פרויקטים מדעיים של אנזימים

אנזימים יכולים להיות קשים להפליא בספר לימוד. כדי לעזור לתלמידים להבין את מודל האנזים, השתמשו בפרויקטים מדעיים מעשיים המאפשרים לסטודנטים לגעת ולתפעל עצמים המשמשים ייצוג עבור החלקים, הפעולות והתגובות של אנזימים. השקיעו כמה תקופות בכיתה בהסבר והשלמת פרויקטים אלה, הקצו אותם לתלמידים כפרויקטים של בית, או בנו אותם ליריד מדעי.

פרויקט זה מתמקד במודל האנזים-מצע ומותאם מ- Access Excellence. לפרויקט כיתתי עם קבוצה של 30 תלמידים תזדקקו ל 500 גרושות, 10 כדורי טניס, סטופר ונייר דבק. הצעד הראשון בפרויקט זה נקרא baseline. המורה יחלק את התלמידים לצוותים שווים ויוריד 500 אגורות על הרצפה. כל צוות יבחר חבר אחד שיעבור לערמה, ירים כמה שיותר גרושים ויהפוך אותם לראש. התלמידים יעשו זאת שש פעמים, בכל פעם של עשר שניות. שאר חברי הצוות רושמים כמה גרושים נאספו. לאחר שישה סיבובים, חלוק מחדש את הפרוטות לערמת הרצפה. חבר צוות חדש ינסה לאסוף אגורות ולהפוך אותם בראשם, אך הפעם הדביק את ארבע אצבעותיו, פחות האגודל. קושי מוגבר זה ממחיש את דנטורציה חלקית של אנזים, שיכול להתרחש בטמפרטורות גבוהות, במגע עם חומצות, בסיסים או יוני מתכות כבדות.

השלב השלישי ימחיש את תפקידו של קואנזים. חברת צוות חדשה תאסוף אגורות, אך יהיה לה עוזר להפנות את ראשיה למענה, המייצג את הקואנזים. כעת יהיה לתלמיד פעמיים זמן, 20 שניות, לאסוף אגורות ולהעביר אותן לקואנזים. כדי להמחיש את מושג המעכבים, התלמידים ידביקו כדורי טניס בכפות ידיהם וינסו שוב להרים גרושים ולהפוך אותם בראשם. כדורי הטניס ייצגו את התחרות שמציבים מעכבים על אנזימים.

פרויקטים אמנותיים מושלמים להבנת אנזימים, מכיוון שחלקי התגובה (אנזים ומצע) מתאימים כמו חידה, או נעילה ומפתח. ראשית, הנחו את התלמידים כי אנזימים הם תלת מימדיים, וכי עליהם ליצור אנזים תלת מימד ייחודי משלהם מתוך חומר שבחרתם. הורה לתלמידים לשים חריץ איפשהו על האנזים ולתייג אותו כ"אתר פעיל ". תייג את היצירה שהתלמיד חותך כדי להפוך את החריץ ל"מצע ". לאחר מכן, הורה לתלמידים להכין 20 עד 30 מצעים אחרים בגדלים דומים, אך ללא צורה זהה לזה שנחתך מחריץ המשטח אֶנזִים. למחרת, התלמידים צריכים להביא את האנזימים והמצעים שלהם לכיתה. זיווג את התלמידים ותבקש מהם להחליף את האנזימים והמצעים שלהם. העלו כל זוג לקדמת הכיתה אחד בכל פעם, ותבקשו לחוץ לחבר את המצע הנכון לאתר הפעיל. כאשר התלמיד הראשון מתאים את המצע הנכון לאתר הפעיל, הכיתה צועקת "תגובה!"

לאחר שהתלמידים מבינים את המבנה הכללי ותפקודם של האנזימים, זה יעזור להם לחשוב על אנזימים בפעולה. המעבדה הבאה מנסה ללמד את התלמיד כיצד חמצן ו- pH משפיעים על השחמה בחלקו הפנימי של תפוח, תגובה אנזימטית נראית לעין. אספו לכל תלמיד תפוח, לימון ונייר. בקש מהתלמיד לנשוך קצה אחד של התפוח ולמרוח עליו מייד מיץ לימון. תנו להם לנשוך חור בצד השני של התפוח ולא לעשות כלום. תוך 15 עד 30 דקות, הנשיכה עם הלימון עדיין תהיה לבנה ואילו הצד השני הופך לחום יותר ויותר. הסבירו לתלמידים שזה קורה בגלל אנזים הקיים בתפוחים שנקרא catecholase. כאשר קטכול וחמצן מתקשרים זה לזה, התגובה האנזימטית גורמת לתפוח להשחים. ה- pH הנמוך של הלימון, לעומת זאת, עוצר תגובה זו.