โครงงานวิทยาศาสตร์แบบจำลองเอนไซม์

เอ็นไซม์สามารถเข้าใจได้ยากอย่างเหลือเชื่อในตำราเรียน เพื่อช่วยให้นักเรียนเข้าใจรูปแบบเอนไซม์ ให้ใช้โครงงานวิทยาศาสตร์เชิงปฏิบัติที่เปิดโอกาสให้นักเรียน สัมผัสและจัดการวัตถุที่ทำหน้าที่แทนส่วน การกระทำ และปฏิกิริยาของ เอนไซม์ ใช้เวลาเรียนสองสามช่วงเพื่ออธิบายและทำโครงงานเหล่านี้ให้เสร็จ มอบหมายให้นักเรียนเป็นโครงงานกลับบ้าน หรือสร้างเป็นงานนิทรรศการวิทยาศาสตร์

โปรเจ็กต์นี้เน้นที่แบบจำลองเอนไซม์-ซับสเตรตและดัดแปลงจาก Access Excellence สำหรับโครงงานในชั้นเรียนที่มีกลุ่มนักเรียน 30 คน คุณจะต้องใช้เงิน 500 เพนนี ลูกเทนนิส 10 ลูก นาฬิกาจับเวลา และเทปกาว ขั้นตอนแรกในโครงการนี้เรียกว่าเส้นฐาน ครูจะแบ่งนักเรียนออกเป็นกลุ่มเท่าๆ กัน และวางเงิน 500 เพนนีลงบนพื้น แต่ละทีมจะเลือกสมาชิกหนึ่งคนเพื่อไปที่กอง หยิบเพนนีให้ได้มากที่สุดและหันหัวพวกเขา นักเรียนจะทำสิ่งนี้หกครั้ง ครั้งละสิบวินาที สมาชิกในทีมที่เหลือบันทึกว่าได้รับเงินกี่เพนนี หลังจากหกรอบ แจกจ่ายเพนนีไปที่กองพื้น สมาชิกในทีมคนใหม่จะพยายามหยิบเหรียญเพนนีและเงยหน้าขึ้น แต่คราวนี้เอานิ้วทั้งสี่ของเขามาพันด้วยนิ้วโป้ง ความยากที่เพิ่มขึ้นนี้แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงบางส่วนของเอนไซม์ ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิสูง เมื่อสัมผัสกับกรด เบส หรือไอออนของโลหะหนัก

ขั้นตอนที่สามจะแสดงบทบาทของโคเอ็นไซม์ สมาชิกในทีมคนใหม่จะรับเงินเพนนี แต่เธอจะมีผู้ช่วยคอยดูแลแทนโคเอ็นไซม์ นักเรียนจะมีเวลาสองเท่า 20 วินาทีในการหยิบเหรียญเพนนีและส่งให้โคเอ็นไซม์ เพื่อแสดงแนวคิดเรื่องสารยับยั้ง นักเรียนจะพันลูกเทนนิสไว้บนฝ่ามือและพยายามหยิบเหรียญเพนนีและเงยขึ้นอีกครั้ง ลูกเทนนิสจะเป็นตัวแทนของการแข่งขันที่เกิดจากสารยับยั้งเอนไซม์

โปรเจ็กต์ศิลปะเหมาะสำหรับการทำความเข้าใจเกี่ยวกับเอนไซม์ เนื่องจากส่วนต่างๆ ของปฏิกิริยา (เอนไซม์และสารตั้งต้น) มีลักษณะเหมือนตัวต่อหรือตัวล็อค ขั้นแรก สอนนักเรียนว่าเอ็นไซม์เป็นแบบสามมิติ และพวกเขาต้องสร้างเอ็นไซม์สามมิติที่มีลักษณะเฉพาะของตนเองขึ้นจากวัสดุที่พวกเขาเลือก แนะนำให้นักเรียนวางร่องที่ใดที่หนึ่งบนเอนไซม์และติดป้ายว่า "ไซต์ที่ทำงานอยู่" ติดฉลากชิ้นส่วนที่นักเรียนตัดออกเพื่อให้ร่องเป็น "พื้นผิว" จากนั้นแนะนำให้นักเรียนทำ 20 ถึง 30 วัสดุพิมพ์อื่นที่มีขนาดใกล้เคียงกัน แต่ไม่มีรูปร่างใดที่เหมือนกันทุกประการกับพื้นผิวที่ตัดออกจากร่องของ เอนไซม์. วันรุ่งขึ้น นักเรียนควรนำเอ็นไซม์และสารตั้งต้นมาเรียน จับคู่นักเรียนและให้พวกเขาแลกเปลี่ยนเอนไซม์และสารตั้งต้น นำแต่ละคู่ขึ้นไปที่ด้านหน้าของชั้นเรียนทีละตัว และให้พวกเขาแข่งกันเพื่อเชื่อมต่อพื้นผิวที่ถูกต้องกับไซต์ที่ทำงานอยู่ เมื่อนักเรียนคนแรกใส่วัสดุพิมพ์ที่ถูกต้องลงในพื้นที่ทำงาน ชั้นเรียนจะตะโกนว่า "ปฏิกิริยา!"

เมื่อนักเรียนเข้าใจโครงสร้างทั่วไปและหน้าที่ของเอนไซม์แล้ว จะช่วยให้พวกเขานึกถึงการทำงานของเอนไซม์ ห้องทดลองต่อไปนี้พยายามสอนนักเรียนว่าออกซิเจนและค่า pH ส่งผลต่อการเกิดสีน้ำตาลที่ด้านในของแอปเปิลอย่างไร ซึ่งเป็นปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่มองเห็นได้ รวบรวมแอปเปิ้ล มะนาว และจานกระดาษสำหรับนักเรียนทุกคน ให้นักเรียนกัดปลายแอปเปิ้ลด้านหนึ่งแล้วถูน้ำมะนาวทันที ให้พวกมันกัดรูที่อีกด้านของแอปเปิลแล้วไม่ต้องทำอะไร ใน 15 ถึง 30 นาที มะนาวที่กัดจะยังคงเป็นสีขาว ในขณะที่อีกด้านหนึ่งจะกลายเป็นสีน้ำตาลมากขึ้นเรื่อยๆ อธิบายให้นักเรียนฟังว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะมีเอนไซม์ในแอปเปิลที่เรียกว่าคาเทโคเลส เมื่อ catechol และออกซิเจนทำปฏิกิริยากัน ปฏิกิริยาของเอนไซม์จะทำให้แอปเปิ้ลเป็นสีน้ำตาล อย่างไรก็ตาม ค่า pH ต่ำของมะนาวจะหยุดปฏิกิริยานี้