Изучение вопросов биотехнологии в курсе химии средней школы

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).

Методы иммобилизации ферментов

физические химические

(ковалентное связывание с носителем)

·Прочное и необратимое связывание

адсорбция включение в гель

(активированный (фермент вводят в

уголь, глины) раствор мономера

и полимеризуют,

или сразу в раствор

полимера)

·Обратимое связывание и при изменении

условий – деградация ферментного препарата

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.

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;

 Скачать реферат