ферменттердің белсенділігіне қалай әсер ететінін талқылаңыз.

3. Ферменттік белсенділік пен оның реттелуі арасындағы қатынасты анықтайтын негізгі механизмдер мен принциптерді түсіндіріңіз.

4. Ферменттік белсенділікті түсінудің маңыздылығы туралы қорытындылар жасаңыз.

Рефлексиялық сұрақтар

1. Температураның өзгеруі ферменттік реакциялардың жылдамдығына қалай әсер етеді?

2. Бұл тәжірибеде қолданылған ферменттің оңтайлы pH ауқымы қандай және оның маңызы неде?

3. Әртүрлі ингибиторлар ферменттік белсенділікке қалай әсер етеді және тірі организмдердегі ықтимал салдары қандай?

4. Ферменттердің әр түрлі биологиялық процестердегі рөлі мен тұрақтылықты қамтамасыз етудегі маңызын талқылаңыз.

Бағалау

1. Рефлексиялық сұрақтарға берілген жауаптар арқылы оқушылардың тұжырымдамаларды түсінуін бағалаңыз.

2. Оқушылардың тәжірибелерді жобалау, деректерді жинау және талдау, сондай-ақ қорытындылар жасау қабілетін бағалаңыз.

3. Жазбаша есеп немесе ұсыным түрінде оқушылардың қоршаған орта факторлары мен ферменттік белсенділік арасындағы қатынасты түсінуін бағалауды қарастырыңыз.

Жеке жұмыс парағы

Оқушының аты-жөні:_________________________________________________________ сыныбы:___

Ферменттер белсенділігіне әсер ететін факторлар

Ферменттер - тірі ағзалардағы биохимиялық реакцияларды жылдамдататын маңызды ақуыздар. Олардың белсенділігі әртүрлі жағдайларға байланысты өзгеруі мүмкін. Температура, pH, субстрат концентрациясы және ингибиторлар сияқты факторлар ферменттердің жұмысына әсер етеді. Бұл факторларды түсіну биологиялық процестерді басқару және оңтайландыру үшін маңызды.

Бос орындарды толтырыңыз: Бос орындарды дұрыс сөздермен толтырыңыз.

1. Ферменттер __ реакцияларды жылдамдататын биологиялық __ болып табылады.

2. Температураның жоғарылауы ферменттердің белсенділігін __ дейін арттырады, одан әрі жоғарылау __ әкеледі.

3. pH деңгейі әр ферменттің __ белсенділігіне әсер етеді, әр ферменттің өзінің __ pH мәні бар.

4. Субстрат концентрациясының __ ферменттердің белсенділігін арттырады, бірақ белгілі бір шекке жеткенде __ болады.

5. Ферменттердің белсенділігін төмендететін немесе тоқтататын заттарды __ деп атайды.

Сөздер банкі: катализаторлар, оңтайлы, ингибиторлар, биохимиялық, денатурацияға, жоғарылауы, қанығу, ақуыздар, оңтайлы

Бірнеше таңдау сұрақтары: Әр сұраққа берілген нұсқалардан дұрыс жауапты таңдаңыз.

1. Ферменттердің белсенділігіне әсер етпейтін фактор:
   a) Температура
   b) pH
   c) Субстрат концентрациясы
   d) Ферменттің түсі

2. Ферменттердің денатурациясы қай жағдайда орын алады?
   a) Төмен температурада
   b) Оңтайлы pH кезінде
   c) Жоғары температурада
   d) Төмен субстрат концентрациясында

3. Ферменттің белсенді орталығы:
   a) Субстратпен байланысатын жер
   b) Ферменттің сыртқы қабығы
   c) Ферменттің ядросы
   d) Ферменттің қосалқы бөлігі

4. pH-тың ферменттерге әсері:
   a) Барлық ферменттер үшін бірдей
   b) Әр ферментке байланысты өзгереді
   c) pH ферменттерге әсер етпейді
   d) Тек қышқылды ортада белсенді

5. Субстрат концентрациясының жоғарылауы:
   a) Әрқашан ферменттің белсенділігін арттырады
   b) Ферменттің белсенділігін төмендетеді
   c) Белгілі бір шекке дейін белсенділікті арттырады
   d) Ферменттің құрылымын өзгертеді

Ашық сұрақтар: Келесі сұрақтарға толық сөйлемдермен жауап беріңіз:

1. Температураның ферменттер белсенділігіне әсерін түсіндіріңіз. Неліктен жоғары температура ферменттерді бұзады?

2. Ингибиторлар ферменттердің белсенділігіне қалай әсер етеді? Мысал келтіріңіз.

3. Неліктен әр ферменттің өзінің оңтайлы pH деңгейі бар? Бұл биологиялық жүйелерде қандай маңызға ие?

Жауаптар кілті:

Бос орындарды толтырыңыз:

1. биохимиялық, катализаторлар

2. оңтайлы, денатурацияға

3. оңтайлы, оңтайлы

4. жоғарылауы, қанығу

5. ингибиторлар

Бірнеше таңдау сұрақтары:

1. d

2. c

3. a

4. b

5. c

Ашық сұрақтар:

1. Температураның ферменттер белсенділігіне әсері:
   Температура көтерілген сайын ферменттердің белсенділігі артады, бірақ белгілі бір шекке дейін ғана. Одан әрі температураның жоғарылауы ферменттердің денатурациясына әкеледі. Жоғары температура ферменттердің үшөлшемді құрылымын бұзады, соның нәтижесінде олардың белсенді орталықтары өзгереді және ферменттер өз функцияларын орындай алмайды.

2. Ингибиторлардың ферменттер белсенділігіне әсері:
   Ингибиторлар ферменттердің белсенділігін төмендетеді немесе толығымен тоқтатады. Олар ферменттің белсенді орталығына байланысып, субстраттың байланысуына кедергі келтіреді немесе ферменттің құрылымын өзгертеді. Мысалы, антибиотиктер бактериялардың ферменттерін ингибирлейді, осылайша олардың өсуін тоқтатады.

3. Әр ферменттің оңтайлы pH деңгейінің маңызы:
   Әр ферменттің өзінің оңтайлы pH деңгейі бар, өйткені ферменттердің құрылымы мен функциясы иондық байланыстарға тәуелді. pH деңгейі ферменттің белсенді орталығының пішініне әсер етеді. Биологиялық жүйелерде бұл маңызды, өйткені әртүрлі органдар мен жасушалық компартменттерде әртүрлі pH деңгейлері болады, бұл белгілі бір ферменттердің белгілі бір жерлерде жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.