Progetti di scienza del modello enzimatico

Gli enzimi possono essere incredibilmente difficili da capire in un libro di testo. Per aiutare gli studenti a comprendere il modello enzimatico, utilizzare progetti scientifici pratici che consentano agli studenti di toccare e manipolare oggetti che fungono da rappresentazioni per le parti, le azioni e le reazioni di enzimi. Trascorri alcuni periodi di lezione spiegando e completando questi progetti, assegnali agli studenti come progetti da portare a casa o costruiscili per una fiera della scienza.

Questo progetto si concentra sul modello enzima-substrato ed è adattato da Access Excellence. Per un progetto in classe con un gruppo di 30 studenti, avrai bisogno di 500 centesimi, 10 palline da tennis, un cronometro e del nastro adesivo. Il primo passo in questo progetto si chiama linea di base. L'insegnante dividerà gli studenti in squadre uguali e farà cadere 500 centesimi sul pavimento. Ogni squadra sceglierà un membro da aggiungere alla pila, raccogliere quanti più centesimi possibile e farli girare a testa alta. Gli studenti lo faranno sei volte, con incrementi di dieci secondi ogni volta. Il resto dei membri della squadra registra quanti centesimi sono stati raccolti. Dopo sei round, ridistribuisci i centesimi sulla pila del pavimento. Un nuovo membro della squadra tenterà di raccogliere dei centesimi e farli girare a testa in su, ma questa volta legherà insieme le sue quattro dita, meno il pollice. Questa maggiore difficoltà illustra la denaturazione parziale di un enzima, che può verificarsi ad alte temperature, a contatto con acidi, basi o ioni di metalli pesanti.

La terza fase illustrerà il ruolo di un coenzima. Un nuovo membro della squadra raccoglierà dei centesimi, ma avrà un aiutante a farle girare la testa, che rappresenta il coenzima. Lo studente avrà ora il doppio del tempo, 20 secondi, per raccogliere i centesimi e consegnarli al coenzima. Per illustrare il concetto di inibitori, gli studenti fisseranno delle palline da tennis sul palmo delle loro mani e tenteranno ancora una volta di raccogliere dei centesimi e di alzare la testa. Le palline da tennis rappresenteranno la competizione posta dagli inibitori sugli enzimi.

I progetti artistici sono perfetti per comprendere gli enzimi, perché le parti di una reazione (enzima e substrato) si incastrano come un puzzle, o serratura e chiave. Innanzitutto, insegna agli studenti che gli enzimi sono tridimensionali e che devono creare il proprio enzima tridimensionale unico da un materiale di loro scelta. Chiedi agli studenti di inserire un solco da qualche parte sull'enzima e di etichettarlo come "sito attivo". Etichetta il pezzo che lo studente ritaglia per rendere il solco il "substrato". Quindi, istruire gli studenti a fare da 20 a 30 altri substrati di dimensioni simili, ma nessuno della stessa forma esatta di quello ritagliato dalla scanalatura del enzima. Il giorno successivo, gli studenti dovrebbero portare in classe i loro enzimi e substrati. Abbina gli studenti e chiedi loro di scambiare i loro enzimi e substrati. Porta ogni coppia davanti alla classe uno alla volta e falli correre per collegare il substrato corretto al sito attivo. Quando il primo studente inserisce il substrato corretto nel sito attivo, la classe urla "Reazione!"

Una volta che gli studenti hanno compreso la struttura generale e la funzione degli enzimi, li aiuterà a pensare agli enzimi in azione. Il seguente laboratorio tenta di insegnare allo studente come l'ossigeno e il pH influenzino la doratura all'interno di una mela, una reazione enzimatica visibile. Raccogli una mela, un limone e un piatto di carta per ogni studente. Chiedi allo studente di mordere un'estremità della mela e strofinare immediatamente il succo di limone su di essa. Fagli fare un buco dall'altra parte della mela e non fare nulla. In 15-30 minuti, il morso con il limone sarà ancora bianco mentre l'altro lato diventa costantemente più marrone. Spiega agli studenti che ciò si verifica a causa di un enzima presente nelle mele chiamato catecolasi. Quando il catecolo e l'ossigeno interagiscono, la reazione enzimatica fa imbrunire la mela. Il basso pH del limone, tuttavia, ferma questa reazione.