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.

3. Изучение нового материала

Если вы вспомните первое занятие, то сами скажете, в какой «биотехнологической эре» мы сейчас живем (эра генетической инженерии).

Попробуем разобраться в этом термине:

генетическая (генная) – затрагивающая генетические структуры (какие это структуры?);

инженерия подразумевает конструирование, модификацию в механическом смысле.

Итак, запишите определение:

Генная инженерия – система экспериментальных приемов, позволяющих конструировать лабораторным путем искусственные генетические структуры, вводить их в клетку и позволяющих в ней совершать работу.

Возможно, у вас вызвало недоумение словосочетание «совершать работу». Вспомним простейшую схему реализации генетической информации:

участок ДНК (ген) РНК белок (на доске)

и именно белок реализует генетическую информацию сам по себе или, если он фермент, запускает превращение каких-то веществ. Например, собаки не нуждаются в поступлении извне витамина С, а синтезируют его из компонентов углеводистой пищи. Следовательно, если гены, кодирующие нужные ферменты такого превращения, «пересадить» от собаки организму, испытывающему недостаток витамина С (морской свинке, человеку!?!), то проблема будет решена. Правда, данный перенос генов на современном этапе утопичен, но я привел его как наглядный пример биотехнологического использования.

Успехи в генной инженерии стали возможны благодаря изучению простейших живых существ (вирусов и бактерий) на генетическом уровне. Прежде, чем извлечь нужный ген из микроорганизма, надо знать его местоположение. Составлены так называемые генетические карты многих штаммов бактерий и вирусов методами классической генетики. Нужен «почтальон» – носитель генов, предназначенных для переноса («вектор»). Такие имеются в природе с незапамятных времен: плазмиды и бактериофаги. Плазмиды – кольцевые молекулы ДНК, относительно небольших размеров, самостоятельно существующие независимо от хромосомы бактерии. Они обусловливают вне хромосомную наследственность (кстати, у человека её обусловливают митохондрии). И конечно нужны «хирургические скальпели» молекулярных размеров, позволяющие резать ДНК в нужных местах. И такие инструменты всегда были рядом с нами и даже в нас: ферменты специфического расщепления ДНК – рестриктазы. Роль их в клетке – разрушение вирусных ДНК. Каждая рестриктаза специфична по-своему, но все они имеют одну общую особенность – действуют на последовательности, читаемые в одной цепи ДНК, идентично другой, но в противоположную сторону: